建筑物理课件5

40.5——单位换算，即将弧度换算成度数，一弧度 D 等于57.3度，则 57.3 2 40.5 D度；
arctg－－以度计的反三角函数。
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第五章 建筑防热
【例5－2】北京某建筑西墙的构造如图5－6，试求其衰减 倍数νo、延迟时间ξ o 。
【解】（1）计算各层热阻R和热惰性指标D：
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第五章 建筑防热
图 5－2 室外综合温度组成 1.室外综合温度； 2.太阳辐射等效温度； 3.室外空气温度
图 5－3 夏季各朝向室外 综合温度举例（在北纬30°）
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第五章 建筑防热
综合温度是以一日为周期波动的，式（5－1）仅给出 了一般表达式，为了进行隔热计算，还必须确定综合温 度的最大值、昼夜平均值和昼夜温度波动振幅。 1.综合温度平均值（tsa）按下式计算 tsa＝ te＋ρsI/ αe （5-3） 式中te——室外日平均气温，℃； I—— 日平均太阳辐射照度， w ／m2 。我国主要城市夏 季的日平均辐射照度值，按《民用建筑热工设计规范》 （GB50176－93）采用 2.综合温度最大值按下式计算 tsa max＝tsa＋At sa （5－4） 式中：tsa max——综合温度最大值，℃； tsa－－综合温度平均值，℃； At sa－－综合温度波动振幅，即综合温度最大值与 平均值之差。℃ 。
③综合温度最高值tsa max及出现时间τtsa max按式（5－4）
tsa max＝tsa+At sa＝33.8+26.89＝60.69℃ 按式（5－7）τtsa max＝15＋23.6*3/(4.7+23.6)＝17.5时，即 在17时30分。 得：综合温度平均值为33.8℃，最高值为60.69℃，出 现在17时30分左右。
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第五章建筑防热
S1, S2, ……Sn------各层材料的蓄热系数，w/(m2 k)； Y1,Y2,……Yn------各层材料的外表面蓄热系数，其计算 方法参见本书第一章，w/(m2 k) 。
二、围护结构的延迟时间
延迟时间指温度波通过围护结构的相位延迟，即内表 面的最高温度出现时间与室外综合温度最大值的出现时间 之差，以小时表示（图5－5）。
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o
：
第五章 建筑防热
三、内表面最高温度
一般建筑围护结构的内表面最高温度既受室外综合温度 及围护结构衰减倍数的影响，也受室内温度及其波动的影 响，围护结构内表面最高温度应按下式计算：
i max
Atsa Ai i i o
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第五章建筑防热
第二节
围护结构夏季隔热评价方法
根据夏季热作用的特点，衡量围护结构的 隔热优劣，主要采用的指标是围护结构对 周期性热作用的衰减倍数和延迟时间，以 及由此而得出在具体气象情况下的内表明 最高温度。现分述如下。
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第五章建筑防热
一、围护结构衰减倍数
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第五章 建筑防热
·综合温度振幅At sa： At eq／Ate＝23.6／4.7＝5.02℃ 以及 Imax与te max出现的时间差为15－12＝3小时，查表 5－2 ，得时差修正系数β＝0.95 At sa＝(Ate+At eq) β ＝(4.7+23.6)0.95＝26.89℃
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第五章建筑防热
图5－5 温度波的衰减和延迟
对一般实体结构的延迟时间（ξ o）可按下式计算: ξ o=
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i Ye 1 40.5 D arctg arctg 15 Yi 2 Ye e 2
(5-10)
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第五章 建筑防热
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第五章建筑防热
表 5－2 时差（相位差）修正系数β值
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第五章建筑防热
3.综合温度最大值的出现时间τtsa max, 可近似地按振幅大小及时间差，由下 式计算 A （5－7） A A 式中：τtsa max——综合温度最大值的出现 时间，h； τte max——室外空气温度最大值的出 现时间，h； Δτ——等效温度最大值出现时间与室 外空气温度出现最大值的时间差，h。
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第五章 建筑防热
D3<1 Y3=9.18 Ye=Y3=9.18 (b) 围护结构内表面蓄热系数（温度波由内向外时）Y’:
因D2>1 Y2’=S2=0.93 故可以直接计算第一层的Yi’
