建筑环境学-第3章热湿环境
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精品工程类本科大三课件《建筑环境学》03第三章第12节 太阳辐射热作用和热湿传递III
• 绝大部分可见光和短波红外 线将会透过玻璃
• 只有长波红外线（也称长波 辐射）会被玻璃反射和吸收
可见光 近红外线 长波红外线
0.8
普通玻璃的光谱透过率
一般高温工业热源的辐射为 波长为5μm以上长波辐射
lLowow-e-e玻mi璃ssivity
• Low-e 玻璃：将具有低 发射率、高红外反射 率的金属（铝、铜、 银、锡等），使用真 空沉积技术，在玻璃 表面沉积一层极薄的 金属涂层。
• 半透明薄层的总透过率τ：
glass
(1
a0
)(1
r)2
r 2n(1
n0
a0 )2n
(1 a0 )(1 r)2 1 r 2(1 a0 )2
半透明薄层的a、 ρ、 τ
ρ
a
a0(1 r) r n(1 a0 )n
n0
a0(1 r) 1 r(1 a0 )
aτ
r
r(1
a0 )2 (1
第三章第二节
建筑围护结构的 热湿传递与得热
基本内容
• 通过围护结构的显热得热
• 通过非透明围护结构的热传导 • 通过非透明围护结构的得热
t a( x) t
x x
Qwa•ll,通co•n过d通玻 璃过窗玻(的x得璃) 热xt板x壁 的in 传t(热,量) ta,in ( )
m
r, j
第三章
建筑热湿环境
热湿环境的影响因素
热湿环境是建筑环 境中最主要的内容
外扰：
• 室外气候参数：室外空气温 湿度、太阳辐射、风
• 邻室的空气温湿度
内扰：
• 主要包括室内设备、照明、 人员等室内热湿源
内外扰影响室 内的基本形式： 对流、导热和 辐射
• 只有长波红外线（也称长波 辐射）会被玻璃反射和吸收
可见光 近红外线 长波红外线
0.8
普通玻璃的光谱透过率
一般高温工业热源的辐射为 波长为5μm以上长波辐射
lLowow-e-e玻mi璃ssivity
• Low-e 玻璃：将具有低 发射率、高红外反射 率的金属（铝、铜、 银、锡等），使用真 空沉积技术，在玻璃 表面沉积一层极薄的 金属涂层。
• 半透明薄层的总透过率τ：
glass
(1
a0
)(1
r)2
r 2n(1
n0
a0 )2n
(1 a0 )(1 r)2 1 r 2(1 a0 )2
半透明薄层的a、 ρ、 τ
ρ
a
a0(1 r) r n(1 a0 )n
n0
a0(1 r) 1 r(1 a0 )
aτ
r
r(1
a0 )2 (1
第三章第二节
建筑围护结构的 热湿传递与得热
基本内容
• 通过围护结构的显热得热
• 通过非透明围护结构的热传导 • 通过非透明围护结构的得热
t a( x) t
x x
Qwa•ll,通co•n过d通玻 璃过窗玻(的x得璃) 热xt板x壁 的in 传t(热,量) ta,in ( )
m
r, j
第三章
建筑热湿环境
热湿环境的影响因素
热湿环境是建筑环 境中最主要的内容
外扰：
• 室外气候参数：室外空气温 湿度、太阳辐射、风
• 邻室的空气温湿度
内扰：
• 主要包括室内设备、照明、 人员等室内热湿源
内外扰影响室 内的基本形式： 对流、导热和 辐射
第三章 建筑热湿环境
第三章建筑热湿环境1、得热量某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量。
得热量包括：显热（对流换热和辐射换热）和潜热，它有正负之分，主要来源是：室内外温差传热、太阳辐射进入热量、室内照明、人员、设备散热等。
2、冷负荷维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内除去的热量。
分为显热负荷和潜热负荷。
3、热负荷维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内加入的热量。
分为显热负荷和潜热负荷。
4、空气渗透由于室内外存在压力差，从而导致室外空气通过门窗缝隙和外围护结构上的其他小孔或洞口进入室内的现象，也就是所谓的非人为组织（无组织）的通风。
原因是由于建筑存在各种门、窗和其他类型的开口，室外空气有可能进入房间，从而给房间空气直接带入热量和湿量，并即刻影响到室内空气的温湿度。
计算负荷时仅考虑渗入空气。
目前常用方法是基于实验和经验基础上的估算方法，即：缝隙法和换气次数法1、简述得热量和冷负荷之间的关系。
任一时刻房间瞬时得热量的总和未必等于同一时间的瞬时冷负荷。
得热量转换为冷负荷一般要经过幅值上衰减、时间上延迟。
