建筑环境中的热湿环境 PPT

❖ 按稳态计算：
❖ 公式：
（2）透过玻璃窗的太阳辐 射得热
பைடு நூலகம்
（三）墙体、屋顶等建筑构件的传热 过程，可看作非均质板壁的一维不 稳定导热过程
墙体的传热量与温度对外扰的响应
❖ 结论：
❖ 1.温度波幅的衰减；时间的延迟；
❖ 2.当室外温度有所变化时，围护结构外表 面、围护结构本身各部位和内表面的温度 变化比室外空气温度的变化时间上有所滞 后。 距外表面距离越远，滞后的时间就越 长。
第四章 建筑环境中的热湿环境
本章学习要点：
❖ 室内热湿环境的形成原理 ❖ 室内热湿环境与各种内外扰之间的关系 ❖ 得热量与冷负荷之间的关系
第四章 建筑环境中的热湿环境
❖ §4-1概述 ❖ §4-2 太阳辐射对建筑物的热作用 ❖ §4-3 建筑围护结构的热湿传递 ❖ §4-4 以其它形式进入室内的热量和湿量 ❖ §4-5 冷负荷与热负荷
§4-2 太阳辐射对建筑物的热作用
一、围护结构外表面所吸收的 太阳辐射得热
二、室外空气综合温度 三、夜间辐射
一.围护结构外表面所吸收的太阳辐射得热
1. 太阳照射到非透明的围护结构外表面时； 一部分被反射，一部分被吸收，两者的比例取 决于围护结构表面的吸收率（或反射率）
非透明物体的吸收率取决于两方面的因素： a.投入射线的波长 b. 物体的自身状况（如表面光法度，颜色等）
分稳定得热；瞬变得热。 ❖ 按性质不同：
显热得热； 包括：对流、辐射两种方式传递的得热
潜热得热;
2、热负荷： 定义：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。
分类：显热负荷；潜热负荷
3、冷负荷：
定义：为了连续保持室温恒定，在某时刻需向房 间供应的冷量，或需从室内排除的热量。
1）瞬时冷负荷：瞬时得热中，以对流方式传递 的显热,潜热部分，直接放散到房间空气中，立 刻构成房间瞬时冷负荷；
计算。
❖ 说明：照明和机械设备的对流和辐射的比例分配与其表 面温度有关，人体的显热和潜热比例分配也与人体所处 的状况有关。
（二）人体的散热与散湿 （三）设备的散湿量及潜热散热
（1）自由液面的散湿量； 如果室内有一个热的湿表面，散湿量为：
W(PbPa)FBB0
式中： Pｂ—水表面温度下的饱和空气的水蒸汽 分压力
Pａ—空气中的水蒸汽分压力 B—当地实际大气压； F—水表面蒸发面积；
—蒸发系数；=0+3.63×10－8v
La= n﹒V n——换气次数
美国: n=a+bv+c（tout－ tin）
§4-5 冷负荷与热负荷
❖ 一.负荷的概念 ❖ 二.瞬时得热与瞬时冷负荷的关系 ❖ 三.照明和实际冷负荷之间的关系
一.负荷的定义 ❖ 1、得热量：指某时刻进入房间的总热量。
来源：室内外温差传热、太阳辐射进入热量、室 内照明、人员、设备散热等。 ❖ 得热量分类： ❖ 按是否随时间变化：
通过玻璃窗的日射得热。 ❖ （一）通过非透明围护结构的热传导
❖ 非透明围护结构的传入室内的热量来源 两方面:
❖ 1.室外空气与围护结构外表面之间的对流 换热;
❖ 2.太阳辐射通过墙体导热传入的热量。
（二）通过玻璃窗的 得热
❖ 一方面由于阳光的透射； 另一方面由于室内外存在 温度差
❖ （1）通过玻璃板壁的传 热量
❖ 2.若温度低于零度，会出现冻结；使得 维护
❖ 3.结构的传热系数大大增加，传热量增 加，加剧了维护结构的损坏，所以必须 设置蒸汽隔层。
§4-4 以其它形式进入室内的热量和湿量
❖ 一.室内产热产湿量 ❖ 二.空气渗透带来的得热
一.室内产热产湿量
（一）设备与照明的散热 室内设备分为加热设备和电动设备 照明设备散热量属于稳定得热，不随时间 变化 如:白炽灯 Q=n1N W 荧光灯: Q=n1(N+Nˊ) W
§4-1概 述
一、室内热湿环境的形成及其受到的影响
主要包括两部分：
1．外扰因素：室外气候参数（室外空气温、 湿度，风速，太阳辐射，风向变化及临时的空气温 湿度）。通过围护结构的传热、传湿、空气渗透使 热量与湿量进入室内。
2．内扰因素：室内设备、照明、人体等热湿 二、室内湿热的传递作用形式
对流质交换（对流换热）、导热（水蒸气渗 透）和辐射
三.照明和实际冷负荷之间的关系
❖ 图中：
❖ 灯具开启后，大部分 热量被蓄存起来； 随
着照明时间的延续，
蓄存的热量逐渐减少
开灯
关灯
时间(h)
❖ 关灯后，蓄存在结构
中的热量再逐渐放出
来成为房间冷负荷。
❖ 在计算空调负荷时，必须考虑围护结构的吸热、蓄热和 放热过程。
❖ 不同性质的得热量所形成的室内逐时冷负荷是不同的。 ❖ 在确定房间逐时冷负荷时，必须按不同性质的得热分别