D1<1 Y1’=9.18 Yi=Y1’=9.18 (3) 计算对室外综合温度波的衰减倍数νo：(αi取8.7, αe取 19) νo=27.58倍 (4)计算对室外综合温度波的延迟时间ξ ξ o＝5.28小时
Y1 Y2 Y3=Ye
Yi=Y1’ 室内 1 Y2’ Y3’ 2 3 室外
得：
∑D＝2.143
（2）计算各材料层外表面的蓄热 系数Y：
（a）围护结构各层的外表面蓄热 系数（温度波由外向内时）：
D1<1 Y1=13.76 D2>1 Y2=S2=0.93
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80
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图
5－ 6
1. 钢筋混凝土； 2. 岩棉板； 3. 钢筋混凝土
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第五的屋顶温度实测结果
根据夏季热作用的特点，围护结构的传热效应按周 期性不稳定传热来计算，评价围护结构防热优劣的标准 也主要是其抵抗波动热作用的能力。
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第五章 建筑防热
二、室外综合温度
室外综合温度是将室外气温和太阳辐射对围护结构 的热作用所产生的当量温度综合成的一个室外气象参 数，以tsa表示。其计算式为: tsa＝te＋ρsI/αe te－－室外空气温度，℃ ρs－－围护结构外表面对太阳辐射的吸收系数， 其值可查表5－1； I－－太阳辐射照度，w/m2； αe－－外表面换热系数，w/m2 · k 。（夏季的外 墙和屋顶取19.0w/m2 · k 。）
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第五章 建筑防热
tsa——室外综合温度平均值（℃），按式（5－3）计算。 Atsa ——室外综合温度振幅（℃），按式（5－5）计算。 Ati—— 室内计算温度振幅（℃）按室外计算温度振幅减 1.5℃，即 Ati =Ate－1.5℃ νo——围护结构衰减倍数，按式（5－9）计算。 ξ o——围护结构延迟时间，(h)，按式（5－10）计算。 νi——室内空气温度波动影响到围护结构内表面温度波动 的衰减倍数，按下式计算:
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第五章 建筑防热
其中，综合温度波动振幅At sa受室外空气温度振幅和日辐 射等效温度振幅的共同影响，其表达式为：
At sa=(Ate+At eq)β （5－5） 式中：Ate——室外气温振幅，℃； At eq——太阳辐射等效温度振幅℃，其表达式为： At eq＝(Imax-I) ρs/ αe Imax,I——分别为日辐射照度最大值及平均值，w／m2， 可查规范（GB50176－93）； β ——时差修正系数。考虑到室外气温最大值te max与日 辐射等效温度最大值 teq max出现的时间不一致，故两者的 振幅不能取简单的代数和，应乘以修正系数β 。β 值可根 据At eq与Ate的比值，和Ie max与tmax出现的时间差，查表5－ 2而近似求得。
式中； ξ o－－围护结构的延迟时间（h)； Ye一－围护结构外表面的蓄热系数，即图5－4中 最外层外表面的蓄热系数，在这里Ye＝Yn按第1章中公式 计算； Yi －－围护结构内表面的蓄热系数，即图 5 － 4 中 第一层（最内一层）内表面的蓄热系数； 小时；
1－－单位换算值，以1小时为15度，将度换算为 15
（ 5－ 2）
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第五章 建筑防热
图5－2为综合温度的组成，它是根据实 测的室外空气温度和一屋顶外表面的日辐射 照度按式（5－1）逐日计算得出的。综合温 度随围护结构的朝向及外表面对日辐射的吸 收率不同而有很大变化。图5－3表示不同朝 向对室外综合温度的影响。由于各朝向表面 所接受的太阳辐射照度有很大差异，对同样 作法的外墙，东西向的室外综合温度最高值 可以比南向墙的综合温度最高值大很多。
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（ 5－ 1）
式中：tsa－－室外综合温度，℃；
第五章建筑防热
表5－1 太阳辐射吸收系数ρs值
摘自《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）
在式（5－1）中的ρsI/αe 称为太阳辐射的“当量温 度”，或“等效温度”，以teq表示： 即，
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teq＝ ρsI/αe
° Ä Ö µ Ò Ñ Ö µ ¾ Ï î º Þ Ã î º ° ã ì Ä ¸ ý Í ¾ å ° ì Ä ¸ ý Í ¾ d 0.05 0.08 0.05 Ë ¦ 1.74 0.064 1.74 R 0.0287 1.25 0.0287 S 17.2 0.93 17.2 D=R S 0.49 1.163 0.49
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第五章建筑防热
o 0.9e
D
2

S1 i S1 Y1 S Yn 1 Yn e n S1 Y1 S 2 Y2 S n Yn e
（5－9）
图 5－4 围护结构衰减倍数计算
式中：e------自然对数的底，e＝2.71828 …； ∑D------围护结构的总热惰性指标，等于各材料层 热惰性指标之和： ∑D＝D1+D2+……＋Dn＝R1S1+R2S2+……+RnSn ；
teq tsa max te max te teq