建筑热工学资料
1.1建筑热工学基础
房格尔根据人体舒适时，人体热感觉与上 述六个参数的定量关系，建立起PMV指标系统， 把PMV系统值按人的热感觉分成七个等级， PMV指标与热感觉的关系见表：
PMV值与人体热感觉的关系
PMV 热感 觉 -3 寒冷 -2 冷 -1 稍冷 0 适中 1 稍热 2 热 3 炎热
房格尔通过大量实验获得在PMV值上感到不 满意等级的热感觉人数占全部人数的百分比 即预测不满意百分比（PPD），绘出了PMVPPD曲线，从而形成了PMV-PPD评价办法。
1）有效温度ET （Effective Temperature） 1. 1923~1925，美国，Yaglon提出。 2. 包含因素：气温、空气湿度和气流速度。 3. 评价依据：人的主观反映。
B室 A室 相对湿度 相对湿度为100% 气流速度 气流速度为0.1m/s 温度？ 温度 为B室的有效温度 图1-2有效温度的定标实验
相对湿度( )能够恰当地表示空气的干、湿 程度。建筑热工设计中广泛使用。 绝对湿度( f )是空气调节工程设计的重要参 数。
3)露点温度
• 由（1-6）式，T降低，Ps减小。含湿量不 变，当φ=100%时，继续降温，水蒸气析出， 此时温度为“露点温度”。 露点温度是在大气压力一定、空气含湿量 不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达 到饱和状态时的温度。用td（℃）表示。 • 冬天在寒冷的地区，窗玻璃内表面冷凝水、 霜。
• 早先温度指标不包括辐射热的作用，后来 做了修正，用黑球温度代替空气温度，称 为新有效温度。 黑球温度也叫实感温度,标志着在辐射热环 境中人或物体受辐射和对流热综合作用时, 以温度表示出来的实际感觉。所测的黑球 温度值一般比环境温度也就是空气温度高 一些。
新有效温度与热感觉关系：
建筑热工学
建筑物理与建筑设备辅导之建筑热工学(1)第一章建筑热工学建筑热工学的主要任务是以热物理学、传热学和传质学作为理论基础，应用已揭示的传热、传质规律，通过规划和建筑设计上的手段有效地防护和利用室内、外气候因素，合理地解决建筑设计中围护结构的保温、隔热和防潮等方面的间题，以创造良好的室内气候条件，节约能源并提高围护结构的耐久性第一节建筑热工学基本原理一、传热方式热量的传递称为传热。
根据传热机理的不同，传热的基本方式分为导热、对流和辐射。
(一)导热(热传导)导热是指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体直接接触而发生的传热现象1.傅立叶定律导热基本定律，即傅立叶定律的数学表达式为：式中 q——热流密度(热流强度)，单位时间内，通过等温面上单位面积的热量，单位为W/m2——温度梯度，温度差△t与沿法线方向两个等温面之间距离△n的比值的极限，单位为K/mλ——材料的导热系数，单位为W/(m·K)均质材料物体内各点的热流密度与温度梯度成正比，图1-1 等温面示意图但指向温度降低的方向。
式(1-1)中的负号表示热量的传递方向和温度梯度的方向相反。
2.导热系数表征材料导热能力大小的量是导热系数，单位是W/(m·K)。
其数值是物体中单位温度降度(即1m厚的材料的两侧温度相差1oC时)，单位时间内通过单位面积所传导的热量。
各种材料导热系数入的大致范围是：气体： 0.006～0.6 W/(m·K)液体： 0.07～0.7 W/(m·K)金属： 2.2～420 W/(m·K)建筑材料和绝热材料：0.025～3 W/(m·K)空气在常温、常压下导热系数很小，所以围护结构空气层中静止的空气具有良好的保温能力。
材料的导热系数不但因物质的种类而异，而且还和材料的温度、湿度、压力和密度等因素有关。
而影响导热系数主要因素是材料的密度和湿度。
(1)密度。
