建筑热工学课程简介

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建筑热工学

在南昌，住宅小区的规划和建筑设计中如何进行有效的热工学设计建筑热工学建筑热工学是研究建筑物室内外热湿作用对建筑围护结构和室内热环境的影响，是建筑物理的组成部分。

简介建筑物常年经受室内外各种气候因素的作用。

属于室外的气候因素有太阳辐射、室外空气的温湿度、风、雨、雪和地下建筑物周围的土壤或岩体的温度和裂隙水等。

这些因素所起的作用，统称为室外热湿作用。

由于室外热湿作用经常变化，建筑物围护结构本身及由其围成的内部空间的室内热环境也随之产生相应的变化。

属于室内的气候因素有进入室内的阳光、空气温湿度、生产和生活散发的热量和水分等。

这些因素所起的作用，统称为室内热湿作用。

室内外热湿作用的各种参数是建筑设计的重要依据，它不仅直接影响室内热环境，而且在一定程度上影响建筑物的耐久性。

主要任务建筑热工学的主要任务是研究如何创造适宜的室内热环境，以满足人们工作和生活的需要。

建筑物既要抗御严寒、酷暑，又要把室内多余的热量和湿气散发出去。

对于特殊建筑，如空调房间、冷藏库等不仅要考虑热工性能，而且还要考虑投资和节能等问题。

研究范围建筑热工学的研究范围包括：室外热湿参数及其对室内热环境的影响，建筑材料热物理性能，房屋热稳定性，建筑热工测试的技术以及特殊建筑热工，如空调房间热工设计、地下建筑传热等。

现代人对居住、劳动生产场所的热环境要求不断提高，建筑技术和设备不断改进，建筑热工学的研究内容也不断深化。

早期的建筑热工设计一般都采用简化的稳定或非稳定传热理论计算，现在逐步被更精确的动态模拟计算所替代。

建筑热工学领域应用电子计算机技术后，又使过去若干难以计算的热工课题，如墙和屋顶等转角处三维温度场的计算、房间内部热环境变化等，都可以用电子计算机获得迅速和精确的计算结果。

此外，随着城市、乡镇建设的发展，以及城市热环境的改变，建筑热工学研究领域逐步扩大到建筑群体的热环境的改善和利用。

室内热环境民用建筑设计都是以人为主体，使建筑物满足人们使用时的各项功能要求。

建筑热工学

建筑物理与建筑设备辅导之建筑热工学(1)第一章建筑热工学建筑热工学的主要任务是以热物理学、传热学和传质学作为理论基础，应用已揭示的传热、传质规律，通过规划和建筑设计上的手段有效地防护和利用室内、外气候因素，合理地解决建筑设计中围护结构的保温、隔热和防潮等方面的间题，以创造良好的室内气候条件，节约能源并提高围护结构的耐久性第一节建筑热工学基本原理一、传热方式热量的传递称为传热。

根据传热机理的不同，传热的基本方式分为导热、对流和辐射。

(一)导热(热传导)导热是指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体直接接触而发生的传热现象1.傅立叶定律导热基本定律，即傅立叶定律的数学表达式为：式中 q——热流密度(热流强度)，单位时间内，通过等温面上单位面积的热量，单位为W/m2——温度梯度，温度差△t与沿法线方向两个等温面之间距离△n的比值的极限，单位为K/mλ——材料的导热系数，单位为W/(m·K)均质材料物体内各点的热流密度与温度梯度成正比，图1-1 等温面示意图但指向温度降低的方向。

式(1-1)中的负号表示热量的传递方向和温度梯度的方向相反。

2.导热系数表征材料导热能力大小的量是导热系数，单位是W/(m·K)。

其数值是物体中单位温度降度(即1m厚的材料的两侧温度相差1oC时)，单位时间内通过单位面积所传导的热量。

各种材料导热系数入的大致范围是：气体： 0.006～0.6 W/(m·K)液体： 0.07～0.7 W/(m·K)金属： 2.2～420 W/(m·K)建筑材料和绝热材料：0.025～3 W/(m·K)空气在常温、常压下导热系数很小，所以围护结构空气层中静止的空气具有良好的保温能力。