❖ 图中表明： 实际冷 负荷的峰值大致比 太阳辐射热的峰值 少（约40%左右）， 而且，出现的时间 也迟于太阳辐射热 峰值出现的时间。
结论：
❖ 1.得热量转化为冷负荷过程中，存在着衰 减和延迟的现象。主要由围护结构和家俱 等蓄热能力决定的。
❖ 2.蓄热能力强，冷负荷衰减愈大，延迟时 间也愈长。
❖ 3.蓄热能力取决于热容量，热容量大，蓄 热能力大。
计算风压作用造成的空气渗透
（1）缝隙法
La=kla l
la ——每m长门窗缝隙，每h渗入房间的空气量；
l ——门窗缝隙总长度；
k ——主导风向不同情况下的修正系数
（2）换气次数法
当缺少足够的门窗数据系数时，对于有门窗
的维护结构数目不同的房间给出一定室外平均风 速范围的平均换气次数，通过换气次数即可求得 空气渗透量。
结论：围护结构的表面越粗糙，颜色越深， 吸收率越高，反射率越低。
2.半透明物体在太阳照射时
❖ 半透明物体对不同波长的太阳辐射的吸收， 反射和穿透有选择性。
❖ 结论：玻璃对可见光和波长为3μm以下的 短波红外线来说几乎是透明的，但却能有 效地阻止长波红外线辐射
❖ 玻璃属于半透明体：
围护结构外表面的热平 衡：壁体得热等于太 阳辐射热量（包括太 阳直射辐射，天空散 射辐射，地面反射辐 射），长波辐射得热 量（大气长波辐射、 地面长波辐射、环境 表面长波辐射）和对 流换热量之和。
❖ 室外空气综合温度，即综合表达了室外 空气温度、太阳辐射、围护结构外表面 与天空和周围物体之间的长波辐射，这 样一个综合热作用。
❖ 公式推导：
qout(tairtw)IQ L
out[(tair oIutQ oL ut)tw]
out(tztw)
tz
tair
I out
大家学习辛苦了，还是要坚持
则 v ∝△P
（3）对于门窗缝隙的空气渗透来说，介于孔口 出流和渗流之间，此时
v ∝△P1/1.5
所以，通过门窗缝隙的空气渗透量的计算式为：
La=vFcrack=al△P1/1.5 =Fd△P1/1.5 m3/h 式中： Fd——当量孔口面积; Fd =al
l ——门窗缝隙长度， a——实验系数，取决于门窗气密性
继续保持安静
三、夜间辐射
❖ 白天，长波辐射可忽略，夜间不可忽略 ❖ 经验值：对于垂直表面近似取QL=0，对
于水平面，取QL/aout=3.5—4.0℃
§4-3 建筑围护结构的热湿传递
一.通过围护结构的显热得热 二.通过围护结构的湿传递
一.通过围护结构的显热得热
❖ 包括两方面： ❖ 通过非透明围护结构的热传导；
二.空气渗透带来的得热
气体流动要消耗一定能量，即克 服一定阻力； 即
△P=RL+Z Pa
式中Z为局部阻力，与空气流动动
能成正比，即 Z=v2/2 △P≈Z≈v2/2
（1） 对于形状比较简单的孔口出流，
流速较高，流动多处于阻力平方区
v∝△P1/2
（2）对于渗流来说，流道断面细小而复杂，此
时可认为流动处于层流区，
围护结构最小蒸汽渗透阻值
在稳定条件下从围护结构内表 面算起，
1.计算第n层材料层外表面的温 度。
2.由计算出的温度查表对应出 第n层材料层的饱和压力。
3.计算在稳定条件下从围护结 构内表面算起，第n层材料层 外表面的水蒸汽压力。
4.如图：作出饱和水蒸气压力
和实际水蒸气压力曲线。
发生湿传递的后果
❖ 1.若围护结构内任一断面上的水蒸汽分 压力大于该断面温度所相应的饱和水蒸 汽分压力，则在此端面将有水蒸汽凝结；
（2）若蒸发过程是一个绝热过程，
则室内的总得热量并没有增加。空气 向水传递的热量为
Q=F（tr－trs） 式中：tr、trs －分别为空气干球温度、湿
球温度
这些热量全部用于水分的蒸发，湿地 面的散湿量为： W=Q/r 式中，r—水的汽化潜热，2450kJ/kg；
W=0.006(tr－trs)F kg/h
2）滞后冷负荷： 显热中的辐射成分不能立即转 化为冷负荷。 进入房间的辐射热要经过吸收、 反射、对流放热、辐射放热等多次过程才能最终 转化为对流热，被空气带走，形成冷负荷。
二. 瞬时得热与瞬时冷负荷的关系
❖ 结论： 任一时刻房间瞬时得热量的总和未 必等于同一时间的瞬时冷负荷。
瞬时日射得热量与冷负荷之间的关系：
❖ 3.围护结构的热容量愈大，滞后的时间就
愈长，波幅的衰减就愈大。
二.通过围护结构的湿传递
❖ 通过围护结构的湿传递与室内外水蒸气的 分压力有关，在稳定情况下，单位时间内 通过单位面积围护结构的水蒸气量w与两 侧空气中水蒸气压力差正比
W K V (P o u t P in)[kg/(S m 2)]
K V —比例常数，称为水蒸气渗透系数 P —水蒸气两侧分压力