01建筑热环境解析

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。
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。
热环境
室外热环境（室外热气候）
太阳辐射、气温、湿度、风、降雨
（一）太阳辐射
⒈太阳辐射能是地球上热量的基本来源，是决定 室外热环境的主要因素。 ⒉太阳辐射的组成：到达地球表面的太阳辐射分 两个部分，一部分是太阳直射到地面的部分， 称直射辐射；另一部分是经过大气层散射后到 达地面的部分，称为散射辐射。 ⒊影响太阳辐射照度的因素：大气中射程的长短、 太阳高度角、海拔高度、大气质量
传热的基本方式
导热(热传导)
导热系数的影响因素: 材质、干密度、含湿量（解释这几个名词） 材质对导热的影响:λ 值小于0.3W/(m·k)材料称为绝热 材料,可作保温、隔热之用，以充分发挥其材料的特性。 干密度对导热的影响：干密度越大导热性越好，即λ 越大 （最佳干密度的概念） 含湿量：含湿量加大则导热系数值增大。
（一）决定室内热环境的物理客观因素
室内空气温度、空气湿度、室内风速及壁面的平均辐射温度。室内热环境还 受室外热环境、室内热环境设备（空调、加热器）、室内其它设备（如灯 具、家用电器）的影响。
（二）室内热环境评价方法
⒈单一指标：使用室内空气温度作为热环境评价指标。 特点：简单、方便、但不完善。 ⒉有效温度EP: (Effective Temperature) 特点：使用简单、不同环境和空调方案进行比较时得到了广泛的应用。 缺陷：没有考虑热辐射变化的影响。 ⒊ PMV指标: (Predicted Mean Vote) 迄今为止考虑人体热舒适感诸多因素最全面的评价指标。将人体感觉分为 7个等级。
（四）风
（2）风速
• • • • • • • • • • • • • 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 无风 0.0-0.2 软风 0.3-1.5 轻风 1.6-3.3 微风 3.4-5.4 和风 5.5-7.9 劲风 8.0-10.7 强风 10.8-13.8 疾风 13.9-17.1 大风 17.2-20.7 烈风 20.8-24.4 狂风 24.5-28.4 暴风 28.5-32.6 飓风 32.7烟直上 平静 0.0 烟示风向 微波峰无飞沫 0.1 感觉有风 小波峰未破碎 0.2 旌旗展开 小波峰顶破裂 0.6 吹起尘土 小浪白沫波峰 1.0 小树摇摆 中浪折沫峰群 2.0 电线有声 大浪到个飞沫 3.0 步行困难 破峰白沫成条 4.0 折毁树枝 浪长高有浪花 5.5 小损房屋浪峰倒卷 7.0 拔起树木 海浪翻滚咆哮 9.0 损毁普遍 波峰全呈飞沫 11.5 摧毁巨大海浪滔天 14.0
（二）室外温度
⒈ 室外温度：指距离地面1.5m处百叶箱内的空气温度。 ⒉变化规律：室外温度由于受到太阳温度的影响，它的年变化、日变化规律 都是周期性的。 年变化规律：北半球最高气温出现在7月（大陆）8月（海洋、岛屿） 日变化规律：日最低温度出现在6：00~7：00左右，日最高气温出现在14： 00左右。
热工基本知识
• 平壁的稳定传热中结构总热阻的计算： R0=Ri+∑R+Rag+Re(解释各部分含义， 理解公式)
热工基本知识
计算结构总热阻
围护结构
建筑保温综合处理原则：
⒈充分利用太阳能；
⒉防止冷风不利影响； ⒊选择合理的建筑形体和平面形式； ⒋使房间具有良好的热特性与合理的 供热系统。
围护结构的保温设计
0~-10
0~10 25~30
90~145
0~90 40~110
应满足冬季保温要求，部分 地区兼顾夏季防热
必须满足夏季防热要求，适 当兼顾冬季保温 必须满足夏季防热要求，一 般可不考虑冬季保温 部分地区应注意冬季保温， 一般可不考虑夏季防热
>10
0~13
25~29
18~25 0~90
100~200
传热的基本方式
保温设计的内容包括维护结构保温设计和建筑方案 设计中的保温综合处理措施。 一、建筑保温的综合处理措施： (一) 建筑形体、朝向 (二) 防止冷风渗透 (三) 限制窗墙面积比 二、维护结构保温设计 (一) 保温材料与保温构造 (二) 维护结构异常部位的保温
建筑物的体型、朝向、窗墙比、冷风渗透比都 会对建筑物的损失有很大影响。 (一) 建筑形体、朝向： 控制建筑物体量，合理选择建筑朝向。 ⒈ 建筑形体： 同样体积的建筑物，在其各外维护结构的传 热情况均相同时，外维护结构面积越大， 则建筑物传热耗热量越大。从热环境角 度来讲，建筑物的形体可用传热系数来表示 ⒉ 建筑朝向： 需要满足建筑保温要求地区的建筑应朝向尽量 朝南（向阳），争取日照。建筑布局应使建筑立面 避开冬季主导方向。
（三）对室内热环境的要求
(一) 湿空气