材料的导热系数不但因物质的种类而异，而且还和材料的温度、湿度、压力和密度等因素有关。

而影响导热系数主要因素是材料的密度和湿度。

(1)密度。

一般情况下，密度小的材料导热系数就小，反之就大。

建筑物理第一篇建筑热工学基础知识

第二节围护结构传热基础知识
1、物体的辐射特性
按物体的辐射光谱特性，可分为黑体、灰体和选择性辐射体三大类。
黑体：能发射全波段的热辐射能力，在相同的温度条件下，辐射能力最大
在同温条件下黑体、灰体和非灰体单色辐射的对比
灰体：其辐射光谱具有与黑体辐射光
谱相似的形状，且对应每一波长的单
设辐射能力与同温同波长的黑体的比
导温系数（a ）：也叫扩散系数，表示物体在不稳定传热过程中温度向壁体内传播的快慢程度的指标。
a c
第三节湿空气的物理性质
一、水蒸气分压力二、空气湿度三、露点温度四、湿球温度
第三节湿空气的物理性质
一、水蒸气分压力
在一定温度和压力的条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸气，是有一定限度的。
用公式表示： q t n
qt ti te ti te
dd
R
q－单位时间、单位面积上通过的热量，又称热流密度或热流强度
t －等温面温度在其法线方向上的变化率叫温度梯度
n
λ－表示材料导热能力的系数，称导热系数
（负号是因为热流有方向性，是以从高温向低温方向流动为正值;温度也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。
太阳辐射
室
外
建
热湿
空气的温湿度
筑
作用
风、雨、雪等
热
环
境
室
空气温湿度
内
热
湿
作
生产和生活发生得
用
热量与水分等
第一章建筑热工学基础知识
第一节建筑中的传热现象第二节围护结构传热基础知识第三节湿空气的物理性质第四节室内热环境第五节室外热环境

建筑热工学

室内热环境综合评价
室内热环境的影响因素
乘以100；
由于该指标以蒸发为依据，只适用于空气温度偏高，即20 ℃-50℃，并且衣着单薄的情况.
1.1.1 室ห้องสมุดไป่ตู้热环境
30
室内热环境组成因素人体热平衡与热舒适人体热平衡的影响因素
4.室内热环境综合评价热应力指数(HSI)
热应力指数机体反应及影响 -20 0 10-30 40-60 70-90 100 大于100 微冷没有热应力微热。对脑力劳动者有一定影响，对体力劳动者没有影响高热。身体不好的人不能忍受。很高热。少数人能适应。最大能忍受8小时暴露时间受体内温度将升高的限制
1.室内热环境组成因素室内相对湿度i 空气湿度是指空气中含有水蒸气的量。在舒适性方面，适度直接影响人的呼吸器官和皮肤出汗，影响人体的蒸发散热。一般认为最适宜的相对湿度为50%-60%。
室内热环境综合评价
室内热环境的影响因素
1.1.1 室内热环境
10
室内热环境组成因素人体热平衡与热舒适人体热平衡的影响因素
4.室内热环境综合评价单因素评价: 空气温度室内热环境标准是建筑热工设计的基本依据之一
空气温度＞ 34 ℃ 30~34 ℃ 28~30 ℃ 25 ℃ 18 ℃ ＜12 ℃ 感觉 100%的人感到热, 42.3%的人难以忍受 84%的人感到热, 14.5%的人难以忍受 30%的人感到热, 但可以忍受舒适 5%坐着的人感到冷 80%坐着的人感到冷, 20%活动的人感到冷
室内外热环境学习重点?室内热环境的组成要素影响因素室内热环境的评价?室外热环境气候要素?我国气候的特点及建筑热工气候分区5?改善室内热环境的建筑途径室内热环境组成因素111室内热环境人体热平衡与热舒适人体热平衡的影响因素室内热环境综合评价6111室内热环境合评价室内热环境的影响因素室内热环境组成因素1

《热工学》课程简介和教学大纲

《热工学》课程简介课程编号：04054001课程名称：热工学/ Pyrology学分：3学时：48（实验：6 上机：0 课外实践：0）适用专业：安全工程建议修读学期：5开课单位：建筑工程学院安全科学与工程系先修课程：高等数学、大学物理考核方式与成绩评定标准：闭卷。

