建筑物理第一章

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➢ 有效温度(ET) 是室内气温,相对湿 度和空气速度在一定 组合下的综合指标。 在数值上等于具有相 同热感觉、静止、饱 和(Φ=100%)空气 的温度。
室内热湿环境 ➢ 热应力指数(HSI)
热应力指数HSI(Heat Stress Index)是在已知室内气温, 相对湿度,空气速度,平均辐射温度和人体新陈代谢产热率 的前提下,根据人体热平衡条件,先计算在给定环境中人体 所需要的蒸发散热量,然后再计算出在该环境中的最大允许 蒸发散热量,以二者的百分比作为热应力指数。热应力指数 全面考虑了热环境四个因素的影响,比有效温度更为科学。
(2)日变化规律。由地球自转引起。日最低气 温出现在6:00~7:00左右。日最高气温出现在 14:00左右。
1.2 室外热湿环境
(二)太阳辐射 太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成
氦的热核反应,以E=MC2 (M为物质 的质量,C为光速)的关系进行质能转 换(1克物质可转化为9 1013焦耳能 量),并不断向宇宙空间辐射出巨大
设计要求
必须充分满足冬季保温要求,一 般可不考虑夏季防热
应满足冬季保温要求,部分地区 兼顾夏季防热
夏热冬冷地区
最冷月平均温度0~10℃,最热月平 日平均温度≤5℃的天数0~90d,日平
均温度25~30℃
均温度≥25℃的天数40~110d
必须满足夏季防热要求,适当兼 顾冬季保温
夏热冬暖地区
最冷月平均温度>10℃,最热月平均 日平均温度≥25℃的天数100~200d 温度25~29℃
热应力指数愈高,维护热平衡时,要求蒸发散热量愈大, 热环境条件愈差。
室内热湿环境
➢ 热应力指数(HSI) (Heat Strees Index)
✓ 给定热环境中作用于人体的热应力等于人体所需的蒸发散热量; ✓ 数值上等于需要的蒸发散热量与人体最大蒸发散热量之比乘以100; ✓ 主要用于夏季室内热环境评价
发的热量与水分等,统称为“室内热湿作用”。
建筑热工学的任务: (1)如何通过建筑和规划上的手段有效防护或利 用室内外气候因素,合理解决房屋的日照、保温、 防热、防潮等问题; (2)如何配备适当的设备进行人工调节(如采暖、 空调等); (3)如何创造和完善装配房屋的建筑构件,以创 造好的室内热环境并提高围护结构的耐久性。
室内热湿环境
➢ 预测热感觉指数(PMV-PPD)
• 最为全面的评 价方式,广为 采用
• 尽管PMV=0, 仍有5%的人感 觉不舒适
• ISO推荐0.5~0.5为热舒 适环境
1.1.3 湿空气的物理性质
一、水蒸气分压力 Pw Pd P
二、空气湿度
三、露点温度 td 四、湿球温度
一、水蒸气分压力:
在4:00~5:00,日相对湿度最小值出现在 13:00~15:00。
1.2 室外热湿环境
(四)风
1.风——指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。 2.风的类型 (1)季候风(大气环流)—— 由于太阳辐射热在地球上照射不均
匀,使得赤道和两极之间出现温差,从而引起大气在赤道和两极 之间产生活动,即为大气环流。 (2)地方风——局部地区受热不均引起的小范围内的大气流动, 如海陆风、山谷风、庭院风等。 3.风的特性 (1)风向—风吹来的地平方向为风向,通常用风向风玫瑰图表示。 (2)风速—单位时间内风前进的距离,单位为m/s,也可用风玫瑰 图表示。
饱和蒸汽压用 Ps 表示;未饱和水蒸气分压力用 P 表示。
标准大气压下,饱和蒸汽压随温度的升高而增大。
二、空气湿度:
湿度:空气的干湿程度。
绝对湿度:每立方米空气中所含水蒸气的重量。
绝对湿度一般用 f (g m3) 表示;饱和空气的绝对湿度用 饱和蒸气量 fmax (g m3)表示。
相对湿度:一定温度和大气压下,湿空气的绝对湿度与同 温同压下的饱和蒸气量的百分比。
✓ 室内热湿环境标准是建筑热工设计的基本依据之一 ✓ 最简单的标准是室内空气温度,如住宅冬季18℃ ,