湿空气是干空气和水蒸汽的混合物。在温度和压力一定的条件下，一定空气所 能容纳的水蒸气量是有限度的，湿空气中水蒸汽含量未达到这一限度时叫未饱 和湿空气，达到限度时叫饱和湿空气。
(二) 空气湿度
⒈绝对湿度：每平方米空气中所含水蒸气的质量，单位：g/m³ 。未饱和湿空气 的绝对湿度f,饱和空气的绝对湿度fmax。 ⒉水蒸气分压力P：湿空气中含有的水蒸气所呈现的压力Pa。未饱和湿空气的 水蒸气分压力用符号P表示，饱和蒸气用Pmax 。 ⒊相对湿度
主要指标 气候 分区
辅助指标 热工设计要求
日平均 日平均气 最冷月 最热月 温≥25℃ 气温 平均温 平均温 ≤5℃的 的天数 度（℃） 度（℃） 天数（天） （天） ≤-10 ≥145
严寒 地区
必须充分满足冬季保温要求， 一般可不考虑夏季防热
寒冷 地区
夏热 冬冷 地区 夏热 冬暖 地区 温和 地区
热工基本知识
• 平壁的稳定传热： 总之，在传热过程中材料的温度降落与各层的 热阻呈正比。
热工基本知识
• 热阻：反映热量通过平壁时遇到的阻 力。用R表示，R=d/λ .因此，因此材 料的厚度一定时，该材料的R与其λ 成 反比。 同样温度下，热阻越大，通过材料 层的热量就越少。 要想增加热阻，可以加大平壁的 厚度或选用热导率小的材料。
导热(热传导)
导热指物体中有温差时由于直接接触的物质质点作热运动而引起的热能传 递过程。两个关键（温差、质点）
材料的导热系数λ 导热系数是表征材料导热能力大小的物理量，单位为W/(m· K)。它的物理 意义，当材料层厚1m，材料层两表面的温差为1K时，在单位时间内通过 1m²截面积的导热量。 常用建材导热系数气体0.006~0.6；液体0.07~0.7； 建筑材料和绝热材料0.025~3；金属2.2~420
温度：表征物体冷热程度的物理量，温度
使用的单位为K或℃
温度场：
某一瞬间，物体内所有各点的温度分布为温度场。
⑴稳定温度场：温度场内各点温度不随时间变化。
⑵不稳定温度场：温度场内各点温度随时间发生变化。
等温面: 温度场中同一时刻由温度相同的各点相连所形成的面， 使用等温面可以形象表示温度场内的温度分布。 不同温度的等温面绝不相交。
传热的基本方式
对流
对流指由流体（液体、气体）中温度不同的各部分相互混合的宏观运动而引起 的热传递对象。 由于引起流体的对象不同，对流类型可分为： ⒈自由对流：由温度差形成的对流。 ⒉受迫对流：由外力作用形成的对流。受迫对流在热传递热量的强度方面要大 于自由对流。 注意：对流系数α c不是常数，而是一个取决于许多因素： 气流的状况（自然对流还是受迫对流） 构件的状态（水平还是竖直）（竖直小于水平） 传热方向（由下而上还是由上而下） （由上而下小于由下而上）
(二) 防止冷风渗透：
⑴ 提高窗户的密封性，减小窗料的转角半径，使窗框和窗扇 搭接严密等措施，可以显著减小窗户的冷风渗透。 ⑵ 主要出入口设置。建筑物主要出入口不要朝向当地冬季主 导风方向，主入口设置门斗、热风幕等避风措施。 ⑶ 竖向交通井的设施会产生“烟囱效应”，不能折兑建筑主 要出 入口或保证一定距离。 ⑷ 利用周围场地的地形、树木和其他建筑物来挡风。 识
室外热环境:指建筑气候，要素主要有气温、 空气湿度、风速与风向、降水、日照与太阳 辐射、蒸发等 。 室内热环境:指室内空气温度、室内湿度、室 内空气流动的速度以及维护结构内表面之间 的辐射热等因素综合组成的一种室内环境。 主要内容：建筑保温、建筑室内湿环境控制、 建筑日照、建筑防热、建筑中的太阳能利用、 建筑节能等。 热环境控制的目的：如何在节约资源和能源的 前提下，满足人们的室内热舒适需求。
室内热环境（室内热气候）
人体所需的热环境
• • • • 热舒适：指人对环境的冷热程度感觉满 意，不因过冷或过热而感到不适。（人 体内产生的热量与向环境散发的热量相等。） 在室内环境中所发生的热量有人体新陈代谢 产生的热量qm、对流换热量qc、人体蒸发散热 量qe、辐射换热量qr，得失热量▽q是上面四部 分的综合结果。▽q= qm ± qc ± qr – qe ▽q>0 体温将升高 ▽q<0 体温将下降 ▽q =0 人体处于平衡状态
（三）空气湿度
⒈ 湿度：空气中水蒸气的含量。通常使用相对湿度表示空气中的湿度。 ⒉变化规律： 年变化规律：最热月相对湿度最小，最冷月相对湿度最大，季风区例外。 日变化规律：晴天时，日相对湿度最大值出现在4：00~5：00左右，日相对 湿度最小值出现在13：00~15：00左右。
（四）风
（四）风
⒈ 风：指由大气压力差所引起的大气水平方向运动。 ⒉ 风的类型： ⑴ 大气环流：由于太阳辐射在地球上照射不均匀，使得赤道和两极之间出现 温差，从而引起大气在赤道和两极之间产生活动，即大气环流。 ⑵ 地方风：局部地区受热不均引起的小范围内的大气流动。如海陆风、山谷 风、林原风等。 ⒊风的特性： ⑴ 风向：E、S、W、N、SE、NE、SW、NW（8个方位和16个方位） 风向频率图（风向玫瑰图）：一定时间内在各方位刮风次数的统计图，可由 此了解当地风向，尤其不同季节的主导风向。