建筑物理的环境基础共51页
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建筑设计理论第二章建筑物理环境基础
材料的蓄热系数越大，温度波动受室外热量影响的幅度越小，材料的热稳定性 越好。
蓄热系数取决于导热系数、比热、密度 及热流波动的周期。
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
2）建筑热工设计分区
分区名称
分 主要指标
严寒地区 最冷月平均温度≤-10 C
寒冷地区 最冷月平均温度-10~0 C
区指 标
辅助指标 日平均温度≤5 C的天数
建筑设计理论 第二章建筑物理环境基础
建筑物理环境是指建筑室内空间与人体相关的各个物理要素的 总和，它包括建筑热环境、建筑声环境和建筑光环境三部分内容。
建筑物理的主要思想是“以人为本”，体现建筑的功能要求和 建筑人文理念。为了达到这一目的，就不可避免地向自然环境索 取更多的能源，并向环境排放更多的废弃物和无序能量，这就可 能带来严重的环境问题，破坏人与环境的和谐关系。
a、稳定传热
室内外空气温度都不随时间变化，通过维护结
构的传热过程称为稳定传热。
单层平壁导热：
条件：厚度为d，且宽高尺寸比厚度大得多
（即进行一维传热），设内、外表面温度为T i，T e
均不随时间变化（稳定传热）。
1、公式：
QTi TeF
d
Q ——— 总导热量，J或（w·h）
F ——— 垂直于热流方向的平壁的表面积,㎡
和对流辐射向室外散热 7、空气渗透和通风带走热量 8、地面传热。 9、室内水分蒸发，带走的热量（潜热） 10、致冷设备吸热。
热环境舒适的条件：1+2+3+4+5=6+7+8+9+10 即热能平衡
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
对流 辐射
吸热
对流 辐射
蓄热系数取决于导热系数、比热、密度 及热流波动的周期。
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
2）建筑热工设计分区
分区名称
分 主要指标
严寒地区 最冷月平均温度≤-10 C
寒冷地区 最冷月平均温度-10~0 C
区指 标
辅助指标 日平均温度≤5 C的天数
建筑设计理论 第二章建筑物理环境基础
建筑物理环境是指建筑室内空间与人体相关的各个物理要素的 总和，它包括建筑热环境、建筑声环境和建筑光环境三部分内容。
建筑物理的主要思想是“以人为本”，体现建筑的功能要求和 建筑人文理念。为了达到这一目的，就不可避免地向自然环境索 取更多的能源，并向环境排放更多的废弃物和无序能量，这就可 能带来严重的环境问题，破坏人与环境的和谐关系。
a、稳定传热
室内外空气温度都不随时间变化，通过维护结
构的传热过程称为稳定传热。
单层平壁导热：
条件：厚度为d，且宽高尺寸比厚度大得多
（即进行一维传热），设内、外表面温度为T i，T e
均不随时间变化（稳定传热）。
1、公式：
QTi TeF
d
Q ——— 总导热量，J或（w·h）
F ——— 垂直于热流方向的平壁的表面积,㎡
和对流辐射向室外散热 7、空气渗透和通风带走热量 8、地面传热。 9、室内水分蒸发，带走的热量（潜热） 10、致冷设备吸热。
热环境舒适的条件：1+2+3+4+5=6+7+8+9+10 即热能平衡
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
对流 辐射
吸热
对流 辐射
建筑物理资料
建筑物理一.填空1.构成室内热湿环境的要素包括：室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度。
2.热量传递基本方式：导热、对流和辐射（黑体、灰体、选择辐射体）。
3.声音的三要素：声音强弱、音调高低、音色好坏。
4.城市热岛效应：热导强度（△T）=市区气温（tc）—郊区气温（ta）5.风速到达一定的高度时，往上其风速不再增大，把这个高度叫摩擦厚度或摩擦高度，还有人将其干脆称为边界层高度。
将该高度处的风速称为地转风风速。