一般情况下，密度小的材料导热系数就小，反之就大。
（整理）建筑热工学基础
（整理）建筑热⼯学基础第⼀章建筑热⼯学基础⼀、传热的基本知识⼆、平壁的稳定传热过程三、封闭空⽓间层的传热四、周期性不稳定传热五、湿空⽓的概念及蒸汽渗透阻的概念第⼆章建筑热⼯设计⼀、建筑热⼯设计中常⽤名词的解释⼆、建筑热⼯设计中常⽤参数的计算第三章、建筑节能设计⼀、建筑节能设计的意义⼆、建筑节能设计的⼀般要求第⼀章建筑热⼯学基本知识⼀、传热的基本知识1、为什么会传热？传热现象的存在是因为有温度差。
凡是有温度差存在的地⽅就会有热量转移现象的发⽣，热量总是由⾃发地由⾼温物体传向低温物体。
2、传热的三种基本⽅式及其区别导热—指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒⼦的热运动⽽引起的热能转移现象。
它可以在固体、液体和⽓体中发⽣，但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。
对流—指依靠流体的宏观相对位移，把热量由⼀处传递到另⼀处的现象。
这是流体所特有的⼀种传热⽅式。
⼯程上⼤量遇到的流体留过⼀个固体壁⾯时发⽣的热流交换过程，叫做对流换热。
单纯的对流换热过程是不存在的，在对流的同时总是伴随着导热。
辐射—指依靠物体表⾯向外发射热射线（能显著产⽣热效应的电磁波）来传递能量的现象。
参与辐射热换的两物体不需要直接接触，这是有别于导热和对流换热的地⽅。
如太阳和地球。
实际上，传热过程往往是这三种传热⽅式的两种或三种的组合。
3、温度场的概念实际的温度往往都是变化的，各点的温度因位置和时间的变化⽽变化，即温度是空间和时间的函数。
在某⼀瞬间，物体内部所有各点温度的总计叫温度场。
若温度是空间三个坐标的函数，这样的温度场叫三向温度场；当物体只沿⼀个⽅向或两个⽅向变化时，相应地称做⼀向或⼆向温度场。
物体的温度随时间变化的温度场叫不稳定温度场，反之为稳定温度场。
⼆、平壁的稳定传热过程室内、外热环境通过围护结构⽽进⾏的热量交换过程，包含导热、对流及辐射⽅式的换热，是⼀种复杂的换热过程，称之为传热过程。
温度场不随时间⽽变化的传热过程叫做稳定的传热过程。
建筑物理复习(建筑热工学)
第一篇 建筑热工学第1章 建筑热工学基础知识1.室内热环境构成要素：室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度构成。
2.人体的热舒适①热舒适的必要条件：人体内产生的热量=向环境散发的热量。
m q ——人体新陈代谢产热量e q ——人体蒸发散热量r q ——人体与环境辐射换热量 c q ——人体与环境对流换热量②充分条件：所谓按正常比例散热，指的是对流换热约占总散热量的25-30% ，辐射散热约为45-50%，呼吸和无感觉蒸发散热约占 25-30%。
处于舒适状况的热平衡，可称之为“正常热平衡”。
（注意与“负热平衡区分”）③影响人体热舒适感觉的因素：1.温度；2.湿度；3.速度；4.平均辐射温度；5.人体新陈代谢产热率；6.人体衣着状况。
3.湿空气的物理性质①湿空气组成：干空气+水蒸气=湿空气②水蒸气分压力：指一定温度下湿空气中水蒸气部分所产生的压力。
⑴未饱和湿空气的总压力：w P ——湿空气的总压力（Pa ） d P ——干空气的分压力（Pa ） P ——水蒸气的分压力（Pa ）⑵饱和状态湿空气中水蒸气分压力：s P ——饱和水蒸气分压力注：标准大气压下，s P 随着温度的升高而变大（见本篇附录2）。
表明在一定的大气压下，湿空气温度越高，其一定容积中所能容纳的水蒸气越少，因而水蒸气呈现出的压力越大。
③空气湿度：表明空气的干湿程度，有绝对湿度和相对湿度两种不同的表示方法。
⑴绝对湿度：单位体积空气所含水蒸气的重量，用f 表示（g/m 3）。
