03第3章热湿环境

第三章建筑热湿环境建筑热湿环境是如何形成的?是建筑环境中最重要的内容!!主要成因影响和建筑本身的热工性能外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿度内扰：室内设备、照明、人员等室内热湿源基本概念围护结构的热作用过程：包括对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。

基本概念得热(H e a t G a i n−−H G)：某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热。

如果得热<0，意味着房间失去热量。

围护结构热过程特点：由于围护结构热惯性的存在，通过围护结构的得热量与外扰之间存在着衰减和延迟的关系。

非透明围护结构外表面所吸收的太阳辐射热不同的表面对辐射的波长有选择性.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。

太阳辐射在玻璃中传递过程玻璃对辐射的选择性太阳辐射在玻璃中传递过程室外空气综合温度室外空气综合温度S o l a r-a i r T e m p e r a t u r e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。

是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。

（推导过程见板书！）室外空气综合温度S o l a r-a i r T e m p e r a t u r e人们常说的太阳下的“体感温度”是什么？室外空气综合温度与什么因素有关？高反射率镜面外墙和红砖外墙的室外空气综合温度是否相同？天空辐射（夜间辐射）围护结构外表面与环境的长波辐射换热Q L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。

问题：白天有天空辐射吗？第二节建筑维护结构的热湿传递一、通过非透明围护结构的显热传递由于热惯性存在，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。

和程度取决于围护结构的蓄热能力。

一、通过非透明围护结构的显热传递微分方程及边界条件建立见板书！一、通过非透明围护结构的显热传递板壁内表面温度同时受室内气温、室内辐射热源和其它表面的温度影响气象和室内气温对板壁传热量的影响比较确定，容易求得内表面辐射对传热量的影响较复杂，涉及角系数和各表面温度内表面辐射如何影响板壁的传热？二、通过透光维护结构的显热传递过程－玻璃窗的种类与热工性能窗框型材：木框、铝合金框、铝合金断热框、塑钢框、断热塑钢框等；玻璃层数：单玻、双玻、三玻等；玻璃层间：可充空气、氮、氩、氪等或有真空夹层；玻璃类别：普通透明玻璃、有色玻璃、低辐射(Low-e)玻璃等；玻璃表面：各种辐射阻隔性能的镀膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在两层玻璃之间的空间中架一层对近红外线高反射率的热镜膜。

铝合金断热窗框制作过程：性能：导热性比非断热铝合金型材窗降低40－70%。

优点：⏹传导⏹防止冷凝⏹节能玻璃窗的种类与热工性能二、通过透光维护结构的显热传递－透过透光围护结构的传热量通过标准玻璃的太阳辐射得热S S G1.透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：2.玻璃吸收太阳辐射再传热造成的房间得热：推导过程见板书总日射得热：H G s o l a r＝H G g l a s s, +H G g l a s s,a遮阳对透光维护结构得热的影响现有遮阳方式内遮阳：普通窗帘、百页窗帘外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗帘，百页可调控我国目前常见遮阳方式内遮阳：窗帘外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬外遮阳和内遮阳有何区别?通风双层玻璃窗，内置百页通过玻璃窗的得热可利用对标准玻璃的得热S S G D i和S S G d i f进行修正来获得简化计算结果：通过透光维护结构得热量的其它计算方法欧美国家多用太阳得热系数S H G C(S o l a r H e a t G a i n C o e f f i c i e n t)来描述玻璃窗或玻璃幕墙的热工性能。

这样通过透光外围护结构的瞬态得热量为：为了方便求得透过各种不同类型透光外围护结构的太阳得热量，采用遮阳系数S C（S h a d i n g C o e f f i c i e n t）来描述不同类型透光外围护结构的热工特性。

通过玻璃窗的热量散失！夜间除温差传热外，还有由于天空夜间辐射导致的散热量。

采用low-e 玻璃可有效降低透光维护结构的传热系数的原因？p58 通过围护结构的湿传递湿传递的动力是水蒸气分压力的差。

墙体中水蒸气的传递过程与墙体中的热传递过程相类似：其中，水蒸汽渗透系数，k g/(N s)或s/m：三、通过围护结构的湿传递当实际水蒸汽分压力＞饱和水蒸汽分压力时，就可能出现凝结或冻结。

危害：降低墙体保温能力和引起破坏。

第三节以其它形式进入室内的热量和湿量－室内产热与产湿室内热湿源包括照明、设备、人体。

设备与照明的产热特点设备:进行产热量计算时需要注意以下几个方面加热设备与电动设备；⏹实际运行功率与额定功率；⏹同时使用系数；照明：对流热、短波辐射、长波辐射。

人体的产热产湿见第五章！室内产热与产湿室内湿源包括人员、水面、产湿设备散湿形式：直接进入空气得热需考虑围护结构和家具的蓄热，得湿则不考虑！湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换有热源湿表面：无热源湿表面：蒸汽源：室内产热与产湿室内热源得热H G H与总散湿量W H室内产热与产湿总散湿量W H及总潜热得热量H G H,L空气渗透带来的得热H G i n f i l概念：P a g e68冷热负荷计算只考虑空气的渗入！?夏季：室内外温差小，风压是主要动力。