夏季26 ℃ 。缺点:不全面 ✓ 主要评价方法:
• 有效温度 (Effective Temperature, ET*)
• 热应力指标 (Heat Stress Index, HSI)
• 预测热感觉指数(PMV-PPD指标)
1.2 室外热湿环境
1.2.1 室外气候因素 室外热湿环境是指由
太阳辐射,大气温度, 空气湿度,风、降水 等因素综合组成的一 种热湿环境。 (一)空气温度 1.气温。指距地面1.5m 处百叶箱内的空气温 度。
2.变化规律
(1)年变化规律。由地球围绕太阳公转引起, 形成一年四季气温变化,北半球最高气温出现 在7月(大陆)或8月(沿海、岛屿),最低气 温出现在1月或2月。
室内热湿环境组成要素
✓室内气温ti、室内相对湿度i、气流速度vi、壁 面的热辐射I{室内热湿环境是指由室内空气温 度、空气湿度、室内风速及环境平均辐射温度 (室内各壁面温度的当量温度)等因素综合组成 的一种室内热湿环境。}
✓不同的要素组成不同的室内热湿环境。
室内热湿环境
➢ 1.1.2 室内热湿环境的评价方法和标准
建筑物内部环境可分为室内物理环境和室内心 理环境。
室内物理环境包括室内热湿环境、室内光环境、 室内声环境及室内空气质量。
其中的室内热湿环境属于建筑热工学的研究范 畴。
1.1.1 室内热湿环境构成要素及其对人体热舒 适的影响
室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感 取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热 量之间的平衡关系,如图。
1.2 室外热湿环境
(五)降水 1.降水— 从大地蒸发出来的水蒸汽进入大气层,经过凝结后又降
到地面上的液态或固态的水分。如雨、雪、雹都属降水现象。 2.降水的性质 (1)降水量—降落到地面的雨、雪、雹等融化后,未经蒸发或
渗透流失而累积在水平面上的水层厚度。单位为mm 。 (2)降水强度—单位时间(24小时)内的降水量,单位:mm/d
PMV -3
-2
-1
0
1
2
3
热感觉 很冷 冷 稍冷 舒适 稍热 热 很热
室内热湿环境 ➢ 预测热感觉指数(PMV-PPD)
人体在环境中感到热舒适的充分条件,必须使人体的皮肤温度 tsk处于舒适的温度范围,而且肌体的蒸发率也应处于舒适范围内。 该方程比较全面合理地表达了人体热感与上述6个参数的定量关系, 从而建立起PMV指标系统,把PMV值按人的热感觉分成7个等级。
必须充分满足夏季防热要求,一 般可不考虑冬季保温
q w.req=q m± q c ± q r
室内热湿环境 ➢ 预测热感觉指数(PMV-PPD)
• 由丹麦学者P.O.Fanger在1960年代提出; • 基于下列方程:
热平衡方程
舒适的充要条件 q f (ti ,i , vi ,i , m, Rclo ) 0 实际环境的舒适度 PMV f (ti ,i , vi ,i , m, Rclo )
的能量。
1.太阳辐射能是地球上热量的基本来源,是决定室外热环境 的主要因素。
2.太阳辐射的分类。到达地球表面太阳辐射分为两个部分, 一部分是直射辐射,另一部分是散射辐射。
3.影响太阳辐射照度的因素。大气中射程的长短、太阳高度 角、海拔高度、大气质量。
4.太阳光谱。太阳辐射能量主要分布在紫外线、可见光和红 外线区域,其中97.8%是短波辐射。(波长0.2μm~3 μm) 5.日照百分率
室内热湿环境
➢ 有效温度(Effective Temperature ET)
✓ 由Houghton,Yaglon等 人于1923年提出
✓ 表征室内气温、湿度及气 流速度三者对人体综合作 用的一种主观评价指标
✓ 未考虑辐射的影响,改进 后称为ET*, 1972成为 ASHRAE的评价标准
室内热湿环境
实际日照时数 日照百分率= ——————×100%
可照时数
1.2 室外热湿环境
(三)空气湿度 1.湿度:空气中水蒸气的含量。可用绝对湿度或相对
湿度表示,通常使用相对湿度表示空气的湿度。 2.变化规律 (1)年变化规律:最热月绝对湿度最大,最冷月绝
对湿度最小。 (2)日变化规律:晴天时,日相对湿度最大值出现