6.城市环境噪声:交通运输噪声，工厂噪声、建筑施工噪声和社会人群活动出现的噪声.7.外围护结构必须有：安全性、耐久性、适用性、经济性、生态节能性。
二.名词解释温度梯度：温度差△t与沿法线方向两等温面之间距离△n的比值的极限。
导热系数：在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1℃时，在1h内通过1m2 面积所传导的热量。
导热系数越大，材料导热能力越强。
绝热材料：导热系数小于0.35，并能用于绝热工程的。
日照：物体表面被太阳光直接照射的现象。
日照时数：太阳照射的时数。
光通量(∅)：以标准光度观察者对光的感觉量为基准的单。
单位：流明（lm）照度（E）：用落在其单位面积上的光通量多少来衡量它被照射的程度。
单位：勒克斯（lx），它等于1lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上。
亮度（L）：单位投影面积上的发光强度。
声音来源于震动的物体，辐射声音的震动物体称为—声源环境：指某一中心或主体周围对该中心或主体有影响的自然因素和社会因素的总和。
风象：是一个地区风向、风频和风速的综合。
噪声：对人体有害的和人们不需要的声音。
太阳方位角：指太阳直射光线在地平面上的投影线与地平面正南向所夹的角。
太阳高度角：指太阳直射光线与地平面间的夹角。
室内热湿环境：作用在建筑外围护结构上的一切热湿物理量的总称。
四.简答。
论述1.室内热湿环境综合评价方法:①有效温度ET（空气温度、空气湿度、气流速度）②预测平均热量感觉指标③热应力指标1.影响太阳辐射因素：太阳高度角、大气透明度、云量、海拔高度、地理纬度2.湿空气的物理性质1）饱和水蒸气分压力2）空气湿度绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸气的重量。
建筑物理课件
第一篇 建 筑 热 工 学
5·6 空调建筑节能设计 合理确定空调建筑的室内热环境标准 合理设计建筑平面与体形 改善和强化围护结构的热工性能 窗户隔热和遮阳 空调房间热环境的联动控制(自然通风＋
遮阳形式和效果：水平式，遮挡南向或北回归线以南低纬 地区北向窗口正午时分。垂直式，遮挡东北向窗口日出时 分或西北向窗口日没时分。综合式，遮挡东南向窗口上午
或西南向窗口下午。 外遮阳系数SD： SD ＝QS／QN， SD小，遮阳效果好。 遮阳构造形式和计算
第一篇 建 筑 热 工 学
5·4 房间的自然通风 自然通风的机制：风压；热压；
建筑措施；建筑形式；材料选择；被动技术利用。 室内过热原因：围护结构向室内传热；透进的太阳辐
射热；通风带入的热量；室内产生余热。
防热措施：被动式措施，减弱室外热作用；外围护结
构隔热；房间自然通风和电扇调风；窗口遮阳；利用
自然能。主动式措施，机械通风降温；空调设备降温
第一篇 建 筑 热 工 学
楼地面的保温节能与热舒适性
第一篇 建 筑 热 工 学
3·3 保温材料与构造 建筑保温材料：
密度对导热系数的影响；湿度对导热系数的影响；保 温材料的选择
保温构造类型 ：
单设保温层；封闭空气间层；保温与承重相结合；混 合型构造 单设保温层复合构造形式及特点： 温度应力；蓄热性；内部冷凝；旧房节能改造；倒铺 屋面USD
5·2 屋顶与外墙的隔热设计 外围护结构隔热设计的原则：重点屋面，其次西墙和
东墙；降低室外综合温度；外围护结构内部设置通风 间层；合理选择外围护结构的隔热能力；利用水蒸发 和植被对太阳能的转化降温；充分利用自然能源；屋 顶和东、西墙进行隔热计算；空调建筑围护结构的传 热系数应符合国标。
建筑物理 第一章第1节室内空气环境第2节传热基础
15 10
2、PMV-PPD指标（70年代 房格尔 丹麦） 包含因素：四个环境要素，两个人体要素 （人的活动量和衣着情况） 方法：受试对象在实验中对某种环境因 数组合的人感觉的投票值
PMV -3 -2 -1 0
适中 5%
1
2
3
热感觉 寒冷 冷 稍冷 不满意率 90% 70% 30%
稍热 热 炎热 30% 70% 90%
(18 12 ) 5 159 .747W 0.939
工程上有时需知各层接触面的温度 2 3 4 ....... j ......