空调房间不考虑渗透负荷！ 冬季：热压作用往往强于风压，尤其是高层建筑，因此冬季冷风渗透往往不可忽略。

空气渗透量理论求解方法：网络平衡法，数值求解工程上的求解方法：缝隙法、换气次数法空气渗透带来的得热H G i n f i l高速孔口出流V∝△P1/2低速渗流V∝△P门窗缝隙渗透流V∝△P2/3L a=v F c r a c k=F d△P2/3空气渗透带来的得热H G i n f i l缝隙法：L a=k·l a·l换气次数法：L a=n·V其中，n取值见教材表3-11。

因此，空气渗透带来的总得热H G i n f i l冷负荷与热负荷冷负荷与热负荷：冷负荷：维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量。

热负荷：维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量。

注意:冬季为热负荷，夏季为冷负荷。

负荷的大小与去除或补充热量的方式有关常规的送风方式空调需要去除的是进入到空气中的得热量。

得热与冷负荷的关系得热与冷负荷的关系冷负荷与得热有关，但不一定相等！决定因素空调形式：送风空调：负荷＝纯对流部分辐射板空调：负荷＝对流部分＋辐射部分热源特性：对流与辐射的比例是多少？围护结构热工性能：蓄热能力如何？如果内表面完全绝热呢？房间的构造：（角系数）注意：辐射得热的存在以及围护结构的蓄热作用是负荷与得热之间存在延迟和衰减的根源！常规送风空调系统负荷的数学表达维护结构内表面热平衡方程房间空气热平衡方程维护结构内表面热平衡方程传到i表面的导热量＋i表面获得的太阳辐射得热＋i表面获得的热源短波辐射得热＋i表面获得的室内热源长波辐射得热＝i表面的对流换热＋i表面向其他壁面的长波辐射维护结构内表面热平衡方程房间空气的热平衡关系房间显热冷负荷＝去除的对流热＋空气的显热增值＝室内热源对流得热＋ 内表面i的对流得热＋渗透显热得热房间空气热平衡的数学表达式送风空调显热冷负荷的综合表达式通过非透光围护结构的显热得热﹡−−内表面辐射导致的传热量差值将内边界条件线性化，则可利用线性叠加压力将气象与室内气温的影响与其它部分分离出来，称作：“通过围护结构的得热”，H Gt（x,τ）=t1（x,τ）+△t2（x,τ）典型负荷计算方法原理介绍非均匀板壁的非稳态传热:典型负荷计算方法原理介绍目的：使负荷计算能够在工程应用中实施发展：由不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的区别常用的负荷求解法稳态算法不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大动态算法:积分变换求解微分方程冷负荷系数法、谐波反应法：夏季设计日动态模拟。

计算机模拟软件D O E-2(美国)、H A S P(日本)、E S P(英国)D e S T(清华)稳态算法方法采用室内外瞬时温差或平均温差，负荷与以往时刻的传热状况无关：特点简单，可手工计算未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大应用条件蓄热小的轻型简易围护结构室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值稳态算法举例：北京室外气温和室内控制温度比较动态计算方法目标：求解得热和负荷的转换关系数学工具：积分变换变换的种类：傅立叶变换、拉普拉斯变换两种方法：谐波反应法、冷负荷系数法积分变换法原理针对常系数的线性偏微分方程（线性定常系统）有效。

积分变换的概念：把函数从一个域转换到另一个域，在这个新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以求出解析解。

然后，对求得的变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解。

为何板壁不稳定传热适用拉普拉斯变换？拉普拉斯变换的应用条件时间变化范围为半无穷区间（0，+ ）必须是线性定常系统拉普拉斯变换的特点复杂函数变为简单函数偏微分方程变换为常微分方程常微分方程变换为代数方程拉普拉斯变换的解或解的形式积分变换法原理传递函数G(s)仅由系统本身的特性决定，而与输入量、输出量无关，因此建筑的材料和形式一旦确定，就可求得其围护结构的传递函数。

线性定常系统的特性线性定常系统的特性：可应用叠加原理对输入的扰量和输出的响应进行分解和叠加。

当输入扰量作用的时间改变时，输出响应的时间在产生同向、同量的变化，但输出响应的函数不会改变。

利用积分变换法求解的一般步骤：把输入量进行分解或离散为简单函数；利用变换求出单元输入的响应；把这些单元响应进行叠加，最终得出连续输入作用下的系统响应输出量。

对于求解维护结构的非稳态传热输入量即为随时间变化的边界条件求解步骤为：边界条件的离散或分解；求对单元扰量的响应；把对单元扰量的响应进行叠加和叠加积分求和。

边界条件的处理办法：对边界条件进行傅立叶级数分解：谐波反应法对边界条件进行时间序列离散：冷负荷系数法武汉市室外干球温度的全年变化输入边界条件的处理方法：傅立叶级数分解输入边界条件的处理方法：时间序列离散动态计算的两种常用方法谐波反应法：任何一连续可导曲线均可分解为正(余)弦波之和。

即把外扰分解为正（余）弦波，分别求出每个正(余)弦波外扰的室内响应，并进行叠加得到室内负荷。

对应连续系统，拉普拉斯变换获得的是s－传递函数。

典型扰量输入：室外空气温度，输出：室内壁温反应系数法(冷负荷系数法)：任何连续曲线均可离散为脉冲波之和。

即将外扰分解为脉冲，分别求得脉冲外扰的室内响应，再进行叠加得到室内负荷。