卷面分70%，平时分20%，实验成绩10%教材与主要参考书目：1. 教材：《热工学》（第三版）陈黟、吴味隆等编著，高等教育出版社，20042．参考书：《工程热力学》，严家祺编，高等教育出版社《传热学》，杨世铭、陶文铨编，高等教育出版社内容概述：中文：本门课程主要讲述了工程热力学和传热学的基本概念、基本定律，水蒸汽及湿空气的热力性质，导热、对流、辐射三种热传递方式的原理与计算，换热器的热力计算等。

通过本门课的学习，了解热力系统的状态、能量传递和迁移的多少、系统的变化方向与性能的好坏以及在温差作用下热量传递规律，为之后的专业课学习打好基础。

英文：The cour se of pyrology contains two major parts: engineering thermodynamics and heat transfer. We will study the basic concepts, fundamental laws, thermal properties of water vapor and wet air, three types of thermal transmission’s principle and calculation, thermodynamic calculation of heat exchanger and so on. With the learning of that course, we could grasp the states of thermodynamic system, the quantity of energy transfer, direction and performance of system’s change, and laws of heat transfer under action of temperature difference, which will base for the subsequent cour ses.《热工学》教学大纲课程编号：04054001课程名称：热工学/ Pyrology学分:3学时：48（实验：6 上机：0 课外实践：0）适用专业：安全工程建议修读学期：4开课单位：建筑工程学院安全科学与工程系先修课程：高等数学、大学物理一、课程性质、目的与任务热工学由工程热力学和传热学两部分内容组成、是安全工程专业的专业基础课，不仅为学生学习有关的专业课程提供基础理论知识，也可为从事通风与安全等专业及其它非动力类专业的工程技术人员打下必要的坚实基础。

建筑热工学课程介绍

4、遮阳的设计手法掌握手绘
1.5通风模式二通风分析
1.热压通风原理示意图
白天
晚上
夏季通风分析
涡流区风向
冬季通风分析
风向涡流区
室内采光使用局部的屋顶天窗，利用屋顶格栅遮阳。
屋顶绿化，属于建筑防热中的植被物屋面隔热内容。
健身房凸出，为下面遮阳，这里利用了建筑自遮阳的原理。
会所设计
托马斯•赫尔佐格教授（德国）：建筑师要掌握的知识太多，我们不可能样样精通，但概念理解非常重要，否则我们无法在前期构思时提出具有生态意义的想法，也难以与其他专业人员沟通。我们无法想像，外科医生在不了解循环系统的情况下会盲目地为病人做手术。建筑师相当于一个乐队指挥而非演奏员，他不必具备高超的演奏技巧，但他必须了解每种乐器的性能以充分发挥其潜力。我本人并不精通那些物理或力学计算，但我喜欢从整体上去把握它们之间的关系。实际上维特鲁威在 2000年前便提出了这个问题。
全球变暖－建筑如何应对？
Dubai 12908095
前言
其实，遮阳所解决的光与热两大类问题，已经有很好的技术条件弥补。空调与灯光也能够创造出令人满意的环境。因此，我觉得遮阳技术背后，关键的是建筑节能思想的传递。
尤其在住宅设计上，作为与人们日常生活关联最密切的建筑物，它在遮阳技术上的不断更新不仅体现着人们追求更舒适生活的目标，同时更应赋予的，是我们对于与自然契合的追求、对资源合理利用的信条。
教材：《建筑物理》，华南理工大学等，2002 参考书目：《建筑物理（第二版）》，柳孝图，2000 《建筑防热》，林其标，1997 《人·气候·建筑》，吉沃尼，1982 《岭南湿热气候与传统建筑》，汤国华，2005 《绿色建筑生态·节能·减废·健康》，林宪德， 2007

建筑物理(一) 建筑热工学

12
9
§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
5 ℃(手)
伴随疼感的冷感觉
29
（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。
30
（3）人体的能量代谢率 A 影响因素：肌肉活动强度（主要因素）;
围护结构的传热计算围护结构的蒸汽渗透计算围护结构的传热计算围护结构的蒸汽渗透计算13?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14本篇典型作业题p211115p40212224p66673138p774143p116545515第一章室内外热气候1室内热气候室内热气候

