建筑物理(一) 建筑热工学

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第四章 建筑防热
§1 §2 §3 建筑防热的综合处理措施 自然通风的组织 围护结构隔热设计
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第五章 建筑日照与遮阳
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§1 日照的基本原理
§2 §3 棒影日照图的原理和应用 建筑遮阳
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专题:太阳能建筑与建筑节能
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本篇重点与难点 重点： 围护结构传热、传湿过程及计算
建筑保温标准及构造
自从有了人类，便有了人们赖以生存的建筑物理环境。建筑物
理现象和人类一样久远。在远古时期，人们对建筑环境的认识和 营造能力十分有限，对建筑物理现象只是感知而已，但适应性较
强。十九世纪以后，建筑物理作为一门科学诞生了。
• 初始阶段——不太重视；
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• 20世纪初——开始活跃；
• 20世纪中叶——欧洲、美国、日本等，理论、技术水平领先；
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3、影响室内热气候的因素 ① 室外与室内的热湿作用；
② 区域规划与建筑设计；
（选址、朝向、间距、环境的绿化、建筑的 平剖面形式等) ③ 建筑构造与节点做法； ④ 材料的选用及其热物理性能； ⑤ 建筑设备措施等。
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§2 人对室内热环境的反映与评价
人对室内热环境的反映有主观、客观、生理、心理等诸多方面， 最主要体现在人对室内热环境的冷热感觉，即冷热感。 冷热感：人对周围环境“冷、热”感觉的主观描述。 研究方法：生理学 + 心理学 + 建筑学 + 工程学 + 物理学 1、冷热感的取决因素 （1）环境条件； （2）自身条件（性别、年龄、种族、体型、健康状况等） （3）运动状态和行为模式；
④ 风速：对流热交换和对流质交换
⑤ 服装热阻：影响所有换热形式
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服装的热阻
单位: m 2 k / w或clo，
1clo 0.155 m 2 k / w
类型
短 袖衬 衣 ，短 裤 长 裤， 短 袖衬 衫 长 裤， 长 袖衬 衫 长 裤， 长袖衬 衫加 短外 衣 厚 大衣 ， 长袖 衬 衫 ，保 暖 内 衣 ，长 内裤 厚 三件 套西衣 服 , 长内 衣 裤 厚 毛衣 厚 长大 衣 厚 裤子 工 作服 夹克
建筑防热的的途径及屋顶防热方法 难点：
围护结构的传热计算
围护结构的蒸汽渗透计算
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本篇重要名词和概念 室内热环境、热舒适、正常比例散热、室外热湿作用、城市热岛、 导热、对流、对流换热、辐射、辐射换热、温度场、热流强度、 导热系数、传热系数、热阻、蓄热系数、热惰性指标、建筑节能、 吸热指数、建筑耗热量指标、体型系数、窗墙比、热桥、室外综 合温度、总衰减度、总延迟时间、露点温度、蒸汽渗透、内部冷 凝、冷凝界面、太阳高度角、太阳方位角、遮阳、遮阳系数、倒 铺屋面
Icl (clo)
0 .3 6 0 .5 7 0 .6 1 0 .9 6 1 .3 4 1 .5 0 .3 7 0 .6 3 0 .3 2 0 .2 0 .4
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4、人体温度与热舒适感
（1）核心温度与表层温度
核心温度通常包括脑、脊椎、心脏、肝脏、消化器官等内脏 部分，肝脏温度最高（38℃）。
外层温度指皮肤表面到 10 mm 以内的部分，通常包括皮肤，
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§4 辐射换热及其计算 §5 平壁的稳定稳定传热过程及其计算 §6 围护结构内部温度的确定
§7 封闭空气间层传热 §8 简谐热作用下的传热
第三章 建筑保温
§1 建筑保温设计的综合处理措施 §2 保温设计的有关标准 §3 围护结构主体保温设计 §4 围护结构保温构造 §5 围护结构传热异常部位保温设计要点 §6 围护结构的冷凝检验与防止
（4）衣着情况等。
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2、人体的温度感受系统 20世纪初人体试验发现： 人的皮肤上存在对冷敏感的区域
“冷
点”和对热敏感的区域“热点”。 人体各部位的冷点数目明显多于热 点数目。（为什么人对冷更敏感？） 冷、热感受器分布于皮肤、粘膜、 内脏、脊髓、延髓、脑部网状结构等 部位。
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（1）冷、热“感受器”的位臵
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5、人体的热平衡 人的肌体在正常条件下，可
以下。
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垂直温差对人热舒适的影响 当受试者处于热中性状态时，头足温差仍然使人感到不舒适。
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●材料与人的热舒适感
º ¬ × å Ä Ï Ä æ Ê Â È ² Í µ °² Á µ Ê Î ¶ × å æ ã Ä Ï µ °Ã ² ² Á Ä ¾ ì ý Á º Ä Í « ¯ × ¹ Ã Ö µ Ì 5 mm È ¾ í Ä ð ¾ × å Ï Ä µ ° 2 mm ¾ Â Ò Ï Û È © ó í ¯ ´ À Ê ú â È >85£ µ µ Ã Î ¶ (¡ ) Â Ò ¶ ¥ Ä × æ Â È æ 23~28 26~28.5 21~28 23~28 24.5~28 26.5~28.5 28~29.5
