建筑热工学基本知识 重大
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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：
建筑物理第一篇建筑热工学基础知识
第二节 围护结构传热基础知识
1、物体的辐射特性
按物体的辐射光谱特性，可分为黑体、 灰体和选择性辐射体三大类。
黑体：能发射全波段的热辐射能力， 在相同的温度条件下，辐射能力最大
在同温条件下黑体、灰体 和非灰体单色辐射的对比
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
设辐射能力与同温同波长的黑体的比
导温系数（a ）：也叫扩散系数，表示物体在不 稳定传热过程中温度向壁体内传播的快慢程度的 指标。
a c
第三节 湿空气的物理性质
一、水蒸气分压力 二、空气湿度 三、露点温度 四、湿球温度
第三节 湿空气的物理性质
一、水蒸气分压力
在一定温度和压力的 条件下，一定容积的 干空气所能容纳的水 蒸气，是有一定限度 的。
用公式表示： q t n
qt ti te ti te
dd
R
q－单位时间、单位面积上通过的热量，又称热流密度或热流 强度
t －等温面温度在其法线方向上的变化率叫温度梯度
n
λ－表示材料导热能力的系数，称导热系数
（负号是因为热流有方向性，是以从高温向低温方向流动为 正值;温度也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。
太阳辐射
室
外
建
热 湿
空气的温湿度
筑
作 用
风、雨、雪等
热
环
境
室
空气温湿度
内
热
湿
作
生产和生活发生得
用
热量与水分等
第一章 建筑热工学基础知识
第一节 建筑中的传热现象 第二节 围护结构传热基础知识 第三节 湿空气的物理性质 第四节 室内热环境 第五节 室外热环境
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%。
(完整版)建筑物理(热)-1建筑热工基础知识
HOT (lots of vibration)
COLD (not much vibration)
Heat travels along the rod
▲物质的固有属性 ：可以在固体、液体、气体中发生; ▲导热的特点 ：a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由 电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实 固体中。但建筑材料总是有孔隙的，会产生其它方式的传热，但比例甚微，
1. 建筑热工学基础知识 1.1 建筑中的传热现象
Expample：
65.6℃
38.3℃ 26.7℃
28.9℃
如何用科学的手段去解释、分 析并解决建筑中的传热问题？
28.3℃ 65.6℃
26.7℃
建筑 热工 学
1. 建筑热工学基础知识 1.1 建筑中的传热现象
热量传递的
基本方式？
1. 建筑热工学基础知识 1.1 建筑中的传热现象
▇ 定义 :称过点P的最大温度变化率为温度 梯度，gradt。
gradt t n n
where，n—等温面法线方向的单位矢量
t —温度在法线方向上的导数，亦 n 即法向的温度变化率
注：温度梯度是矢量；正向朝着温度增加的方向
热量的方向？
等温面上没 有温差，不会有 热量传递;不同的 等温面之间，有 温差，有热量传 递。
故在热工计算中，认为在固体建筑材料中发生的是导热过程（有空气间层的 例外）。
1. 建筑热工学基础知识
1.2 围护结构传热基础知识 = J / S
1.2.1 导热
▲ 大平壁导热量计算（稳态）
Φ tA W
哪些因素会影 响Φ的大小？
q Φ t W/m2
建筑物理——热工学基础知识
q dQ
由式（1－3)得：
dF
w/m2
(1-3)
或：
QF qdF
如果热流密度在面积F上均匀分布，则热流量为：
(1-4)
QqF
建筑物理讲义
(1-5)
2.傅立叶定律
法国数学物理学家傅立叶于1822年最先发现提出的导热规 律：匀质材料物体内各点的热流密度与温度梯度的大小成正 比，即
q t （1-6）
n
式中λ是个比例常数，恒为正数，叫做材料的导热系数。负号是表示热量 传递只能沿温度降低的方向进行。
3.导热系数
定义：当温度梯度为1ºC/m时，在单位时间内通过单位面积的导热量。
由式（1-6）
q
t
w/(m .k)
(1-7)
n 建筑物理讲义
