建筑环境学第3章热湿环境-2
第三章 建筑热湿环境
第三章建筑热湿环境1、得热量某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量。
得热量包括：显热（对流换热和辐射换热）和潜热，它有正负之分，主要来源是：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。
2、冷负荷维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内除去的热量。
分为显热负荷和潜热负荷。
3、热负荷维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内加入的热量。
分为显热负荷和潜热负荷。
4、空气渗透由于室内外存在压力差，从而导致室外空气通过门窗缝隙和外围护结构上的其他小孔或洞口进入室内的现象，也就是所谓的非人为组织（无组织）的通风。
原因是由于建筑存在各种门、窗和其他类型的开口，室外空气有可能进入房间，从而给房间空气直接带入热量和湿量，并即刻影响到室内空气的温湿度。
计算负荷时仅考虑渗入空气。
目前常用方法是基于实验和经验基础上的估算方法，即：缝隙法和换气次数法1、简述得热量和冷负荷之间的关系。
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。
得热量转换为冷负荷一般要经过幅值上衰减、时间上延迟。
2、谐波反应法和冷负荷系数法的特点、共性、区别答：（1）两种方法的特点为：①使用谐波反应法求解冷负荷a 边界条件按傅里叶级数展开b 求对单元扰量的响应（a）把室内空气温度固定（b）给出常规室内热源的对流和辐射热的比例（c）各内表面的辐射热量的分配比例（d）给出常规建筑对常规扰量的各阶衰减倍数和延迟时间c 把对单元扰量的响应进行叠加求和②使用冷负荷系数法求解a 边界条件按等时间间隔离散b求对单元扰量的响应（a）把室内空气温度固定（b）把外扰通过围护结构形成的瞬时冷负荷表述为瞬时冷负荷温差（c）不计算房间蓄热特性的影响c 把对单元扰量的响应进行叠加求和（2）两种方法的共性为：二者没有实质的区别，只是处理手法的不同而已①针对相同类型的围护结构，两者计算结果基本相同②在一定程度上反应了得热和冷负荷之间的区别③把室内空气温度作为常数④对长波辐射做了简化处理⑤忽略了透过玻璃窗的日射在围护结构内表面之间的光斑的影响⑥对辐射造成的影响做了过多的简化⑦如果被研究的房间与这些假定差的比较远，所求得的冷负荷就有较大误差（3）两种方法的区别是：①边界条件的离散方法不同②是否考虑了房间内蓄热的影响③外窗日射冷负荷的计算（4）两种方法的计算精度差不多，但经多名专家计算结果表明：谐波反应法的精度一般较高。
建筑环境学笔记03
建筑环境学——李念平主编、化学工业出版社出版第一部分知识点总结第三章建筑热湿环境3.1湿热环境的基本概念影响建筑室内湿热状况的因素：室外气象条件、室内发热和产湿量、以及采暖和空调系统的运行方式。
内扰含有室内设备、照明、人员等室内热湿源外扰主要包括室外气候参数包括有室外空气温湿度、太阳辐射、风速、风向变化以及邻室的空气温湿度进入室内。
外扰和内扰对室内环境的作用形式包括有对流换热、导热和辐射。
得热量是某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量。
围护结构壁面的热等于太阳辐射热量、长波辐射换热量、和对流换热量之和。
太阳落在围护结构表面上的三种辐射：太阳直接辐射、天空散射辐射和地面反射辐射。
室外空气综合温度解释见第二章围护结构的热物性指标：导热系数、表面传热系数、辐射系数、蓄热系数、衰减度。
温室效应解释见第二章3.2建筑围护结构的热湿结构得热：指在外部气象参数作用下，由室外传到外围护结构内表面以内的热量、室内热源散发在室内的全部热量。
围护结构的凝露有两种：表面凝露和内部凝露影响水蒸气凝结及凝结成度的主要因素：室内外水蒸气分压力、内外表面分压力、内外表面温度以及材料渗透性能。
内表面温度取决于传热量、室内外温差及维护结构热阻。
防结露措施：材料层次布置应符合水蒸气难进易出原则（方案解释见65页）；设置隔气防潮层；设置通风间层或泄气沟道。
3.3以其他形式进入室内的热量和湿量室内热湿源一般包括：人体、设备和照明设施。
室内散湿形式：湿表面散湿、蒸汽散湿、人体散湿。
空气渗透：由于室内外存在压力差，从而导致室外空气通过门窗缝隙和外围护结构上的其他小孔或洞口进入室内的现象。
导致空气渗透量的室内外压力差一般为：风压、热压和室内正压。
（两季节分析见71页）空气渗透量估算方法：缝隙法和换气次数法3.4负荷与得热关系冷负荷：维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内除去的热量。
分为显热负荷和潜热负荷。
热负荷：维持室内空气热湿参数为恒定值时，在单位时间内需要的从室内加入的热量。
第3章 热湿环境2013
x T x T ]
4 sky sky 4 g g g
试算一个夜间的室外空气综合温度是多少？ 由于环境表面的长波辐射很难求得 ，因此往往采用 经验值。垂直面近似取Qlw=0 ，水平面取Qlw/αout =3.5～4.0℃。
23
3.2 建筑围护结构的 热湿传递与得热
3.2.1 通过非透光围护结构的显热 传递过程 3.2.2 通过透光围护结构的显热传 递过程 3.2.3 通过围护结构的湿传递
初始条件：t(x, 0) = f(x)
内表面长波辐射（可 线性化为一次方）
28
1。非透光维护结构的热平衡表达式 通过非透光围护结构导热而实际传入室 壁面得到的 t 内的热量Qwall,cond Q ( x ) | 短波辐射
wall,cond
3.2.1通过非透光围护结构的显热得热
x
30
3.2.1通过非透光围护结构的显热得热
2。通过非透光围护结构进入室内的显热量 基本物理过程分析
板壁内表面温度同时受室外气象条件、室内气温、室内 辐射热源和其它表面的温度影响，从而影响总传热量。
