整理复习资料 环境学 扬大

第三章 建筑热湿环境热湿环境形成的主要原因：外扰（室外气候参数以及邻室的空气温度）和内扰（室外气候参数）。

其作用形式基本为对流换热（对流质交换）、导热（水蒸气渗透）和辐射三种。

某时刻在内外扰作用下进入房间的热量叫做该时刻的得热，包括显热（对流得热和辐射得热）和潜热两部分。

若是得热为负，则意味着房间时区显热和潜热量。

围护结构因其热惯性的存在导致其得热量与外扰之间存在着衰减和延迟的关系。

一、太阳辐射对建筑物的热作用1.一般工业热源的辐射均为长波辐射，波长为5μm 以上（紫外线区0.2~0.38μm ，可见光0.38μm~0.76μm ，近红外线0.76~3.0μm ）。

因此建筑环境所涉及的表面温度范围决定了其发射的辐射均为长波辐射，只有发射可见光的灯具和高温热源才有可能发射可见光和近红外线 。

大多数材料和不同颜色的组成的表面对长波辐射的吸收率和反射率随波长变化并不大，近似为常数。

但对占太阳辐射绝大部分的可见光和近红外线波段区有着显著的选择性。

2.不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而白色表面可以反射几乎90％的可见光。

对太阳辐射，围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率就越高，反射率越低。

3.玻璃对波长具有选择性的透过特性：3μm 以下波长几乎全部透过，但却能阻隔3 μm 以上的长波红外线辐射——温室效应。

对此，将具有低发射率、高红外反射率的金属（铝、铜、银、锡等），使用真空沉积技术，在玻璃表面沉积一层极薄的金属涂层，这样就制成了Low-e (Low-emissivity) 玻璃。

对太阳辐射有高透和低透不同性能。

low-e 玻璃与普通玻璃根本不同是：它对波长在0.76－3μm 近红外线的透射率比普通玻璃低的多；且具有较低的长波红外线发射率和吸收率，可低达0.1，普通玻璃为0.84，具有较高的长波红外线反射率。

4、玻璃的总吸收率、总反射率、总透过率都随着入射角i 改变。

入射角和折射指数n （即介质的性质）有关。

反射百分比：吸收百分比： 其中，消光系数K 和射线波长有关，行程L 与入射角和折射指数有关。

5、壁面得热等于太阳辐射热量、长波辐射换热量和对流换热量之和。

则建筑物单位外表面积上得到的热量为：所谓tz （室外空气综合温度）考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于在室外气温上增加了一个太阳辐射的等效温度值，并扣除了围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射的当量温度值。

有时长波辐射是可以忽略的，以此简化表达式。

6、夜间辐射，围护结构外表面与环境的长波辐射换热lw Q 包括大气长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面的长波辐射。

由于环境表面的长波辐射很难求得 ，因此往往采用经验值。

垂直面近似取0=lw Q ，水平面取0.4~5.3/=out lw Q α℃。

二、建筑围护结构的热湿传递211212sin (,), sin I i n r f i i I i n ρ===)ex p(10KL a --=()()out air w lw lw out air w out out out z w q=t t aI Q Q aI t t t t ααααα-+-⎡⎤⎛⎫=+--⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦=-1、建筑物的得热包括显热得热和潜热得热两部分。

显热是指对流得热和辐射得热；潜热是以进入到室内的湿量的形式来表述的。

通过围护结构的显热传热过程包括通过非透光围护结构的热传导以及通过透光维护结构的日射得热。

而通过围护结构形成的潜热得热主要来自于非透光围护结构的湿传递。

2、通过非透光围护结构传入室内的热量来源于两部分：室外空气与围护结构外表面之间的对流换热和太阳辐射通过墙体导热传入的热量。

由于热惯性存在，通过围护结构的传热量和温度的波动幅度与外扰波动幅度之间存在衰减和延迟的关系。

衰减和滞后的程度取决于围护结构的蓄热能力。

即便室外气象参数)(τz t 与室内空气温度)(,τin a t 是确定的，实际通过非透光围护结构从室外传入室内的热量cond wall Q ,也是不确定的——受其他壁面温度高低与室内辐射热源方向的影响。

因此，求解“通过非透光围护结构进入室内的显热量”的过程非常复杂。

与室内人员、设备、窗玻璃的太阳辐射等进入室内的热量有很大不同。

后者基本只取决于热源自身的特点。

3、通过透光围护结构传入室内的显热主要包括两部分：通过玻璃板壁的热传导和透过玻璃的日辐射得热。

这两部分的传热量与透光围护结构的种类及其热工性能有重要关系。

但与非透光围护结构不同的是，这两部分的热量传递之间不存在强耦合关系。

4、透光围护结构的热阻往往低于实体墙，所以透光围护结构往往是建筑保温中最薄弱的一环，玻璃窗或玻璃幕墙采用不同种类的玻璃层数和特殊的夹层气体，目的主要是尽量增加玻璃的传热热阻，避免冷桥。

5、为何low-e 膜或low-e 玻璃的总传热系数比较低？（热传导）因为low-e 膜或low-e 玻璃具有对长波辐射的低发射率和高反射率。

在冬夜，普通玻璃一方面吸收了室内表面的长波辐射热，另一方面又被室内空气加热使其具有较高的表面温度，因此会向室外低温环境以及低温天空以长波辐射的方式散热。

而low-e 膜或low-e 玻璃由于具有对长波辐射的低发射率、低吸收率和高反射率，能够有效地把长波辐射反射回室内，降低玻璃的温升，同时其低长波发射率保证其对室外环境的长波辐射散热量也大大降低。