2、谐波反应法和冷负荷系数法的特点、共性、区别答：（1）两种方法的特点为：①使用谐波反应法求解冷负荷a 边界条件按傅里叶级数展开b 求对单元扰量的响应（a）把室内空气温度固定（b）给出常规室内热源的对流和辐射热的比例（c）各内表面的辐射热量的分配比例（d）给出常规建筑对常规扰量的各阶衰减倍数和延迟时间c 把对单元扰量的响应进行叠加求和②使用冷负荷系数法求解a 边界条件按等时间间隔离散b求对单元扰量的响应（a）把室内空气温度固定（b）把外扰通过围护结构形成的瞬时冷负荷表述为瞬时冷负荷温差（c）不计算房间蓄热特性的影响c 把对单元扰量的响应进行叠加求和（2）两种方法的共性为：二者没有实质的区别，只是处理手法的不同而已①针对相同类型的围护结构，两者计算结果基本相同②在一定程度上反应了得热和冷负荷之间的区别③把室内空气温度作为常数④对长波辐射做了简化处理⑤忽略了透过玻璃窗的日射在围护结构内表面之间的光斑的影响⑥对辐射造成的影响做了过多的简化⑦如果被研究的房间与这些假定差的比较远，所求得的冷负荷就有较大误差（3）两种方法的区别是：①边界条件的离散方法不同②是否考虑了房间内蓄热的影响③外窗日射冷负荷的计算（4）两种方法的计算精度差不多，但经多名专家计算结果表明：谐波反应法的精度一般较高。
建筑环境学笔记03
建筑环境学——李念平主编、化学工业出版社出版第一部分知识点总结第三章建筑热湿环境3.1湿热环境的基本概念影响建筑室内湿热状况的因素：室外气象条件、室内发热和产湿量、以及采暖和空调系统的运行方式。
内扰含有室内设备、照明、人员等室内热湿源外扰主要包括室外气候参数包括有室外空气温湿度、太阳辐射、风速、风向变化以及邻室的空气温湿度进入室内。
外扰和内扰对室内环境的作用形式包括有对流换热、导热和辐射。
得热量是某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量。
围护结构壁面的热等于太阳辐射热量、长波辐射换热量、和对流换热量之和。
太阳落在围护结构表面上的三种辐射：太阳直接辐射、天空散射辐射和地面反射辐射。
室外空气综合温度解释见第二章围护结构的热物性指标：导热系数、表面传热系数、辐射系数、蓄热系数、衰减度。
温室效应解释见第二章3.2建筑围护结构的热湿结构得热：指在外部气象参数作用下，由室外传到外围护结构内表面以内的热量、室内热源散发在室内的全部热量。
围护结构的凝露有两种：表面凝露和内部凝露影响水蒸气凝结及凝结成度的主要因素：室内外水蒸气分压力、内外表面分压力、内外表面温度以及材料渗透性能。
内表面温度取决于传热量、室内外温差及维护结构热阻。
防结露措施：材料层次布置应符合水蒸气难进易出原则（方案解释见65页）；设置隔气防潮层；设置通风间层或泄气沟道。
3.3以其他形式进入室内的热量和湿量室内热湿源一般包括：人体、设备和照明设施。
室内散湿形式：湿表面散湿、蒸汽散湿、人体散湿。
空气渗透：由于室内外存在压力差，从而导致室外空气通过门窗缝隙和外围护结构上的其他小孔或洞口进入室内的现象。
导致空气渗透量的室内外压力差一般为：风压、热压和室内正压。
（两季节分析见71页）空气渗透量估算方法：缝隙法和换气次数法3.4负荷与得热关系冷负荷：维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内除去的热量。
分为显热负荷和潜热负荷。
热负荷：维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内加入的热量。
建筑环境学第3章热湿环境
风压，造成底层房间热负荷偏大。因此冬 季冷风渗透往往不可忽略。 理论求解方法：网络平衡法，数值求解
《流体网络原理》 参考文献：朱颖心， 水力网络流动不稳定过程
的算法，《清华大学学报》, 1989年, 第5期
工程应用：缝隙法、换气次数法
47
网络平衡法原理
节点平衡：AG＝0 回路压力平衡：B P＝0
31
玻璃窗的种 类与热工性 能
不同结构的窗有着 不同的热工性能
U即传热系数Kglass 气体夹层和玻璃本
身均有热容，但较墙 体小。
32
通过玻璃窗的得热
透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：
HG I I glass,
Di glass ,Di dif glass ,dif
玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热：
窗的有效面积系数
HG solar ( SSG Di X s SSG dif )C sCn X glass Fwindow
玻璃的遮挡系数 遮阳设施的遮阳系数
34
玻璃窗的种类与热工性能
无色玻璃表面覆盖无色 low-源自 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3
35
通过玻璃窗的长波辐射???
夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量
白天有天空辐射吗？
20
第二节 建筑围护结构的热湿传递
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过围护 结构的显 热得热
通过非透明围护结 构的热传导
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
21
一、通过非透明围护结构的热传导
由于热惯性存在，通过围 护结构的传热量和温度的 波动幅度与外扰波动幅度 之间存在衰减和延迟的关 系。衰减和滞后的程度取 决于围护结构的蓄热能力。
《流体网络原理》 参考文献：朱颖心， 水力网络流动不稳定过程
的算法，《清华大学学报》, 1989年, 第5期
工程应用：缝隙法、换气次数法
47
网络平衡法原理
节点平衡：AG＝0 回路压力平衡：B P＝0
31
玻璃窗的种 类与热工性 能
不同结构的窗有着 不同的热工性能
U即传热系数Kglass 气体夹层和玻璃本
身均有热容，但较墙 体小。
32
通过玻璃窗的得热
透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：
HG I I glass,
Di glass ,Di dif glass ,dif
玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热：
窗的有效面积系数
HG solar ( SSG Di X s SSG dif )C sCn X glass Fwindow
玻璃的遮挡系数 遮阳设施的遮阳系数
34
玻璃窗的种类与热工性能
无色玻璃表面覆盖无色 low-源自 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3
35
通过玻璃窗的长波辐射???
夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量
白天有天空辐射吗？
20
第二节 建筑围护结构的热湿传递
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过围护 结构的显 热得热
通过非透明围护结 构的热传导
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
21
一、通过非透明围护结构的热传导
由于热惯性存在，通过围 护结构的传热量和温度的 波动幅度与外扰波动幅度 之间存在衰减和延迟的关 系。衰减和滞后的程度取 决于围护结构的蓄热能力。
精品工程类本科大三课件《建筑环境学》03第三章第34节 其他热湿量与负荷III
呼和浩特 0.9 0.45 0.35 0.l 0.2 0.3 0.7 1.0
常温湿表面
• 水分吸收空气中的显热量蒸发，无热源
——蒸发过程是一个绝热过程，室内得热 无增加，部分显热转化为潜热
蒸汽源
• 加入蒸汽的热量是设备的潜热散热量
人体散热散湿 • 与人体代谢率有关，第四章详细介绍
热湿源的散湿量
W
( Pb
Pa )F
B0 B
Pb——水表面温度下饱和空气的水蒸气分压力，Pa； Pa——空气中的水蒸气分压力，Pa； F——水表面蒸发面积，m2；
Fcrack——门窗缝隙面积，m2； Fd——当量孔口面积，m3／(h·Pa1/1.5)，Fd＝al； l——门窗缝隙长度，m； a——实验系数，取决于门窗的气密性，见下表。
气密性 缝宽（mm）
系数a
好 ～0.2 0.87
一般 ～0.5 3.28
不好 1～1.5 13.10
夏 季
冬季
室内外压力差ΔP的求解
设备与照明的散热
• 室内设备：
• 加热设备：散入室内的热量 • 电动设备：
• 热能：散入室内成为得热 • 机械能：看消耗于室内/外
• 注意问题：
• 设备一般不是在最大功率（小于额定功率）下运行 • 各种设备并不一定同时使用 • 设备散热是否被带走
室内湿源
热湿表面
• 水分被热源加热而蒸发 ——发生显热交换、潜热交换及湿量交换
WH WH,i
