建筑物理(第四版,刘加平)绪论、室内热环境

建筑声学----介绍声学基本原理，论述如何通过建
筑规划中的建筑布局、建筑设计中房间体型和容积 的设计、室内装饰设计中的吸声材料和吸声结构的 合理布置来处理房间的声学问题，并在不同要求和 用途的建筑中有效控制室内外噪声以获得最佳音质 效果。
建筑物理研究的范围包括：

1、研究建筑与环境中的声、光、热等物理现象及其影响
感到舒适的室内环境条件。
A）室内空气温度
室内适宜温度有相应的规定：冬季室内气温
一般应在16~22℃，夏季空调房间的气温多规 定为24~28℃，并以此作为室内计算温度。
室内实际温度则有房间内得热和失热、围护
结构内表面的温度及通风等因素构成的热平 衡所决定，设计者的任务就在于使实际温度 达到室内计算温度。
因素；研究符合可持续发展的建筑物理环境要求或标准； 2、研究材料的热工、光学、声学性能； 3、研究为获得良好的物理环境的建筑设计原理和方法； 4、建筑节能与可持续发展；



5、新能源技术在建筑中的应用；
6、交叉学科，涉及的面较广：建筑学、环境学、物理学、 美学、材料学等等。
§0.3 学习建筑物理的意义和作用
08级 建筑学 专业
建筑物理
（第四版，刘加平主编）
主讲：****
Tel：**** QQ：**** Email：****@
2011年2月 ***学院 ****系（检验室）
绪 论
§0.1
§0.2 §0.3 §0.4 §0.5
什么是建筑物理？
建筑物理的研究内容 学习建筑物理的意义和作用 建筑物理学习方法及参考书目 成绩的评定

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。
q qm qe qr qc
△q：人体吸热率
e
Δq = 0 体温恒定； Δq > 0 体温上升； Δq < 0 体温下降。
qm: 人体新陈代谢产热率 qe: 人体蒸发散热率


当劳动强度或室内热环境要素发生变化时，正常的 热平衡可能被破坏。 当环境过冷时，皮肤毛细血管收缩，血流减少，皮 肤温度下降以减少散热量； 当环境过热时，皮肤血管扩张，血流增多，皮肤温 度升高，以增加散热量，甚至大量出汗使蒸发散热 量qe变大，以争取新的热平衡。这时的热平衡叫 “负荷热平衡”，在负荷热平衡下，虽然∆q=0，但 人体已不在舒服状态。 人体有一定的体温调节能力，但是这种调节是有限 的，当环境恶化到一定程度之后，人体将无法长时 间忍受；同时也会降低工作效率、降低人体舒适感； 且有背于建筑热环境的设计目标。
qr: 人体与环境辐射换热率
qc:人体与环境对流换热率
人体与环境之间的热交换

当∆q=0时，人体处于热平衡状态，并不是人体 舒适感的充分必要条件，因为各种热量之间可 能有多种组合。 只有当人体按正常比例散热的热平衡，才是最 合宜的状况。 有人提出正常散热的指标应为：对流散热约占 总散热量的25～30％，辐射散热约占45～50％， 呼吸和无感觉蒸发散热约占25～30％。

参考书目：

张三明.建筑物理[M].武汉：华中科技大学出版 社，2009 刘加平，杨柳.室内热环境设计[M].北京：机械 工业出版社，2005. 刘加平，戴天兴.建筑物理试验[M].北京：中国 建筑工业出版社，2006.



朱颖心. 建筑环境学[M].第二版 北京：中国建 筑工业出版社，2005.

§0.2 建筑物理的研究内容

建筑热工学----通过建筑上的规划，有效的防 护或利用室内外热作用，经济、合理地解决 房屋的保温、防热、防潮、日照等问题；配 备适当的设备调节，创造和完善装配房屋的
建筑构件。

建筑光学----介绍与建筑有关的光学基本知识、各
种采光口的采光特性、采光设计的方法，人工照明 的光学特性、一般室内工作照明和建筑艺术照明的 形式和处理原则及方法。

体温与运动状态有关
静止体温 36.8℃
步行体温37.4℃
Δq = 0 体温恒定； Δq > 0 体温上升； Δq < 0 体温下降。
慢跑体温37.9℃ 剧烈运动39.5℃
人体与室内环境的传热方式：