即便在炎热的夏季， low-e 玻璃被室外空气和太阳辐射加热后向室内进行长波辐射的散热量也会显著减少。

因这种长波辐射的传热量即换热系数也被折算到总传热系数中，这就是原因。

6、阳光照射到透光材料后，一部分被反射掉而不会成为房间的得热；一部分直接透过进入室内而全部成为房间的得热；还有一部分被透光材料吸收而使玻璃升温，再以对流和辐射的形式同时向室内和室外放热，其中散放到室内的部分成为了房间的得热，而放散到室外的部分不会成为得热。

（太阳辐射得热）7、标准太阳得热量SSG ：以某种类型和厚度的玻璃作为标准透光材料，取其在无遮挡条件下的太阳辐射得热量。

当采用其他类型和厚度玻璃或内外有某种遮挡时，，可利用对标准玻璃的得热Di SSG 和diff SSG 进行修正来获得简化计算结果。

8、⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧收中的一部分成为中的外遮阳遮阳：只有透过分全部为全部遮阳阳设施吸收和透过百页页可调层玻璃间的百页窗帘，窗玻璃间玻璃间遮阳：阳蓬挑檐、可调檐、可调控内遮阳：内、外遮阳的区别外遮阳：叶窗帘内遮阳：普通窗帘、百遮阳方式 遮阳系数Cn 是指设置了遮阳设施后的太阳辐射得热与未设置遮阳设施时的太阳辐射得热之比；遮挡系数Cs 是指通过某种玻璃的实际太阳辐射得热与通过标准玻璃的太阳辐射得热SSG 的比值。

外遮阳的作用可以反映在阳光实际照射面积比Xs 上，其本质是减小透光外围护结构上的光斑面积。

9、通过透光外围护结构的瞬态总得热量＝通过透光外围护结构的传热得热量＋通过透光外围护结构的太阳辐射得热量。

其中，第一项有一部分是以玻璃表面的对流换热形式进入室内的，另一部分是以长波辐射的形式进入室内的；第二项有一部分是直接透射进入室内，另一部分则被玻璃吸收，然后再通过长波辐射和对流换热进入到室内。

上述得热量与通过透光围护结构实际进入室内的热量之间有差别，其原因有：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧.321,热量改变传样会导致通过玻璃的总表面的辐射热源时，同）当室内存在对玻璃内（表面温度会有显著变化后，内部温度分布与内）吸收部分太阳辐射热（射除对流外还会有长波辐对流室内外温度不同，单向部分与实际有偏差求得的）采用（sol wind HG SSG 10、湿传递（潜热）的动力是水蒸气分压力的差，当墙体内实际水蒸汽分压力高于该断面温度所对应的饱和水蒸汽分压力时，就可能出现凝结或冻结，影响墙体保温能力和强度。

三、其他得热来源（室内产热产湿和空气渗透带来的得热）1、室内显热热源热源包括照明、电器和电动设备、人员等，其散热形式是辐射和对流。

其中，高温热源和灯具的辐射主要是可见光和红外线，而人体和常温设备主要是长波辐射。

室内湿源包括人员、水面、产湿设备，其散湿形式是直接进入空气。

湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换。

得热往往考虑围护结构和家具的蓄热，“得湿”一般不考虑“蓄湿”。

2、为什么夏季可不考虑空气渗透的作用，冬季冷风渗透往往不可忽略？(ΔP 是主因) 夏季：室内外温差小，风压是造成空气渗透的主要动力。

如空调系统送风造成足够的室内正压，就可不考虑空气渗透的作用。

冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，如果室内有（非空调），热压作用更大，室外冷空气从建筑物的下部开口进入，室内热空气从建筑物的上部开口流出，因此采暖期，造成多层和高层建筑底层房间热负荷明显高于上部房间的热负荷。

因此冬季冷风渗透往往不可忽略。

3、计算空气渗透量的估算方法：缝隙法和换气次数法。

四、冷负荷和热负荷1、冷负荷：维持室内空气热湿参数在一定要求范围内（很多时候是“某恒定值”），在单位时间内需要从室内除去的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。

如果把潜热负荷表示为单位时间内排除的水分，则又可称作湿负荷。

热负荷：维持室内空气热湿参数在一定要求范围内（很多时候是“某恒定值”），在单位时间内向室内加入的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。

如果只控制室内温度，则热负荷就只包括显热负荷。

冷热负荷的大小与去除负荷的方式有关，比如送风方式和辐射方式。

相见P712、潜热得热、渗透空气得热，得热立刻成为瞬时冷负荷；而通过围护结构热传导（透明、非透明）、通过玻璃窗日射得热、室内显热热源散热对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入空气成为瞬时冷负荷，因此，对“辐射得热”，负荷与得热在时间上存在延迟和峰值上存在衰减。

3、大多数情况下，冷负荷与得热量有关，但并不等于得热。

两者关系由空调形式（送风空调和辐射空调）、热源特性（对流和得热的比例）、围护结构的热工性能（蓄热能力，内表面的绝热与否）和房间的构造（角系数）有关。

辐射的存在是延迟和衰减的根源。

4、无论是送风空调，还是辐射板空调方式，在室内空气温度恒定时，房间显热冷负荷均等于热源、渗透风、透光围护结构三项显热得热加上通过非透光围护结构传入室内的显热量。

如果维持相同的室内温度，冷辐射板空调方式的冷负荷要高于常规送风空调的冷负荷，因为外围护结构内表面温度会因此而降低，导致通过外围护结构传入室内的热量增加。

反之，热辐射板空调方式的热负荷要高于维持相同温度的常规送风空调的热负荷。

5、室内空气参数变化时，采用“除热量”来描述需要排除的热量。

室内降温时，a Q ∆（显热增湿）为负，房间冷负荷比恒温大；室内升温时，a Q ∆为正，房间冷负荷比恒温要小。