根据式（1）及（2）可得：
d1 2 1 q 1 d2 d1 d 2 1 2 3 4 3 2 q 1 q( ) 2 1 2
ti
λ1 d1 λ2 λ3 d2 d3
te
qi qic qir (ic ir )(ti i )
qi
—平壁内表面吸热量w/m2
一、内表面吸热 ti>θi ,内表面以对流和辐射的方式吸热
qi i (ti i )
qic — 室内空气以对流形式传给平壁内表面的热量
i ti i
影响因素：
1、地表形态的改变
2、高密度的人口分布对能源与资源结构的改变
主要任务： 通过建筑上的规划，有效的防护或 利用室内外热作用，经济、合理地解决房屋的 保温、防热、防潮、日照等问题；配备适当的 设备调节（采暖、空调）；创造和完善装配房 屋的建筑构件以创造良好的室内热环境，提高 围护结构的耐久性。
e Re
冬季 外墙、屋顶、与室外空气直接接触的表面 23.0 0.04 与室外空气相通的不采暖地下室上面楼板 17.0 0.06 闷顶、外墙上有窗不采暖地下室上面楼板 12.0 0.08 外墙上无窗的不采暖地下室上面的楼板 6.0 0.17
建筑物理第一章课件
商场
其他
15%
热水
空调
11%
40%
办公楼
其他 热水 17% 3%
照明 34%
空调 48%
照明
32%
4
北京大型公共建筑能耗比例
宾馆
电梯 9%
其他 18%
办公设备 4%
照明 25%
写字楼
空调 44%
电梯 3%
办公设备 22%
其他 10%
空调 37%
商场
其他 10%
照明 28%
照明 40%
空调 50%
5
六．照度和亮度的关系
dA在P点形成的照度 dE I cos
（将dA视为光源）
r2
L
I
dAcos
得Iα=LαdAcosα则
dE L dA cos cos
r2
dA cos
其中
r2
指以P点为顶点，由dA所张的立体角dΩ
则dE=LαdΩcosθ E=LαΩcosθ（立体角投影定律） 顶窗cosθ=1
勒克斯(lux, lx)，相当于1 lm的光通 量均匀分布在1 m2的被照面上
1 ml 1 m2
20
照度 E
• 性质：可叠加性。几个光源同时照射被照 面时，实际照度为单个光源分别存在时形成 照度的代数和。
四．发光强度和照度的关系 Φ=IΩ E=IΩ/A
A E I r2 I
A r2
E1=I/r2 E2=I/4r2 E3=I/9r2
光强I是θ=0时最大
法线方向
I0
L0
I 0
A
A
E
表面亮度 L E
材料 石膏、粉刷墙、氧化镁、硫酸钡、 砖墙及大多数建筑材料
《建筑物理》PPT课件
第一篇
建筑热工
学
• 4·1 建筑围护结构的传湿
• 材料吸湿特性：材料中的水分主要为液态形式， 材料与环境热湿平衡，吸湿湿度，平衡湿度。图4 -1。
• 围护结构中的水分迁移：气态扩散方式；液态毛 细渗透方式。有时会产生内部冷凝，内部冷凝判 断；冷凝界面。图4-3。
• 围护结构水蒸气渗透强度：ω= （ Pi － Pe）/ H0 • 围护结构的总水蒸气渗透阻： H0=H1+H2+H3 +…=d1 /μ
• 屋顶和外墙的隔热设计：屋顶隔热，实体材料层和带
封闭空气间层；通风屋顶；阁楼屋顶；植被隔热屋顶 ；蓄水屋顶；加气混凝土蒸发屋面；淋水玻璃屋顶； 成品隔热板屋顶。
• 外墙隔热，空心砌块墙；钢筋混凝土空心大板墙；轻
骨料混凝土砌块墙；复合墙体。
第一篇
建筑热工 学
• 5·3 窗口遮阳
• 遮阳的目的与要求：目的为防止室内过热；室内眩光；过 强紫外线伤物。遮阳要求夏天防热，但不影响冬天日照； 晴天遮直射光，阴天保证房间照度；减少遮阳构件的挡风 作用，最好能起导风入室作用；兼做防雨；不妨碍观景视 野；构造简单、经济耐久；与建筑造型协调统一。
累年最冷月平均温度0~13℃， 最热月平均温度18~25℃
建筑热
辅助 指标
——
设计要求
必须充分满足冬季保温，一般可不 考虑夏季放热
—— 应满足冬季保温，部分地区兼顾夏 季放热
—— 必须满足夏季放热，适当兼顾冬季 保温
—— 必须充分满足夏季放热，一般可不 考虑冬季保温
—— 部分地区考虑冬季保温，一般可不 考虑夏季放热
分区名称主要指标辅助指标设计要求严寒地区累年最冷月平均温度10必须充分满足冬季保温一般可不考虑夏季放热寒冷地区累年最冷月平均温度010应满足冬季保温部分地区兼顾夏季放热夏热冬冷地区累年最冷月平均温度010最热月平均温度2530必须满足夏季放热适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区累年最冷月平均温度10最热月平均温度2529必须充分满足夏季放热一般可不考虑冬季保温温和地区累年最冷月平均温度013最热月平均温度1825部分地区考虑冬季保温一般可不考虑夏季放热建筑热工设计分区及设计要求导热和付立叶导热定律
建筑物理环境基础
建筑为木结构，外墙底部用砖体砌筑，上部为木质预制墙
板。木质窗与墙体及窗棂间都进行了密封处理，外墙、屋 顶和首层地面均设保温层， 建筑外墙和屋顶的热传导系
数均较小，分别为0.20 w/m.k、0.14 w/m.k，底层地 面为0.30 w/m.k。
据预测此建筑的节能效果非常显著。与1997年常规的同 类建筑比较，节电为29％ ，节水30％，CO2排放减少36 ％，垃圾减少30 ％（汽车共享未计在内）。设计者认为 ，这是把生态和公益住宅相结合的好例子，它的节能和环