室内的总得热量包括显 热得热和潜热得热
潜热得热
HGH,L (2500 1.84ta,in )WH
2500为0 ℃水蒸气的气化潜热，kJ/kg 1.84为水蒸气的定压比热，kJ/(kg·℃)
建筑环境学 热湿环境
Qwall,cond
t ( x ) | x x
板壁内表面温度 t 同时受室内气温、室内 辐射热源和其它表面的温度影响，从而影 响总传热量 气象和室内气温对板壁传热过程的影响比 较确定，容易求得 内表面辐射对传热过程的影响较复杂，涉 及角系数和各表面温度
34
室内其他内表面温度如何影响板壁 的传热？
通过透光围护结构的热传导
8
取决于热源的得热
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗
到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）
Qwall,cond ( x )
x
| x
Qwall,cond
这部分热量将以 对流换热和长波辐射 的形式向室内传播。 只有对流换热部分直 接进入了空气。 32
通过非透光围护结构的热传导
板壁各层温 度随室外温 度的变化
33
通过非透光围护结构的热传导 基本物理过程分析
基本表达式
假定除所考察的围护结构内表面以外，其他各室内表面的温 度均与室内空气温度一致 室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所考察的围 护结构内表面上，即Qshw＝0。
此时，通过该围护结构传入室内的热量就被定义为通 过非透光围护结构的得热。主要反映了室外气象参数
和室内气温相对固定的影响，剔除了内表面辐射等复
围护结构外表面与环境的长波辐射换热QL包括大气 长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面 的长波辐射。如果仅考虑对天空的大气长波辐射和对 地面的长波辐射，则有：
t ( x ) | x x
板壁内表面温度 t 同时受室内气温、室内 辐射热源和其它表面的温度影响，从而影 响总传热量 气象和室内气温对板壁传热过程的影响比 较确定，容易求得 内表面辐射对传热过程的影响较复杂，涉 及角系数和各表面温度
34
室内其他内表面温度如何影响板壁 的传热？
通过透光围护结构的热传导
8
取决于热源的得热
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗
到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）
Qwall,cond ( x )
x
| x
Qwall,cond
这部分热量将以 对流换热和长波辐射 的形式向室内传播。 只有对流换热部分直 接进入了空气。 32
通过非透光围护结构的热传导
板壁各层温 度随室外温 度的变化
33
通过非透光围护结构的热传导 基本物理过程分析
基本表达式
假定除所考察的围护结构内表面以外，其他各室内表面的温 度均与室内空气温度一致 室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所考察的围 护结构内表面上，即Qshw＝0。
此时，通过该围护结构传入室内的热量就被定义为通 过非透光围护结构的得热。主要反映了室外气象参数
和室内气温相对固定的影响，剔除了内表面辐射等复
围护结构外表面与环境的长波辐射换热QL包括大气 长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面 的长波辐射。如果仅考虑对天空的大气长波辐射和对 地面的长波辐射，则有：
第三章 建筑热湿环境
• 将具有低红外发射率、高红外反射率的金属（铝、铜、银、锡等）采用真 空沉积技术，在普通玻璃表面沉积一层极薄的金属涂层 • 透光性良好，吸收率低，反辐射对建筑物的热作用
• 一层普通玻璃和一层low-e玻璃的光谱透射率 反射率
透射率
第二节 建筑围护结构的热湿传递
HGwind ,sol (SSGDi X s SSGdif )CsCn X wind Fwind