第一章 建筑热工学基础知识
第二章 建筑围护结构传热计算与 应用
第三章 建筑保温与节能
第四章 建筑围护结构的传湿与防 潮
第五章 建筑防热与节能
第六章 建筑日照
概述:
各地区建筑物的形式、风格受气候条件的影响。
建筑物的室内外主要气候因素: 室外气候因素:太阳热辐射、空气温湿度、风、
雨、雪等,统称为“室外热湿作用”; 室内气候因素:空气的温湿度、生产和生活散
根据降水强度,可将降水划分如下: 小雨 <10 中雨 10~25 大雨25 ~ 50 暴雨 50 ~ 100
1.2 室外热湿环境
1.2.2 中国建筑热工设计分区
分区 名称
严寒地区
寒冷地区

主要指标
最冷月平均温度≤-10℃
区指

辅助指标
日平均温度≤5℃的天数≥145d
最冷月平均温度0~-10℃
日平均温度≤5℃的天数90~145d
说明:dry and wet bulb thermometer 测定气温、
气湿的一种仪器。由两支相同的普通温度计组成,一
支用于测定气温,称干球温度计;另一支在球部用蒸
馏水浸湿的纱布包住,纱布下端浸入蒸馏水中,称湿
球温度计。
例如:干球18度,湿球15度时,其度差3度之纵
栏与湿球15度之横栏交叉68度就是表示湿气为68%。
道尔顿分压定律:Pw Pd P
在温度和压力一定的条件下,一湿定空容气积:的指干空气所与能水容纳 的水蒸气量是有一定限度的。蒸气的混合物。 水蒸气的含量未达到限度的湿空气,叫未饱和湿空气;达 到限度时则叫饱和湿空气。
饱和蒸汽压(或最Βιβλιοθήκη Baidu水蒸气分压力):处于饱和状态的湿 空气中水蒸气所呈现的压力。
q qm q qr qc q 0 体温恒定; q 0 体温上升; q 0 体温下降。
qm: 人体新陈代谢产热率 qw: 人体蒸发散热率 qr: 人体与环境辐射换热率 qc:人体与环境对流换热率
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”。
室内热湿环境
人体的舒适感
❖人体热平衡方程:
q qm qc qr qw ❖人体热舒适的必要条件: q 0
❖人体得失热量q的影响因素: 室内气候四要素、人体
活动量(新陈代谢率m)、皮肤平均温度、汗液蒸发率、 衣服的热阻
❖人体热舒适的充分条件:皮肤温度及汗液蒸发率处于 舒适的范围,或称按正常比例散热:对流25%~30%,辐 射45%~50%,呼吸和无感蒸发25%~30%。
建筑热工学的基本内容
围护结构传热、传湿的基本原理和计算方法。 – 其他知识大都是在此基础上进行扩展。
重视与建筑材料、建筑构造和建筑设计知识的 融合。 – 学习目的在于解决实际设计问题。
第1章 建筑热工学基础知识
1.1室内热湿环境 1.2室外热湿环境 1.3围护结构传热基础知识
1-1 室内热湿环境
表示为: f P 100%
fmax Ps
三、露点温度:
定温定压下, f 一定的空气,其 P 一定;空气所能容纳 的最大水蒸气含量 fmax以及与之相对应的最大水蒸气分压 力 Ps ,也都一定;所以,相对湿度 当然也一定。
露点温度:(设不人为地增加或减少空气含湿量,而只用
干法加热或降温空气) 某一状态的空气,在含湿量不变
湿球的药布请常常换新。
注意:
水壶中之水请勿断水,布要用没有水气,没有上
糊的布,而且请注意常常换新便于充分吸收水份。
换布时捡起玻璃管感温部之保护架的两端并向里
面推而拔出再换。
请试着解释下列现象: •空调冷凝水 •电冰箱内的霜 •降雨过程
课堂讨论:
传热的基本方式有哪些,它们分别有哪些特点? 为减少围护结构的传热,可采用哪些措施? 试列举生活中外墙内表面结露现象实例,并说明结露原因。
的情况下,冷却到它的相对湿度 100时00 所对应的温
度,称为该状态下空气的露点温度,用
t
表示。
d
若从 td往下继续降温,则空气中容纳不了原有水蒸气,
迫使部分水蒸气凝结成水珠(露水)析出。
四、湿球温度
利用干、湿球温度计的温度差可 以确定相对湿度的值。
理解原理:一种平衡状态下的温 差表示湿度。
干湿球温度计
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