饱和状态下的绝对湿度则用饱和水蒸气量max f （g/m 3）表示。
⑵相对湿度：一定温度，一定大气压力下，湿空气的绝对湿度f ，与同温同压下饱和水蒸气量max f 的百分比：⑶同一温度（T相对湿度又可表示为空气中P ——空气的实际水蒸气分压力 （Pa s P ——同温下的饱和水蒸气分压力 （Pa ）。
（注：研究表明，对室内热湿环境而言，正常湿度范围大概在30%~60%。
建筑热工学-1室内外热环境
部位
冷点
热点
部位
冷点
热点
前额
5.5-8.0
鼻子
8.0
1.0
嘴唇
16.0-19.0
脸部其他部位 8.5-9.0
1.7
胸部
9.0-10.2
0.3
手背
7.4
0.5
手掌
1.0-5.0
0.4
手指背
7.0-9.0
1.7
手指肚
2.0-4.0
1.6
大腿
4.5-5.20.4腹部源自8.0-12.5小腿
4.3-5.7
后背
7.8
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人体的能量代谢率 影响因素： 肌肉活动强度（主要因素） 环境温度（偏高、偏低都增加代谢率） 性别（男性高于女性） 年龄（少年高于老人） 神经紧张程度（紧张时代谢率高） 进食后时间的长短等（进食后代谢率增加，蛋白质代谢率高）
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人体与外界的热交换 人体与外界的热交换形式：
▪ 对流换热 ▪ 辐射换热 ▪ 出汗蒸发 ▪ 呼吸散热
外层温度指皮肤表面到 10 mm 以内的部 分，通常包括皮肤，皮下脂肪和表层的 肌肉。皮肤温度与外界环境有关，日夜 有1℃以内的波动。
我国正常成年人的体温(℃)
平均量
变动范围
腋温
36.8
36.0~37.4
口温
37.2
36.7~37.7
肛温
37.5
36.9~37.9
19
垂直温差对人热舒适的影响 当受试者处于热中性状态时，头足温差仍然使人感到不舒适。
从人体热舒适考虑，单纯达到热平衡是不够的，∆q＝0并不一定表示人体 处于舒适状态。还应当使人体与环境的各种方式换热量限制在一定的范围内。 据研究，在人体达到热平衡状态时，当对流换热约占总散热量的25％-30％、 辐射散热量占45％-50％、呼吸和有感觉蒸发散热量占25％-30％时（称为正常 比例散热），人体才能达到热舒适状态，这一条件则是人体热舒适的充分条件。
5 建筑热工学
温差修正系数n值
围护结构及其所处情况 序 号 1 2 3 外墙、平屋顶及与室外空气直接接触的楼板等 带通风间平屋顶、坡屋顶顶棚及与室外空气相通的不采暖地 下室上面的楼板等 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙： 1~6层建筑 7~30层建筑 1.00 0.90 0.60 0.50 n值
4
不采暖地下室上面的楼板： 外墙上有窗户时 外墙无窗且位于室外地坪以上时 外墙无窗且位于室外地坪以下时
建筑平面
建筑措施 建筑形式 材料选择
遮阳、隔热、防潮、防霉、防雨、 防热要求高，防止热风和风沙袭击， 防虫、争取自然通风 宜设置地下室或半地下室以避暑 开敞轻快，通透淡雅 轻质隔热材料、铝箔、铝板及其 复合隔热板 严密厚实，外闭内敞 白色外表面，混凝土、砖、石、土等 热容量大的隔热材料
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室内热量来源:
热气候特征:
日最高温（℃） 温度日振（℃） 相对湿度（%） 年降雨量（mm） 风
40
热气候地区:
41
建筑特征:
42
建筑设计原则:
设计内容 湿热气候区 干热气候区
群体布置
