建筑热工学课件

温室效应
温室效应是指当热辐射由不同温度物体产 生的时候，它的属性产生差异的一种结果。 如图所示，高温的太阳发出短波辐射，可以 通过大气层和玻璃。在温室或其他建筑物的 内部这些热量被物体吸收，然后这些物体回 发出再辐射热。因为温室内部的物体处于比 太阳低的温度，因此长波辐射热无法穿透玻 璃。于是这些再辐射热就会被困在室内并且 使得温室内部的温度升高。
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
第一章 §1.1
建筑热工学基础知识 建筑中的热传现象
1、围护结构的作用： 防热御寒 、使室内形成舒适的热环境。
2、热量的传递方式：
辐射
对流
导热
辐射、对流
反射辐射
导 热
辐对 射流
导
对流
热
导流
辐射
辐射 对流
辐射 对流
室内供暖设备在室内的热交换
辐射传热—指热量以电磁波的形式把 热量由一个物体传向另一个物体把的 现象。 对流传热—指流体与流体之间、流体 与固体之间发生相对位移时所产生 的热量交换现象。 导热—指同一物体内部或两物体之间 由于分子热运动，热量由高温处向 低温处转换的现象。
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
室内物体吸 收并再辐射 热能
6000K
300K
太阳的短波辐射通过 玻璃传送
长波辐射被困在玻璃 内部
§1.2 围护结构传热基础知识 一、导热
在不同的物质中导热的机理的区别：
在气体中—是通过分子做无规则运动时互 相碰撞而导热；
在液体中—是通过平衡位置间隙移动着的 分子振动引起的；
在固体中—除金属外，由平衡位置不变的 质点振动引起的，金属中主要是通过自 由电子的转移而导热。
温度梯度。即：
lim t t
n0 n
n
n
g
n
df
t t t
t t
等温面示意图
热流密度q：
单位时间内，通过等dF
（W/m2)
dQ qdF
Q qdF
F
Q=qF
2、傅立叶定律
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
对流的原因： （1）流体有温度差——自然对流； （2）流体因受外力作用——受迫对流。 牛顿公式（确定表面对流换热量）
qC=αC（t-θ）
qC—对流换热强度，W/㎡; t—流体的温度，C0； αC—对流换热系数，W/㎡K; θ—固体表面温度，C0。
1、自然对流
表面类型 垂直表面
C
C 2.04 t
n
其中 λ是比例常数—材料的导热系 数。负号表示热量传递只能沿着温 度降低的方向而进行。
3、导热系数：
指当温度梯度为10C/m时，在单位时间内通 过单位面积的导热量。即：
q
t
W/mk
n
导热系数大，表明材料的导热能力强。 影响导热系数数值大小的因素：材料的—— 种类、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。
1、 温度场、温度梯度和热流密度
（1）、温度场 一般情况下，温度是空间坐标x 、y、z和时间
τ的函数，即： t=f（x、y、z、τ） 某时刻物体内各点的温度分布状况—温度场。 （2）温度梯度
等温面： 温度场中同一时刻由温度相同的各点连
成的面叫做等温面。
温度梯度：
温度差△t与沿法线方向两等温
面之间的距离△n的比值的极限，叫
水平表面（热流由下而上） C 2.54 t
水平表面（热流由上而下） C 1.34 t
2、受迫对流：
内表面 ——
C 2 3.6
外表面 ——
C 2 3.6 冬
C 5 3.6 夏
三、辐射：
辐射传热的本质：
辐射传热的本质是以电磁波传递热能的。温度高于 绝对零度的物体都能发射辐射热。
1、物体的辐射特性：
第一篇《建筑热工学》
主要内容； 一般工业与民用建筑的热工设计：
建筑保温设计、防潮设计、防热设计、建筑节能设计。 基本内容： 围护结构传热、传湿的基本原理和计算方法。 国标和规范： 《民用建筑设计规范》（GB50176—93） 《建筑气候区划标准》（GB50178—93）， 《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部 分）》 （GBJ24—95）等。
3、物体之间的辐射换热：
（1）空间任意两个相互分离的物体，彼此 间就会产 生辐射换热
（2）两表面间的辐射换热量主要取决于表面的温度、 表面发射和吸收辐射的能力、相互之间的位置。 Q1，2=αr（θ1—θ2）·F 或 q1,2=αr（θ1—θ2）
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。
Eλ
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）、 对不透明表面的反射和吸收： 投射至不透明材料表面的辐射能，一部分被吸收，
一部分则被反射。 r+ρ=1
吸收系数ρ——被吸收辐射能Iρ与入射能I之比； 反射系数 r ——被反射辐射能Ir与入射能I之比。
I
I
r Ir I
I Ir
I
不透明表面的反射和吸收
（2）、材料对热辐射的吸收和反射性能，只 要取决于表面的颜色、材性和光滑平整程度； 对于短波辐射——颜色起主导作用； 对于长波辐射——材性起主导作用。 （材性是指导电体还是非导体）