一般来说,λ以金属的最大,非金属和液体次之,气体的 最小。工程上通常把导热系数小于0.25的材料，作为绝热 材料。
建筑物理——热工学基础 知识
绪论
建筑物理概述 一、为什么要学习建筑物理知识？ 二、建筑物理知识包括那些范畴？ 三、如何通过建筑物理知识的应用解决
工程技术问题？
建筑物理讲义
《建筑物理》
总学时 64
理论学时 60
其它 4
适用 建
一、课程性质与目的
《建筑物理》是建筑学专业的选修课，通过本课程的教 学，使学生把建筑艺术与建筑技术有机的融为一体，使之掌 握室内物理环境基本设计原理与方法、处理与设计有关的技 能和措施。它是建筑设计理论组成部分，并且为建筑设计和 建筑创作提供必要的基础。目的在于使学生理解并掌握建筑 物中的热环境、声环境、光环境设计的基本知识，充分利用 自然能源，确保室内环境的质量，以满足人们生活质量不断 提高的要求。
建筑热工学基本知识-重庆大学教学提纲
19
(1) 有效温度
人的状态：薄衣、走动
空气温度1 湿度1
热感觉相同
空气温度2 湿度100%
空气温度1 空气湿度1
空气温度2(有效温度)
20
(1) 有效温度
人的状态：薄衣、走动
空气温度1 湿度1 流速1
热感觉相同
空气温度2 湿度100% 流速0
空气温度1 空气湿度1 空气流速1
空气温度2(有效温度)
6
主观调节: 活动
7
主观调节: 衣服
8
人体热平衡调节方式
生理调节
皮肤温度 出汗
主观调节
活动 衣着
人体生理调节与衣着相结合使人 适应四季气候变化 扩大生存范围
寒带
衣着 冷
皮肤温度
出汗
热
热带
人的生存范围
9
生理调节与舒适: 出汗
生理调节范围小
生理调节与健康: 生理调节能力强
不舒适 舒适
体质好
10
2.1.2 人体热感觉影响因素
41
人感觉的空气干湿程度
Ps
42
(2) 相对湿度
P Ps
人感觉的空气干湿程度
相对湿度日变化
43
(3) 露点温度td
44
【例2-1】空气温度为18℃，相对湿度为60%，求露点温度td。 【解】由附录1查表得空气温度为18℃时饱和水蒸气分压力:
湿空气
水蒸气
饱和湿空气 水蒸气饱和
蒸发
38
饱和水蒸气分压力Ps PLeabharlann 空气容湿能力气温 Ps
P≤ Ps
气温(℃) : 0
10
Ps (Pa) : 609 1225
20 30 2331 4232
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%。
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。
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空气温度
感觉
＞34 ℃ 100%的人感到热, 42.3%的人难以忍受
30~34 ℃ 84%的人感到热, 14.5%的人难以忍受
28~30 ℃ 30%的人感到热, 但可以忍受
25 ℃
舒适
18 ℃
5%坐着的人感到冷
＜12 ℃
80%坐着的人感到冷, 20%活动的人感到冷
居住建筑室内舒适性标准: 夏季26～28℃，冬季18～20℃
热感觉
散热方式 对流 辐射 蒸发
可量化的影响因素 因素1 因素2 因素3 环境…因素
11
散热方式 对流
环境影响因素 空气温度、空气流速
散热
得热
12
散热方式 辐射
环境影响因素 壁面温度
散热
得热
13
散热方式
蒸发: 呼吸 无感觉蒸发 出汗
环境影响因素 空气温度、 湿度
14
影响人体热感觉的因素:
热感觉
可居住性标准: 夏季不高于30℃，冬季不低于12℃
17
热感觉
空气温度 空气流速 空气湿度 壁面温度 新陈代谢率 衣服热阻
措施
暖气,空调 通风,风扇 加湿,除湿 辐射地板、墙体、顶棚
需要对热环境进行综合评价
18
多因素综合评价方法:
影响因素: 因素1 因素2 因素3 ……
单一指标
优点: 有利于发挥各种热环境改善措施的作用, 降低能源消耗和经济成本。
6
主观调节: 活动
7
主观调节: 衣服
8
人体热平衡调节方式
生理调节
皮肤温度 出汗
主观调节
活动 衣着
人体生理调节与衣着相结合使人 适应四季气候变化 扩大生存范围
寒带
衣着 冷
皮肤温度
出汗
热
热带
人的生存范围
9
生理调节与舒适: 出汗
生理调节范围小
生理调节与健康: 生理调节能力强
不舒适 舒适
体质好
10
2.1.2 人体热感觉影响因素
湿空气
水蒸气
饱和湿空气 水蒸气饱和
蒸发
38
饱和水蒸气分压力Ps P
空气容湿能力
气温 Ps
P≤ Ps
气温(℃) : 0
10
Ps (Pa) : 609 1225