建筑热工学-1室内外热环境

部位
冷点
热点
部位
冷点
热点
前额
5.5-8.0
鼻子
8.0
1.0
嘴唇
16.0-19.0
脸部其他部位 8.5-9.0
1.7
胸部
9.0-10.2
0.3
手背
7.4
0.5
手掌
1.0-5.0
0.4
手指背
7.0-9.0
1.7
手指肚
2.0-4.0
1.6
大腿
4.5-5.20.4腹部源自8.0-12.5小腿
4.3-5.7
后背
7.8
22
人体的能量代谢率影响因素：肌肉活动强度（主要因素）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）
23
人体与外界的热交换人体与外界的热交换形式：
▪ 对流换热 ▪ 辐射换热 ▪ 出汗蒸发 ▪ 呼吸散热
外层温度指皮肤表面到 10 mm 以内的部分，通常包括皮肤，皮下脂肪和表层的肌肉。皮肤温度与外界环境有关，日夜有1℃以内的波动。
我国正常成年人的体温(℃)
平均量
变动范围
腋温
36.8
36.0~37.4
口温
37.2
36.7~37.7
肛温
37.5
36.9~37.9
19
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。
从人体热舒适考虑，单纯达到热平衡是不够的，∆q＝0并不一定表示人体处于舒适状态。还应当使人体与环境的各种方式换热量限制在一定的范围内。据研究，在人体达到热平衡状态时，当对流换热约占总散热量的25％-30％、辐射散热量占45％-50％、呼吸和有感觉蒸发散热量占25％-30％时（称为正常比例散热），人体才能达到热舒适状态，这一条件则是人体热舒适的充分条件。

建筑物理建筑热工学(三)

第一节、稳定传热之五
——封闭空气间层的热阻 2、减少辐射换热量的方法： 1、将空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间层的平均温度。
（效果不够显著）
2、在间层壁面涂贴辐射系数小的反射材料（铝箔等）一般建筑材料的辐射系数： 4~4.5 J/(m2hk4) 例如：铝的辐射系数 0.25~0.96 J/(m2hk4) 4——间层内有一表面贴有铝箔 5——间层内两表面都贴有铝箔增效不显著!故以一个表面贴反射材料为宜
Ri
1iΒιβλιοθήκη 内表面热转移阻 RiRI (m2•K)/W) 0.11
有肋状突出物的顶棚（h/s>0.3）
7.6
0.13
第一节、稳定传热之二
——平壁的稳定传热
二、平壁材料层导热阶段
i e q d
ti
w/m2 ℃
θi
λ d
θe
te
q
——通过平壁的导热量 ——平壁外表面的温度
e
三、外表面散热阶段
*当热面在上方时，间层内可视为不存在对流。 *当热面在下方时，热气流的上升和冷气流的
下沉相互交替，形成自然对流，此时自然对流换热最强。
二、不同传热方式的传热量比较：
通过间层的辐射换热量与间层表面材料的辐射性能和间层的平均温度高低有关。1—纯导热换热量；2—对流换热量；3—总换热量
1、结论：普通空气间层的传热量中辐射换热占很大比例，要提高空气间层的热阻须减少辐射传热量。
ti
θi λ d
te
ti
——室内空气及其它表面的温度 ——围护结构内表面的温度
i
第一节、稳定传热之二
——平壁的稳定传热
一、内表面吸热阶段
(ti i ) (ti i ) qi 1 i Ri

建筑热工学-建筑热工学基础知识

平行于固体壁面流动的流体薄层，叫“层流边界层”。
对流换热过程：（如图7-4）
倾斜直线
区—层流边界层；
抛物线区—流体核心
部分；
水平线区—过度区。
对流换热计算公式：
qc
ac(t)1t
t
Rc
ac
对流换热系数
对流换热热阻
建筑热工学-建筑热工学基础知识
确定对流换热系数αc：
对流换热系数
包含了影响对流换热强度的一切因素。建筑热工学中常遇
建筑热工学-建筑热工学基础知识
经过单层平壁导热：
设一单层匀质平壁（如图7-2），厚 d
平壁内、外温度为 θi 、 θe （设 θi > θe , 且均不随时间变化）。
这是一稳定导热问题，实践证明，通过
壁体的热流量Q 满足下面关系式：
Q
d
(i
e)
单位时间内通过单位面积的热流量，称为热流强度。
qd(i e)i e
建筑热工学-建筑热工学基础知识
特点：
（1）辐射换热中伴随有能量形式的转化：一物体内能电磁波另一物体内能；（2）电磁波可在真空中传播，故辐射换热不需有任何中间介质，也不需冷热物体直接接触；（3）一切物体，不论温度高低都在不停地对外辐射电磁波，辐射换热是两物体互相辐射的结果。
高温
低温
建筑热工学-建筑热工学基础知识
研究室内热环境的目的：
使室内的热湿效果适合人民生活、工作和生产的需要。
影响室内气候的因素：室内外热湿作用建筑规划设计材料性能及构造方法、设备等
建筑热工学-建筑热工学基础知识
2）对室内气候的要求：室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热量之间的平衡关系，如图。

