建筑物理第一章

✓ 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）
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。
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
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
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。
➢ 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。
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
分
主要指标
最冷月平均温度≤-10℃
区指
标
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
（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
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。
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
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%。
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（或最大水蒸气分压力）：处于饱和状态的湿 空气中水蒸气所呈现的压力。
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：
必须充分满足夏季防热要求，一 般可不考虑冬季保温
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℃
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
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
➢ 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
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%。
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。
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：