HGwind ,cond K wind Fwind (t a,out t a,in )
• 不同类型的透光围护结构的传热系数差别很大，类型相同，工艺
水平不同，传热系数的差别也很大
• low-e膜或low-e玻璃可以有效降低玻璃窗的总传热系数
第一节 太阳辐射对建筑物的热作用
• 低辐射玻璃（low-e玻璃）
第三章 建筑热湿环境
主要内容
• 建筑环境中重要的部分
• 第一节 太阳辐射对建筑物的热作用 • 第二节 建筑围护结构的热湿传递
• 第三节 以其他形式进入室内的热量和湿量
• 第四节 冷负荷与热负荷
• 第五节 典型负荷计算方法原理介绍
第三章 建筑热湿环境
• 建筑热湿环境是如何形成的？
• 外扰：室外气象参数、邻室的空气温湿度
• 玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热量：
HG glass ,a
Rout ( I Di aDi I dif adif ) Rout Rin
第二节 建筑围护结构的热湿传递
• 标准太阳得热量SSG
SSG I Di glass , Di I dif glass ,dif I Di ( Di Rout ( I Di a Di I dif a dif ) Rout Rin
• 一层普通玻璃和一层low-e玻璃的光谱透射率 反射率
透射率
第二节 建筑围护结构的热湿传递
HGwind ,sol (SSGDi X s SSGdif )CsCn X wind Fwind
HGwind ,cond K wind Fwind (t a,out t a,in )
• 不同类型的透光围护结构的传热系数差别很大，类型相同，工艺
水平不同，传热系数的差别也很大
• low-e膜或low-e玻璃可以有效降低玻璃窗的总传热系数
第一节 太阳辐射对建筑物的热作用
• 低辐射玻璃（low-e玻璃）
第三章 建筑热湿环境
主要内容
• 建筑环境中重要的部分
• 第一节 太阳辐射对建筑物的热作用 • 第二节 建筑围护结构的热湿传递
• 第三节 以其他形式进入室内的热量和湿量
• 第四节 冷负荷与热负荷
• 第五节 典型负荷计算方法原理介绍
第三章 建筑热湿环境
• 建筑热湿环境是如何形成的？
• 外扰：室外气象参数、邻室的空气温湿度
• 玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热量：
HG glass ,a
Rout ( I Di aDi I dif adif ) Rout Rin
第二节 建筑围护结构的热湿传递
• 标准太阳得热量SSG
SSG I Di glass , Di I dif glass ,dif I Di ( Di Rout ( I Di a Di I dif a dif ) Rout Rin
《建筑热湿环境》课件
湿环境
1 湿度的影响
湿度对人体健康和建筑材料有着重要影响， 需要合理控制室内空气湿度。
2 室内空气湿度的控制
通过通风、空调和湿度控制设备等手段，可 以控制室内空气湿度，提供良好的湿环境。
3 湿度的测量方法
使用湿度计等工具可以准确测量室内湿度， 帮助评估建筑热湿环境。
4 利用建筑设计降低室内湿度
采用合适的建筑设计和材料选择可以帮助降 低室内湿度，提供舒适的湿环境。
在建筑计过程中， 需要充分考虑热湿环 境对建筑舒适度和节 能性的影响。
建筑节能与热湿环境
节能建筑的目标
节能建筑的目标是通过合理的 热湿环境设计和能源利用，减 少建筑能耗。
热湿环境的影响
热湿环境对建筑能耗有着直接 的影响，需要在设计中考虑节 能需求。
节能建筑的热湿环境 设计
采用绝缘材料、合理的通风和 空调系统等措施，可以实现节 能建筑的良好热湿环境。
参考文献
1. 张XX，施XX. 建筑热湿环境[M]. 上海：上海科技出版社，2008. 2. Smith A, Johnson B. Understanding Building Physics: Principles and Applications[J]. London: Taylor & Francis, 2013.