第一篇建筑热工学

第一篇建筑热工学第一章建筑热工学基本知识习题1-1、构成室内热环境的四项气候要素是什么？简述各个要素在冬（或夏）季，在居室内，是怎样影响人体热舒适感的。

答：（1）室内空气温度：居住建筑冬季采暖设计温度为18℃，托幼建筑采暖设计温度为20℃，办公建筑夏季空调设计温度为24℃等。

这些都是根据人体舒适度而定的要求。

（2）空气湿度：根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的湿度范围是30-60%。

冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。

（3）气流速度：当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不相同。

如气流速度为0和3m/s时，3m/s的气流速度使人更感觉舒适。

（4）环境辐射温度：人体与环境都有不断发生辐射换热的现象。

1-2、为什么说，即使人们富裕了，也不应该把房子搞成完全的“人工空间”？答：我们所生活的室外环境是一个不断变化的环境，它要求人有袍强的适应能力。

而一个相对稳定而又级其舒适的室内环境，会导致人的生理功能的降低，使人逐渐丧失适应环境的能力，从而危害人的健康。

1-3、传热与导热（热传导）有什么区别？本书所说的对流换热与单纯在流体内部的对流传热有什么不同？答：导热是指同一物体内部或相接触的两物体之间由于分子热运动，热量由高温向低温处转换的现象。

纯粹的导热现象只发生在密实的固体当中。

围护结构的传热要经过三个过程：表面吸热、结构本身传热、表面放热。

严格地说，每一传热过程部是三种基本传热方式的综合过程。

本书所说的对流换热即包括由空气流动所引起的对流传热过程，同时也包括空气分子间和接触的空气、空气分子与壁面分子之间的导热过程。

对流换热是对流与导热的综合过程。

而对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。

1-4、表面的颜色、光滑程度，对外围护结构的外表面和对结构内空气间层的表面，在辐射传热方面，各有什么影响？答：对于短波辐射，颜色起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。

第一章建筑热工学-室内外热环境

武夷学院海峡成功学院
升温过程: 太阳辐射——地面——气温
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注意：目前所用气温资料为各城市近郊气象台站离地面 1.5m高处的空气温度，与城市中心地区的气温有差别。由于城市热岛效应，城市中心地区的气温常高于城郊和农村。
台北
北京
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室外空气湿度因素空气湿度是指空气中水蒸气的含量,来源于各种水面、植物及其它载水体的蒸发和升腾作用。相对湿度的日变化受地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴等因素影响，相对湿度日变化趋势与气温变化相反。我国因受海洋气候的影响，南方大部分地区相对湿度以夏季为最大，秋季最小。华南地区和东南沿海一带，因春季海洋气团侵入，相对湿度以3~5月为最大，秋季最小，所以在南方地区春夏之交时气候较为潮湿，形成明显的潮湿季节，对这一地带的建筑防潮和室内热环境都具有重要影响。
武夷学院海峡成功学院
风是水平方向的气流形成: 空气压力差——————空气受热不均匀 (热压差) 高空气流: 热————冷
地面气流:
冷————热
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大气环流
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季风(海陆风)
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地方风
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风的垂直分布:
v0
v/v0
100%
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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》

建筑热工学课程简介

建筑热工学

建筑热工学

建筑物理第一篇建筑热工学基础知识

建筑热工学

《热工学》课程简介和教学大纲

建筑热工学课程介绍

建筑物理(一) 建筑热工学

建筑热工学-1室内外热环境

建筑物理 建筑热工学(三)

建筑热工学-建筑热工学基础知识

第一篇 建筑热工学

第一章建筑热工学-室内外热环境

建筑物理建筑热工学(三)

第一篇建筑热工学