20 30 2331 4232
39
饱和水蒸气分压力Ps
气温
附录1查表
40
空气中的水蒸气分压力P变化
气温升高
Ps大
气温降低
Ps小
P< Ps
P = Ps
第2章 建筑热工学基本知识
2.1 室内热环境 2.2 室外气候 2.3 建筑传热基本概念与原理 2.4 建筑围护结构传热计算方法
1
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
2.1.1 人体热平衡
人体与机器比较
热能机: 燃料
产热
做功
散热
人体: 食物
空气温度 空气流速 空气湿度 壁面温度 新陈代谢率 衣服热阻
室内环境因素 人体主观因素
6个因素的不同组合产生不同的热环境，各因素之间具 有互补性。
15
6个因素的组合达到热舒适时, 三种方式散热比例:
对流
25%～30%
辐射
45%～50%
呼吸和无感觉蒸发
25%～30%
16
2.1.3 室内热环境评价
单因素评价: 空气温度
PMV 热感觉度量标尺
25
• 2.1 室内热环境复习：
• 人体热平衡: 产热量 = 散热量 • 人体散热方式: 对流, 辐射, 蒸发 • 热平衡调节方式: 生理调节(皮肤温度, 出汗)
主观调节(活动量,衣着) • 热感觉影响因素: 环境因素(空气温度、流速、湿度、壁面温度)
主观因素(新陈代谢率、衣服热阻) • 热环境综合评价方法
季节 冬季 夏季 春、秋季
连续5天的日平均气温 ≤10℃ ≥22 ℃ 10～ 22 ℃
33
升温过程: 太阳辐射
地面
气温
34
气温变化滞后:
时刻
35
影响因素: 太阳辐射 地面状况: 地表覆盖材料, 地形
地面温度
大气对流
高、低温空气混合
36
三、空气湿度 (1) 水蒸气分压力P
单位：Pa
37
饱和水蒸气分压力Ps
人体热舒适: f (t, , v, , R , m) = 0
热舒适指标:
PMV = f (t, , v, , R , m) (PMV : Predict Mean Vote )
23
PMV与人的主观感觉PPD的关系
(PPD: Percentage of Predict Dissatisfy)
24
空气温度 空气湿度 空气流速 壁面辐射温度 衣服热阻 新陈代谢率
41
人感觉的空气干湿程度
Ps
42
(2) 相对湿度
P
Ps
人感觉的空气干湿程度
相对湿度日变化
43
(3) 露点温度td
44
【例2-1】空气温度为18℃，相对湿度为60%，求露点温度td。 【解】由附录1查表得空气温度为18℃时饱和水蒸气分压力:
29
2.2.1 室外气候因素
一、太阳辐射 光谱: 波长0.2～3.0μm（1μm=10-6m） 短波热辐射 能量: 辐射强度I，单位: W/m2
30
总辐射 = 直接辐射 + 散射辐射 影响因素: 太阳高度角
大气透明度 云量
31
太阳高度角:
32
二、气温 气温是常用的气候评价指标, 单位: ℃, ℉ (F =32+9/5 C)
19
(1) 有效温度
人的状态：薄衣、走动
空气温度1 湿度1
热感觉相同
空气温度2 湿度100%
空气温度1 空气湿度1
空气温度2(有效温度)
20
(1) 有效温度
人的状态：薄衣、走动
空气温度1 湿度1 流速1
热感觉相同
空气温度2 湿度100% 流速0
空气温度1 空气湿度1 空气流速1
空气温度2(有效温度)
21
有效温度与空气温度、湿度、流速的关系图
舒适区
22
(2) PMV—PPD
人体热平衡: qm －qw －qc － qr = 0
影响参数:
其中: qm 产热量 qr 辐射散热量 qc 对流散热量 qw 蒸发散热量
新陈代谢率m
壁面辐射温度 空气温度t, 湿度, 流速v
衣服热阻R
在满足人体热平衡的范围内找出热舒适的充分条件,得到热舒适方程
26
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？
27
第2章 建筑热工学基本知识
2.1 室内热环境 2.2 室外气候 2.3 建筑传热基本概念与原理 2.4 建筑围护结构传热计算方法
28
2.2 室外气候
• 本节要点： 1.气候因素: 太阳辐射、空气温度、空气湿度、风。 2.城市气候特点。
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
3
人体热天平
4
散热
环境 随气候变化 动态热平衡 人体具有热调节方式: 生理调节 主观调节
5
生理调节: 环境变冷(热) 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