03热湿环境

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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？
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天空辐射（夜间辐 射，有效辐射）
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：
ta,in()
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通过非透光围护结构的得热 基本物理过程分析
结论
即便室外气象参数与室内空气温度是确定的， 实际通过非透光围护结构的热传导量也是不确定 的受其他壁面温度高低与室内辐射热源方向 的影响。
“通过非透光围护结构的得热”实际上是一个 假设的量量级上与“通过非透光围护结构的 热传导量”相当，但把受其他壁面温度与室内辐 射热源影响部分忽略了，存在数值上的偏差。
上述定义的通过围护结构的得热量。
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通过透光围护结构的 传热过程
30
通过透光围护结构的得热
HGwind ,cond K wind Fwind (ta,out ta,in )
通过玻璃板壁 的传热
透过玻璃的日射 得热
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。
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玻璃窗的种类与热工性能
目的在于把房间每一堵墙体的得热求出来，然后进行叠 加，以求得通过整个房间围护结构的传热量。是一些简 化工程算法的需要。
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通过非透光围护结构的得热 基本物理过程分析
板壁内表面温度同时受室内气温、室内辐
射热源和其它表面的温度影响，从而影响
总传热量
Qwall ,cond
(x) t x
| x
气象和室内气温对板壁传热量的影响比较 确定，容易求得
低透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，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。
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low-e玻璃的透光选择性
一层low-e玻璃＋一层普通玻璃
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通过非透光围护结构的得热
为了求得所谓的非透光围护结构的得热HGwall，需要
规定假定条件：
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 数和室内空气温度的影响
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
玻璃层数有单玻、双玻、三玻等 玻璃层间可充空气、氮、氩、氪等
或有真空夹层 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。
内表面辐射对传热量的影响较复杂，涉及 角系数和各表面温度
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室内其他内表面温度如何影响 板壁的传热？
ta,out()
Qout
Qwall,cond
t (x,)
尽管HGconv增加了， HGwall-Qwall
HGwall=HGconv+HGlw
35℃！
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
波辐射：
tz
t air
aI
out
QL
out
如果忽略围护结构外表面与天空和周围物体之间的
长波辐射：
aI
tz tair out
反射率 透射率
10
太阳辐射在透光围护结构中的传递
玻璃的吸收百分比a0 : a0 1 exp( KL)
1
A r
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
C
(1 -r
2
)
(1
-a
o
2
)
r
(1 -r
)(1 -a
o
4
)
r
3
E
(1 -r )
(1 -r ) a o (1 -r ) (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r a o
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
2a
o
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
2
(1 -r
)(1 -a
o
3
)
r
3a
o
(1 -r
)(1 -a
o
3
)
r
3
B
(1 -r ) 2 (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r
(1 -r
)(1 -a
o
3
)
r
2
D
(1 -r
2
)
(1
-a
o
3
)
r
2
(1 -r
2
)
(1
-a
Qwall
HGwall ( ) Qwall ,cond
(x) t2 x
| x
m
Qshw int2 ( , ) r, j[t2 ( , ) t j ( ) ta,in ( )]
j1
如果室内各表面温度高于空气温度，且有短波辐射，则Qwall
是正值，即实际条件下通过围护结构导热传到室内的热量小于
实际照射面积比
窗的有效面积系数
HGwind ,sol ( SSGDi X s SSGdif )C sCn X wind Fwind
对流
反射 透过
外遮阳： 只有透过 和吸收中 的一部分 成为得热
透过 对流
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窗玻璃间遮阳
Double-skin Facade
pw2 n
ex
h f lo o r n
ou gl
pw1 o
d
39
通风双 层玻璃 窗，内 置百页
40
内百页
无通风
有通风
41
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
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
7
太阳辐射在透光围护结构中的传递
玻璃对辐射的选择性
可见光
近红外线 长波红外线
0.8
普通玻璃的光谱透射率
8
太阳辐射在透光围护结构中的传递
通过非透光围护结构的热传导
利用室外空气综合温度简化外
边界条件：
out [tz (
)
t(0,
)]
( x)
t x
|x0
实际通过围护结构传入室内的
x=0
热量为：
x=
Qwall ,cond
(x) t x
| x
这部分热量将以对流换
Qenv
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。
玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热：
HG glass ,a
Rout Rout Rin
( I Di aDi
Idif adif
)
原理：玻璃吸热后会向内、外两侧散热
成立的条件：如果内外气温一样
总得热：HGwind, sol＝HGglass, + HGglass,a
43
通过透光围护结构的得热
可利用对标准玻璃的得热 SSGDi 和 SSGdif 进行修正来获得简化计算结果：
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遮阳方式
现有遮阳方式
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
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外遮阳
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外遮阳和内遮阳有何区别?
反射
内遮阳： 遮阳设施 吸收和透 过部分全 部为得热
o
4
)
r
3
(1 -a
o
4
)
(1
-
r
)
r
4
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太阳辐射在透光围护结构中的传递
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 射率是阳光在半透明 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。
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太阳辐射在透光围护结构中的传递
阳光照射到双层半透 明薄层时，还要考虑 两层半透明薄层之间 的无穷次反射，以及 再对反射辐射的透过。
a( x)
x2
x
x
边界条件：
out [ta,out ( ) t(0, )] Qsol
Qlw,out
(x) t x
|x0
in[t( , )
ta,in ( )]
m j1
xij
ij
[Ti4
(
)
T
4 j
(
)]
Qshw
(x) t x
| x
t (x,0 ) = f (x)