争取自然通风好的朝向，间距稍 布局较密形成小巷道，间距较密集， 大些布局较自由，房间要防西晒， 便于相互遮挡；防止热风，注意绿化 环境要有绿化、水域 外部较开敞，亦设内天井，注意 庭院布置。设置凉台；平面形式 多条形或竹筒形，多设外廊或底 层架空，进深较大 外封闭、内开敞，多设内天井，平面 形式有方块式、内廊式，进深较深。 防热风，开小窗。防晒隔热
(m 2 K / W )
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由于 R0min R0 , 所以墙体满足热工要求。
2. 建筑节能设计标准规定
规定:
总能耗指标(耗煤量指标, 耗电量指标)
建筑物理——建筑热工学基本知识
2.1室内热环境
•本节要点：
1.人体热平衡；
2.室内热环境因素；
3.室内热环境评价。
2.1.1人体热平衡人Fra bibliotek与机器比较热能机:燃料产热做功散热
人体:食物产热生命活动散热
发热体,散热体,恒温体
人体热平衡:产热量=散热量人体健康基本条件
人体热平衡天平：
动态热平衡
人体具有热调节方式:生理调节环境变冷(热)
饱和水蒸气分压力Ps空气容湿能力气温
描述:风向,风来的方向
风速单位:m/s
类型: (1)大气环流(2)季风(3)地方风
2.2.2建筑热工设计气候分区
皮肤毛细血管收缩(膨胀)
血流量减少(增加)
皮肤温度下降(上升,出汗)
保持热平衡
主观调节活动衣服
2.1.2人体热感觉影响因素
散热方式环境因素得/失热
对流空气温度、空气流速人体温度>空气温度失热
辐射壁面温度同上
呼吸空气温度、湿度失热
蒸发无感觉蒸发
出汗
思考题：
•室内热环境因素中,通过建筑设计能够最有效改善的有哪些因素？
建筑热工学基本知识
29
一日的气温还受到大气中云层的影响。由 于水蒸气凝结成云，能够阻断并吸收相当 多的辐射热，因此在多云的日子，白天的 太阳日射被遮蔽使气温不会上升。夜间自 地表放出的热为云层所吸收，部分又会射 回地表面，因此气温下降不大。所以多云 的日子日较差较小。
别。 5、白天与晚上不同。 4、•••••• 为什么？
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气温的日变化： 白天地表因受到光照日射而温度上
升，然后会放热使大气获得热量而增温。 而夜间因为日射消失，使地表冷却，因 此气温也跟着下降。气温的日变化如图 1-31所示，呈正弦曲线
25
26
从图1-31气温日变化曲线可以看出： 1、气温日变化中有一个最高值和最低值。
❖ 建筑热工设计的理论基础，是建筑热工学。
3
❖ 第一节 热环境概述
❖ 一、概述
❖ 1、热工学研究对象：建筑热环境
❖
----影响人体冷热感 的环境
❖
❖ 2、热环境：-----室内热环境（热气候）
❖
-----室外热环境（热气候）
4
3、热工学的任务。。。。。。
。。。 A、创造良好的健康舒适热 环境 ____________本课程的研究任务
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八、 热环境气候
♣气候可以看作围绕建筑物的媒介，通过建筑物 的开口与室内相通或通过不透气的外壳传热；而 室内人员周围的环境则是室外环境的延续。
♣全球气候系统以太阳能、加热的陆地和水体为 动力。大气中空气团在陆地与水体的上空对流， 形成了水的蒸发和降雨过程，导致空气温度和大 气压力发生变化，所有这些组成了以空间和时间 变化为特征的气候系统。
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1、太阳辐射中的热辐射
建筑热工学
第一篇建筑热工学第一章建筑热工学根本知识习题1-1、构成室内热环境的四项气候要素是什么？简述各个要素在冬〔或夏〕季，在居室内，是怎样影响人体热舒适感的。