重要性
了解建筑热湿环境对于提供舒适的居住环境和设计节能建筑至关重要。
热环境
热平衡
热平衡是指建筑内的热量输入 和输出达到平衡状态，在此基 础上实现舒适的温度。
人体热舒适度
人体热舒适度受到环境温度和 湿度的影响，建筑设计应考虑 提供舒适的热环境。
降低室内温度的方法
通过建筑设计和热量控制技术， 可以降低室内温度，提供更舒 适的热环境。
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太空散 射辐射
环境长波辐射
壁体得热
地面长 波辐射 地面反射辐射
17
室外空气综合 温度 Solar-air
Temperature
35℃！
60℃！
考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于 在室外气温上增加了一个太阳辐射的等效温度值。是 为了计算方便推出的一个当量的室外温度。 如果考虑围护结构外表面与天空和周围物体之间的长 aI Q 波辐射： t z t air L out out 如果忽略围护结构外表面与天空和周围物体之间的 aI 长波辐射： t t
0.8
普通玻璃的光谱透过率
10
太阳辐射在玻璃中传递过程
将具有低发射率、高红 外反射率的金属（铝、 铜、银、锡等），使用 真空沉积技术，在玻璃 表面沉积一层极薄的金 属涂层，这样就制成了 Low-e (Low-emissivity) 玻璃。对太阳辐射有高 透和低透不同性能。
低透low-e玻璃
11
内遮阳： 遮阳设施 吸收和透 过部分全 部为得热
38
通风双 层玻璃 窗，内 置百页
39
内百页
无通风
有通风
40
三、通过围护结构的湿传递
湿传递的动力是水蒸气分压力的差。墙体中 水蒸气的传递过程与墙体中的热传递过程相sm2
水蒸汽渗透系数，kg/(Ns) 或 s/m：
围护结构外表面与环境的长波辐射换热QL包括大气 长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面 的长波辐射。如果仅考虑对天空的大气长波辐射和对 地面的长波辐射，则有：
4 4 QL w [( xsky xg g )Tw xskyTsky xg gTg4 ]
白天有天空辐射吗？
内遮阳：普通窗帘、百页窗帘 外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬 窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗 帘，百页可调控
我国目前常见遮阳方式
内遮阳：窗帘
外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬
37
外遮阳和内遮阳有何区别?
反射
透过
反射 对流
对流
外遮阳： 只有透过 和吸收中 的一部分 成为得热
透过
20
第二节 建筑围护结构的热湿传递
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过非透明围护结 构的热传导
通过围护 结构的显 热得热
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
21
一、通过非透明围护结构的热传导
由于热惯性存在，通过围 护结构的传热量和温度的 波动幅度与外扰波动幅度 之间存在衰减和延迟的关 系。衰减和滞后的程度取 决于围护结构的蓄热能力。
3 3
2
3
2
E
(1 -r ) (1 - a o ) r
2 4 3
(1 -a o ) (1 -r ) r
4
4
12
太阳辐射在玻璃中传递过程
阳光照射到单层半透 明薄层时，半透明薄 层对于太阳辐射的总 反射率、吸收率和透 过率是阳光在半透明 薄层内进行反射、吸 收和透过的无穷次反 复之后的无穷多项之 和。
加热设备
电动设备
人体散热散湿 见第四章
44
室内湿源包括人员、水面、产湿设备
散湿形式：直接进入空气
得热往往考虑围护结构和家具的蓄热，“得湿”一般 不考虑“蓄湿”
湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换
有热源湿表面：水分被加热蒸发，向空气加入了显热 和潜热，显热交换量取决于水表面积 无热源湿表面：等焓过程， 室内空气的显热转化为潜热
8
第一节太阳辐射对建筑物的热作用
不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种 波长的辐射几乎都是全部吸收，而白色表面可以反射 几乎90％的可见光。 围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率就越高， 反射率越低。
反射
吸收
9
太阳辐射在玻璃中传递过程
玻璃对辐射的选择性
可见光
近红外线
长波红外线
实际照射面积比 窗的有效面积系数
HGsolar ( SSGDi X s SSGdif )CsCn X glass Fwindow
玻璃的遮挡系数 遮阳设施的遮阳系数
34
玻璃窗的种类与热工性能
无色玻璃表面覆盖无色 low-e 涂层，可 使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3
35
通过玻璃窗的长波辐射???