在自然界中，只要存在温差就会有传热现象，热能由高温部 位传至低温部位。 有三种:辐射、对流和导热。建筑物的传热大多是三种方式 综合作用的结果. ▲辐射：把热量以电磁波的形式从一个物体传向另一个物 体的现象。凡温度高于绝对零度的物体，都可以发射同时也 可以接受热辐射。 ▲对流：流体与流体之间、流体与固体之间发生相对位移 时所产生的热量交换现象。 ▲导热：同一物体内部或相互接触的两物体之间由于分子热 运动，热量由高温处向低温转移的现象。


3、闭卷考试（80%）。 考试总体要求： 掌
握建筑物理的基本知识、基本概念，基本理论， 基本常识，基本计算，建筑材料的基本物理特 性，满足物理环境要求的基本构造原理，并为 在建筑设计中运用打下基础。
考试范围：平时授课主体内容，教材习题、
例题以及补充习题、例题。

4、试验成绩：试验操作、实验报告各占50%。


1、有效温度ET

有效温度是通过受试者对不同空气温度、相对湿度、气流速 度的环境的主观反映得出具有相同热感觉的综合指标。

1923-1925年美国霍顿（Hougtan）等为研究空调建筑中湿度 对人舒适的影响而提出的。实验有上身赤裸与穿夏季衣服两 种衣着标准，休息与轻工作两种活动量，并以人对环境的瞬 时反应为基础。人从一试验环境进入另一试验环境时，如果 热感觉没有明显变化，则认为这两个环境具有相同的有效温 度，其数值与热感觉相同的静止饱和空气环境的空气温度相 等，如ET=20℃。

建筑物理环境因素对建筑的形式有着重要作用， 良好的物理环境是生态建筑、绿色建筑、健康建 筑的基础。 《建筑物理》是一门具有广泛发展前景的边缘学 科。 《建筑物理》是建筑学和土木工程专业学生必修 的专业基础课程；同时，该课程也是国家注册建 筑师、结构师资格考试必考课程之一。


§0.4 建筑物理学习方法及参考书目
B）室内空气湿度

室内空气湿度直接影响人体的蒸发散热。一般认 为最适宜的相对湿度应为50~60%。在大多数情况 下，即气温在16~25℃时、相对湿度在30~70%范 围内变化，对人体得热感觉影响不大。 如湿度过低（低于30%），则人会感到干燥、呼 吸器官不适；湿度过高则影响正常排汗，尤其在 夏季高温时，如湿度过高（高于70%）则汗液不 易蒸发，最令人不舒适。



为了保持体温，人体不间断的向周围环境散发热量。
人体与室内环境的换热也是同时以辐射、对流、导 热三种方式进行。 人体的散热量决定于：室内空气温度、风速、围护 结构内表面温度。 小结：室内热湿环境影响人体舒适度的主要因素

有：室内空气温度、湿度、气流速度和室内热辐射。
适宜的室内热环境可以使人体易于保持热平衡从而

建筑热环境的设计目标是舒适、健康、高效。 室内热环境构成要素是以人的热舒服程度为评价标 准。 室内热湿环境影响人体舒适度的主要因素有：室内 空气温度、空气湿度、气流速度以及人体与周围环 境之间的辐射换热。适宜的室内热环境是指室内空 气温度、湿度、气流速度以及环境热辐射适当，使 人体易于保持热平衡从而感到舒适的室内环境条件。
第一篇 建筑热工学
主要任务： 通过建筑上的规划，有 效的防护或利用室内外热作用，经济、 合理地解决房屋的保温、防热、防潮、 日照等问题；配备适当的设备调节 （采暖、空调）；创造和完善装配房 屋的建筑构件以创造良好的室内热环 境，提高围护结构的耐久性。
实例1、楼层顶部的架空板隔热面
实例2、用石材制成的通风墙面

在炎热地区，夏季室内过热的原因除了夏
季气温高外，主要是外围护结构内表面的 热辐射，特别是由通过窗口进入的日辐射 所造成。而在寒冷地区，如外围护结构内 表面的温度过低，将对人产生“冷辐射”， 也严重影响室内热环境。
二、 室内热环境综合评价方法和标准