答：〔1〕室内空气温度：居住建筑冬季采暖设计温度为18℃，托幼建筑采暖设计温度为20℃，办公建筑夏季空调设计温度为24℃等。
这些都是根据人体舒适度而定的要求。
〔2〕空气湿度：根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的湿度范围是30-60%。
冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。
〔3〕气流速度：当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不相同。
如气流速度为0和3m/s时，3m/s的气流速度使人更感觉舒适。
〔4〕环境辐射温度：人体与环境都有不断发生辐射换热的现象。
1-2、为什么说，即使人们富裕了，也不应该把房子搞成完全的“人工空间〞？答：我们所生活的室外环境是一个不断变化的环境，它要求人有袍强的适应能力。
而一个相对稳定而又级其舒适的室内环境，会导致人的生理功能的降低，使人逐渐丧失适应环境的能力，从而危害人的健康。
1-3、传热与导热〔热传导〕有什么区别？本书所说的对流换热与单纯在流体内部的对流传热有什么不同？答：导热是指同一物体内部或相接触的两物体之间由于分子热运动，热量由高温向低温处转换的现象。
纯粹的导热现象只发生在密实的固体当中。
围护结构的传热要经过三个过程：外表吸热、结构本身传热、外表放热。
严格地说，每一传热过程部是三种根本传热方式的综合过程。
本书所说的对流换热即包括由空气流动所引起的对流传热过程，同时也包括空气分子间和接触的空气、空气分子与壁面分子之间的导热过程。
对流换热是对流与导热的综合过程。
而对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同的各局部流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。
1-4、外表的颜色、光滑程度，对外围护结构的外外表和对结构内空气间层的外表，在辐射传热方面，各有什么影响？答：对于短波辐射，颜色起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。
第一篇-建筑热工学
C Cb
或C
Cb
比值ε称为发射率或黑度
温度不同时，其光谱中的波长特性也不同，温度增加，短波成
分增强。
2898 m
T
T为物体表面的绝对温度，K。
2、物体表面对外来辐射的吸收与反射特性
任何物体不仅具有本身向外辐射的能力，而且对 外来的辐射具有吸收性和反射性，某些材料还有透射 性。（绝大多数建筑材料对热辐射不透明）。
1 2
3
λ
黑体、灰体、非灰体单色辐射的对比
1—黑体； 2—灰体； 3—非灰体
（2）斯蒂芬—波尔兹曼定律：黑体和灰体的全辐射能力与其表 面的绝对温度的四次幂成正比 即：
其中：C—物体的辐射系数， W/m2k4 T—物体表面的绝对温度，K
E C
T
4
100
黑体的辐射系数Cb=5.68，灰体的辐射系数C
导热系数λ的大小：
金属最大
——
非金属和液体次之 ——
气体为最小
——
隔热材料
——
建筑材料和绝热材料——
λ=2.2～420 λ=0.07～0.7 λ=0.006～0.6 λ﹤0.25。 λ=0.025～3
导热系数与温度的关系:
0 bt
其中： λ0为00C时的导热系数； b为实验测定的常数。
二、 对 流
1）分类 —按物体的辐射光谱特性
黑体：
能发射全波段的热辐射，在相同的温度条件下，
辐射能力最大。
灰体：
其辐射光谱具有与黑体辐射光谱相似的形状，且对 应每一波长的单色辐射力，与同温度同波长的黑体 的的比值ε为一常数。
即： 其中
E 常数
E,b 称为发射率或黑度
非灰体：只能发射某些波长的辐射线。