导热 (水蒸汽渗透)
辐射
7
基本概念
得热(Heat Gain HG)：某时刻在内外扰作用下
进入房间的总热量叫做该时刻的得热。如果得热<0， 意味着房间失去热量。 对流得热 显热
得 热
潜热
辐射得热
围护结构热过程特点：由于围护结构热惯性的存在， 通过围护结构的得热量与外扰之间存在着衰减和延迟 的关系。
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻
璃窗到室外、其它室内物体表面（家具、人体 等）； 对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）
长波辐射：人体、常温设备
43
第三节 以其他形式进入室内的 热量和湿量
设备与照明的散热
22
通过非透明围护结构的热传导
非均质板壁的一维不稳定导热过程： t 2 t a ( x ) t a( x ) 2 x x x 边界条件：
out [t out ( ) t (0, )] Qsolar
t (x,0 ) = f (x)
t in[t ( , ) t in ( )] Ql Qsh ( x ) | x x
Tout,air
Qcond Qin=Qconv
Qout
尽管Qin增加了， 但Qout 和Qcond 却是减少的。
Qin’=Qconv+Ql
Tin,air
28
二、通过玻璃窗的得热
Qcond K glass Fglass [tout ( ) t in ( )]
通过玻璃板壁 的传热 透过玻璃的日射 得热
t QL ( x ) |x 0 x
其中内表面长波辐射：
Ql x ij ij [Ti 4 ( ) T j4 ( )]
j 1 m
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通过非透明围护结构的热传导
利用室外空气综合温度简化外边界条件：
out [t z ( ) t (0, )] ( x ) t |x 0 x
z air
out
18
室外空气综合温度
Solar-air Temperature
人们常说的太阳下的“体感温度”是什么？
室外空气综合温度与什么因素有关？ 高反射率镜面外墙和红砖外墙的室外空气 综合温度是否相同？ 请试算一下盛夏太阳下的室外空气综合温 度比空气温度高多少？
19
天空辐射（夜间辐 射，有效辐射）
通过玻璃窗的 得热
得热与玻璃窗的 种类及其热工性能有 重要的关系。
29
玻璃窗的种类与热工性能
窗框型材有木框、铝合金框、铝 合金断热框、塑钢框、断热塑钢 框等；玻璃层间可充空气、氮、 氩、氪等或有真空夹层；玻璃层 数有单玻、双玻、三玻等，玻璃 类别有普通透明玻璃、有色玻璃、 低辐射(Low-e)玻璃等；玻璃表面 可以有各种辐射阻隔性能的镀膜， 如反射膜、low-e膜、有色遮光膜 等，或在两层玻璃之间的空间中 架一层对近红外线高反射率的热 镜膜。 30
太阳辐射在玻璃中传递过程
玻璃的吸收百分比a0 :
1
a0 1 exp( KL)
(1 -r ) a
o
A r
(1 -r )
(1 -r ) (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r a (1 -r )(1 -a o ) r
2
o
B
(1 -r ) (1 -a o )
2 2 2
C
(1 -r ) (1 -a o ) r (1 -r )(1 -a o ) r
4
内扰
包括照明、设备、人体的散热和散湿，两种
方式：
对流散热
辐射散热
5
6
基本概念
围护结构的热作用过程：无论是通过围护结 构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形 式包括对流换热（对流质交换）、导热（水 蒸汽渗透）和辐射三种形式。
对流换热 (对流质交换)
围护结构传热 传湿 室内产热产湿
4 3 2 2
(1 -r )(1 -a o ) r a (1 -r )(1 -a o ) r 3 3 (1 -r )(1 -a o ) r a
2 2
(1 -r )(1 -a o ) r
o
(1 -r )(1 -a o ) r
3
2
D
o
(1 -r ) (1 -a o ) r (1 -r )(1 -a o ) r
玻璃窗的种类与热工性能
我国
民用建筑最常见的是铝合金框或塑钢框配单
层或双层普通透明玻璃，双层玻璃间为空气夹 层，北方地区很多建筑装有两层单玻窗。
商用建筑有采用有色玻璃或反射镀膜玻璃。
发达国家
寒冷地区的住宅则多装有充惰性气体的双玻
窗
商用建筑多采用高绝热性能的low-e玻璃窗。
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夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量 采用 low-e 玻璃可 减少夜间辐射散热
长波辐射
长波 辐射
通过玻璃窗的温
差传热量和天空长 波辐射的传热量可 通过各层玻璃的热 平衡求得
导热和 自然对 流换热
对流换热
室内表面 对玻璃的 长波辐射
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遮阳方式
现有遮阳方式