5 ℃(手)
伴随疼感的冷感觉
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（2）人体的体温调节系统 下丘脑具有调节、代谢体温和内分泌功能， 前部主要促进散热来降温，后部促进产热抵御寒冷。 散热调节方式： 血管扩张，增加血流，提高表皮温度;出汗。 御寒调节方式： 血管收缩，减少血流，降低表皮温度；通过冷颤
增加代谢率。
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（3）人体的能量代谢率 A 影响因素： 肌肉活动强度（主要因素）;
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●
建筑热环境与工作效能 大量现场调查和实验证实：
高温会降低劳动效率； 寒冷影响肢体的灵活性； 温度偏离最佳值会增加事故发生率；
中度激发时效率最高；
低激发导致人不清醒； 高激发导致不能全神贯注；
手的皮肤温度低于15℃时，关节僵硬、灵巧性明显下降；
手的皮肤温度低于6℃时，出现麻木感觉； 冷风有涣散精神作用，分散工作注意力等。
环境温度（偏高、偏低都增加代谢率）
性别（男性高于女性） 年龄（少年高于老人） 神经紧张程度（紧张时代谢率高） 进食后时间的长短等（进食后代谢率增加，蛋白质代谢率高）
B 单位: met, 1met = 58.2 W/m2
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肌肉活动与代谢率
肌肉活动强度对代谢率起 决定性的影响。一般的室
内运动代谢率多在5 met
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2、室内热气候的构成要素(四要素)
① 室内空气温度
适宜值：冬季 16～22℃；夏季 24～28℃ ② 室内空气湿度 适宜值：30～70% ③ 室内空气气流状况（速度、密度、洁净度）
速度适宜值：冬季 ＜0.2m/s；夏季 0.2～1m/s
④ 壁面辐射温度 室内空气温度与壁面温度总是存在温差，二者接近为佳。
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（2）人体各部位冷点和热点的分布密度(个/cm2)
¿ º ² Î °î Ç ¶ Ç Ó ±³ ì ½ ³´ ³ ¿ ä û ¿ º Á ² Æ Ë ² Î × ¿ Ð ² ¸ ¿ · ² ó ³ ¹ ± Ï Û É ± °Û Ç ± ä ã À µ 5.5-8.0 8.0 16.0-19.0 8.5-9.0 9.0-10.2 8.0-12.5 7.8 5.0-6.5 6.0-7.5 0.3-0.4 1.7 0.3 1.0 È ã µ ¿ º ² Î Ö ³ Ê ± Ö Æ Ê Õ Ö · ³ Ê Ö ± Ö · Ç Ê Ö ¶ ó È ´ Í ¡ È Ð Í Å ³ ½ ± Å ³ ½ µ ä ã À µ 7.4 1.0-5.0 7.0-9.0 2.0-4.0 4.5-5.2 4.3-5.7 5.6 3.4 È ã µ 0.5 0.4 1.7 1.6 0.4
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皮肤温度 45 ℃ 以上 43～41 ℃ 41～39 ℃ 39～37 ℃
热舒适状态与感觉 皮肤组织迅速损伤 被烫伤的疼痛感 疼感域 热的感觉
37～35 ℃
34～33 ℃ 33～32 ℃ 32～30 ℃ 31～29 ℃ 20 ℃(手) 15 ℃(手)
开始有热的感觉
休息时处于热中性状态,热舒适 2-4met 的(中等)运动量时感觉舒适 3-6met 的(较大)运动量时感觉舒适 坐着时有不愉快的冷感 非常不快的冷感觉 极端不快的冷感觉
需要说明的是：在大多数情况下，单靠建筑措施是不能完全满足
人对室内热环境的要求,往往需要配备适当的设备措施进行人工调节。 如在寒冷地区设臵采暖设备，在炎热地区采用空调设备等。但是，只 有首先充分发挥各种建筑措施的作用，再配备一些必不可少的设备， 才是技术和经济都合理的设计。
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教学内容和教学目标
本篇主要介绍一般工业和民用建筑的热工设计原理与方法， 包括建筑保温防潮设计、防热设计和建筑节能设计等。通过本 篇的学习，能够熟练掌握建筑热工学的基本理论和设计方法， 并能在建筑设计中灵活运用相关的国家标准和规范，如: 《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93) 《建筑气候区划标准》(GB50178-93)
《民用建筑节能设计标准》(GBJ24-95)
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》等。
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教学进度及学时安排
章节及其主要内容 第一章 室内、外热环境
§1 室内热环境 §2 人对室内热环境的反映与评价 § 建筑热工设计分区
第二章 传热基本知识
§1 传热的基本方式
§2 平壁的稳定导热计算 §3 对流换热计算
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河南大学土木建筑学院 建筑学专业课程
建筑物理
（课程组成员：白宪臣，蒙慧玲，谢丁龙，贺子奇） 课程组负责人：白宪臣
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课程定义 从人的生理、心理角度，分析研究建筑中的热、光、声物理现象 和材料的热、光、声物理性能；探究如何通过合理的规划、设计和选 材，营造人们所需要的舒适建筑物理环境的科学。 人（生理、心理）
——人体新陈代谢反应过程
中能量释放的速率。
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3、人体的散热方式及与外界的热交换形式 （1）人体的散热方式
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（2）人体与外界的热交换形式 对流换热 辐射换热