室内热湿环境标准是建筑热工设计的基本依据之一。 室内空气温度、湿度、气流速度（室内风速）、环境辐射温 度（室内热辐射）作为室内热环境各因素，它们是互不相同 的物理量，但对人们的热感觉来说，他们相互之间又有着密 切的关系。 改变其中的一个因素往往可以补偿其他因素的不足，如室内 空气温度低而平均辐射温度高，和室内空气温度高而平均辐 射温度低的房间就可以有同样的热感觉。所以，任何一项单 项因素都不足说明人体对热环境的反应。 科学家们长期以来就一直希望用一个单一的参数来描述这种 反应，这个参数叫做热舒适指数，它综合了同时起作用的全 部因素的效果。教材中介绍了两种评价指标。
§0.1 什么是建筑物理？

建筑物理是研究建筑与环境中的声、光、热等物理现 象以及这些物理现象与建筑相互作用的一门学科。
建筑物理是建筑环境科学的重要组成部分。 建筑物理课程与其它物理课程的区别：
物理学所研究的是物质的最基本运动形态，是一门基础学 科。 建筑物理侧重于物理学中的声、光、热在建筑设计中的运 用，是一门交叉学科；学习、研究该门课程的目的在于：让与 建筑有关的人能更好地营造一个舒服、健康、高效的声、光、 热物理环境，从而更好地服务于人类的文明与进步。
此指标对舒适与感觉凉的环境的湿度作用估计偏高，对感觉 温暖的环境的湿度作用估计偏低。为考虑环境中辐射对人体 的影响，用黑球温度代替干球温度来修正原有效温度指标， 称为修正有效温度（CET）。
§1.3 建筑维护结构传热基础 知识
§ 1.1 室内热环境
室内热环境是指影响人体冷热感觉的环
境因素。
根据室内热环境的性质，房屋的种类大
体可分为两大类。一类是以满足人体需 要为主的,如住宅、教室、办公室等； 另一类是满足生产工艺或科学试验要求 的，如恒温恒湿车间、冷藏库、试验室、 温室等
一、室内热湿环境的构成要素及其对人体热舒 适的影响

注重基本物理概念和基本原理的掌握，从物理概 念上理解热、光、声的物理现象在建筑中的传播 规律。 坚持理论联系实际，多从现实生活中观察。 探求建筑设计方法的本质，对建筑范例作深度思 考，去皮抽筋。


结合实际工程、课程设计，有意识地考虑设计中 的建筑物理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ求，把学到的知识融入作品。
学习过程中以教材为主线参考相关书目.
实例3、墙体外保温----外贴保温板材
实例4、压型钢板屋面的保温层
建筑热工学 基本符号
第一章
建筑热工学基础知识
建筑物的外墙维护结构， 将人们的生活与工作空间 分为室内和室外两部分， 建筑热环境也分为室内热 湿环境和室外热湿环境。
第一章
建筑热工学基础知识
§1.1 室内热环境；
§1.2 室外热环境；


D) 室内热辐射：

对一般民用建筑来说，室内热辐射主要是指房间 周围墙壁、顶棚、地面、窗玻璃对人体的热辐射 作用，如果室内有火墙、壁炉、辐射采暖板之类 的采暖装置，还须考虑该部分的热辐射。
室内热辐射的强弱通常用“平均辐射温度” （Tmrt）代表，即室内对人体辐射热交换有影响 的各表面温度的平均值。平均辐射温度对室内热 环境有很大影响。

C）室内风速

室内气流状态影响人的对流换热和蒸发换热，也影 响室内空气的更新。在一般情况下，对人体舒适的 气流速度应小于0.3m/s；但在夏季利用自然通风的 房间，由于室温较高，舒适的气流速度也应较大。
人头顶上的自然对流速度是0.2m/s，是人体对风速 可以觉察的极限值，往往用来确定室内风速的设计 标准。 当空气流速≤0.5m/s，实验研究表明，只要把空气 温度调整的合适（提高空气温度），就可以使空气 的流动几乎觉察不到。
建筑物理与建筑设备（一级注册建筑师考试辅 导材料）.

§0.5 成绩评定及要求

1、《建筑物理》共64学时：理论课（52） +试验（12）； 共占4个学分；评分均采取百分制；理论和试验单独计分， 然后按照课时加权平均计算总分。 2、理论课成绩包括：平时成绩（20%）：包括作业、出勤 和上课提问；作业和出勤各占10%： ①缺交作业三分之一者该项不得分，超过三分之一者该 门课平时成绩为0分，缺交作业超过一半者，该门课程自动 不及格； ②缺勤一次扣2.5%，迟到（5分钟以内）一次扣1% ； 扣满10%者，该门课平时成绩为0分；考勤扣分累计达15% 及以上者，该们课自动不及格；考勤采取不定期由教师或 班干点名。