2建筑物理环境基础
1、建筑热环境
建筑热环境主要包 括建筑保温、建筑 防潮、建筑防热、 建筑中太阳能利用 等方面。
1.1 建筑热环境基 础
（1）热传递的基本 方式
热传导——物体内 部高温处的分子向 低温处的分子连续 不断地传送热能的 过程
三种传热的基 本方式，在建 筑外围护结构 传热的过程中 表现为：其某 个表面首先通 过与附近空气 之间的对流与 导热以及与周 围其他表面之 间的辐射传热
公寓建成一座生态 的低能耗的建筑并
•一层平面
•鸟瞰图
•太阳能光电系统与雨水回收利用系统
•屋顶与外墙构造
建筑屋顶的西南分别装置两片 太阳能光电板，可供电能5.94 kw和4.32 kw，为住户提供部 分生活用电。屋顶的东南部分 则装置30 m2的太阳能集热器 为住户提供热水。
雨水和废水的利用在此例中也 得到了精心的设计。屋面的雨 水分别被收集入可渗漏的浅水 池和蓄水池。前者可为儿童提 供嬉水场所，后者则通过管道 接向洗衣机等作水源使用，并 为花园提供灌溉用水。由洗衣 机、淋浴和浴盆排放的“灰”水也 被收集于另一个蓄水池再导入 一个30 m2的芦苇洼进行自然 净化，然后进入收集井最终成 为抽水马桶冲洗水源。
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屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度不不小于10m，间层 高20cm，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为15~20cm。 有土种植屋面，土壤厚10cm左右。
（二）外墙隔热
自然通风建筑外墙隔热设计要点是东西墙，空 调建筑各个朝向外墙隔热都主要。
隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与遮阳墙等。外墙 遮阳和浅色外墙可有效防热。复合墙内侧应为重质材料层，通风间 层10 cm宽。东西外墙用花格构件或绿化遮阳。
二、建筑热工设计分区
我国版图广阔，各地气候差别较大。为了使建 筑设计能够很好适应气候，我国《民用建筑热工设 计规范》提出了建筑热工设计分区旳概念。详细分
区和设计要求见下表。
2.1.2 建筑保温设计
寒冷与寒冷地域旳民用建筑为了确保:
(1) 冬季室内旳气温、湿度、气流速度和室内热辐射在一定允许范围内； (2)建筑围护构造内表面温度不低于室内露点温度，
建筑保温、 建筑防潮、 建筑日照、 建筑防热、 建筑中旳太阳能利用
建筑热环境控制就是为了在满足人们旳热舒适 需求前提下，节省资源和能源。
（一）稳定传热
假如室内外空气温度都不随时间变化，经过围 护构造旳传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是 建筑保温设计旳基础，也是我国寒冷和寒冷地域采 暖居住建筑节能设计旳基础。 按照稳态传热计算经过围护构造旳传热量公式为 ：
二、自然通风设计
（一）热压和风压
当较重旳冷空气从 进风口进入室内后，吸 收了室内旳热量后变成 较轻旳热空气上升从出 风口排出室外，不断流 入旳冷空气在室内被加 热后从建筑物旳上部出 风口排出就形成了室内 自然通风，称为热压通 风。
p2
2
A
中和面
h2
t0
H h1
（二）外墙隔热
自然通风建筑外墙隔热设计要点是东西墙，空 调建筑各个朝向外墙隔热都主要。
隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与遮阳墙等。外墙 遮阳和浅色外墙可有效防热。复合墙内侧应为重质材料层，通风间 层10 cm宽。东西外墙用花格构件或绿化遮阳。
二、建筑热工设计分区
我国版图广阔，各地气候差别较大。为了使建 筑设计能够很好适应气候，我国《民用建筑热工设 计规范》提出了建筑热工设计分区旳概念。详细分
区和设计要求见下表。
2.1.2 建筑保温设计
寒冷与寒冷地域旳民用建筑为了确保:
(1) 冬季室内旳气温、湿度、气流速度和室内热辐射在一定允许范围内； (2)建筑围护构造内表面温度不低于室内露点温度，
建筑保温、 建筑防潮、 建筑日照、 建筑防热、 建筑中旳太阳能利用
建筑热环境控制就是为了在满足人们旳热舒适 需求前提下，节省资源和能源。
（一）稳定传热
假如室内外空气温度都不随时间变化，经过围 护构造旳传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是 建筑保温设计旳基础，也是我国寒冷和寒冷地域采 暖居住建筑节能设计旳基础。 按照稳态传热计算经过围护构造旳传热量公式为 ：
二、自然通风设计
（一）热压和风压
当较重旳冷空气从 进风口进入室内后，吸 收了室内旳热量后变成 较轻旳热空气上升从出 风口排出室外，不断流 入旳冷空气在室内被加 热后从建筑物旳上部出 风口排出就形成了室内 自然通风，称为热压通 风。
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中和面
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