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。

q——人体新陈代谢产热量

m

q——人体蒸发散热量

e

q——人体与环境辐射换热量

r

q——人体与环境对流换热量

c

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：

P——湿空气的总压力（Pa）

w

P——干空气的分压力（Pa）

d

P——水蒸气的分压力（Pa）

P——饱和水蒸气分压力

⑵饱和状态湿空气中水蒸气分压力：

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，湿空气温度越注：标准大气压下，

s

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/m3）。

f（g/m3）表示。

饱和状态下的绝对湿度则用饱和水蒸气量

max

f的百分

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 比：

⑶同一温度（T）下，建筑热工设计中近似认为P与f成正比例关系，因此，相对湿度又可表示为空气中

水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力的百分比，表示为：

P——空气的实际水蒸气分压力（Pa）；

P——同温下的饱和水蒸气分压力（Pa）。

s

（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%。）

④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，未饱和空气因冷却而达到饱和状态的

t（℃）表示。

温度。用

d

4.室外热湿环境

是指作用在建筑物外围护结构上的一切热湿物理量的总称。构成要素：空气温度、空气湿度、太阳辐射、风、降水等。

5.建筑围护结构传热的基本知识

热量传递的三种基本方式：导热、对流和辐射。

①导热：指物体中温差时，由于直接接触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程。

⑴热流密度：单位时间内，通过等温面上单位面积的热量。设单位时间内通过等温面上微元面积d F的热量

为d Q，则热流密度q表示为：

（W/m 2） 积分形式为：d d Q q F = 或者 d F

Q q F =⎰ （W ） 如果热流密度在面积F 上均匀分布，单位时间内通过导热面积F 的热量Q （或称热流量）为：

⑵傅里叶定律：1822年，法国物理学家Fourier 发现，均质物体内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比，即

（W/m 2） 式中的λ成为导热系数，恒为正值。沿n 方向温度增加，t n

∂∂为正，则q 为负值，表示热流沿n 的反方向。 ⑶影响导热系数λ的因素：物质种类、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。

②对流换热：空气沿围护结构表面流动时，与壁面之间所产生的热交换过程。这种过程既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空气分子与壁面分子间的导热过程。

注意：对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同各部分流体之间发生相对运动互相掺合而传递热能的。

⑴表面的对流换热量可以利用牛顿公式：

其中，c q ——对流换热强度，（W/m 2）

c α——对流换热系数，W/(m 2·K)

t ——流体的温度，（℃）

θ——固体表面的温度，

（℃） ⑵影响因素：对流换热的强弱主要取决于层流边界层热量交换情况。还与流体运动的原因及运动情况、流

体与固体间温差、流体的物理性质、固体壁面的形状、大小及位置等因素有关。

③辐射传热：辐射传热指依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著热效应的电磁波）来传递能量的现象。与

导热和对流在机理上有本质区别，它是以电磁波传递热能的。

⑴特点：①发射体热能变为电磁波辐射能，被辐射体将所接收的辐射能转换成热能。

凡温度高于绝对零度（0K ）的物体，都能发射辐射热。

②由于电磁波能在真空中传播，所以物体依靠辐射传热时，不需要与其他物体直接接触，也无需

任何中间媒介。

⑵辐射换热量计算：（牛顿公式）

其中，r q ——对流换热强度，（W/m 2）

r α——对流换热系数，W/(m 2·K)

1θ、2θ——两辐射换热物体的表面温度（℃）

⑶物体辐射分类：按物体辐射光谱特性，可分为黑体、灰体和选择辐射体（或称非灰体）三大类。

6.围护结构的传热过程

围护结构的传热要经过三个过程：表面吸热、结构本身传热、表面放热。

1.表面吸热：内表面从室内吸热（冬季），或外表从室外空间吸热（夏季。）

2.结构本身传热：热量由高温表面传向低温表面。

3.表面放热：外表面向室外空间散发热量（冬季），或内表面向室内散热（夏季）。