壁面与其它内表面的长波辐射 室外气象条件和室内气温对板壁传热量的影响比较确定， 容易求得
壁面对流散热
反射
吸收
10
3.1太阳辐射对建筑物的热作用
3.1.1围护结构外表面所吸收的太阳辐射
1。非透明围护结构外表面所吸收的太阳辐射
11
3.1.1围护结构外表面所吸收的太阳辐射
2。太阳辐射在透光围护结构中的传递过程 1 玻璃对辐射的选择性
玻璃对波长具有选择性的透过特性：3m以下波长几乎全部 透过，但却能阻隔3 m以上的长波红外线辐射——温室效应
《建筑环境学》习题部分参考答案【精选文档】
《建筑环境学》习题部分参考解答第二章 建筑外环境1. 为什么我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方并不严格遵守？答:太阳光在垂直面上的直射强度为θβcos cos ,⋅⋅=N z c I I ，对于地理位置的地区βcos ⋅N I 是不能人为改变的。
所以要使I c ，z 取最佳值，只有使θ尽可能小.在冬季，太阳是从东南方向升起，从西南方向落下,而坐北朝南的布局就保证了在冬季能最大限度的接收太阳辐射。
北方气候寒冷、冬夏太阳高度角差别大，坐北朝南的布局可以使建筑物冬季获得尽可能多的太阳辐射，夏季获得的太阳辐射较小。
但在南方尤其是北回归线以南,冬夏太阳高度角差不多,所以建筑物是否坐北朝南影响不太大.2. 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？答:大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选择性，它对太阳辐射几乎是透明体，直接接受太阳辐射的增温是非常微弱。
主要靠吸收地面的长波辐射而升温。
而地面温度的变化取决于太阳辐射和对大气的长波辐射。
因此,地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，地面温度决定了空气温度。
3。
晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？ 如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？答：有效天空温度的计算公式为:4144])70.030.0)(026.032.0(9.0[o d d sky T S e T T +--= 查空气水蒸气表，可知:t =25℃时，e d =31.67mbar查表2-2，T d =32。
2+273。
15=305.35 K,另外，T 0=25+273.15=298.15 K ∴ 计算得：T sky ＝100×（74.2－9。
4S ）1/4如果没有大气层，可以认为S ＝1,则计算求得：T sky ＝283.7 K4。
为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜?答：由于晴朗夜空的天空有效温度低,树叶表面与天空进行长波辐射，使得叶片表面温度低于空气的露点温度，所以出现结露或结霜现象。
建筑环境学课后习题(完整版)
课后习题答案第二章建筑外环境1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。
2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。
3.晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则tdp＝6℃-19℃，有效天空温度tsky＝7℃-14℃。
在某些极端条件下，tsky可以达到0℃以下。
如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。
4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。
如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。
建筑环境学课后习题完整版
课后习题答案第二章建筑外环境1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。
2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。
3.晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则tdp＝6℃-19℃，有效天空温度tsky＝7℃-14℃。
在某些极端条件下，tsky可以达到0℃以下。
如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。
4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。
如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。
第三章 建筑热湿环境
• 一层普通玻璃和一层low-e玻璃的光谱透射率 反射率
透射率
第二节 建筑围护结构的热湿传递
HGwind ,sol (SSGDi X s SSGdif )CsCn X wind Fwind
HGwind ,cond K wind Fwind (t a,out t a,in )
• 不同类型的透光围护结构的传热系数差别很大，类型相同，工艺
水平不同，传热系数的差别也很大
• low-e膜或low-e玻璃可以有效降低玻璃窗的总传热系数
第一节 太阳辐射对建筑物的热作用
• 低辐射玻璃（low-e玻璃）
第三章 建筑热湿环境
主要内容
• 建筑环境中重要的部分
• 第一节 太阳辐射对建筑物的热作用 • 第二节 建筑围护结构的热湿传递
• 第三节 以其他形式进入室内的热量和湿量
• 第四节 冷负荷与热负荷
• 第五节 典型负荷计算方法原理介绍
第三章 建筑热湿环境
• 建筑热湿环境是如何形成的？
• 外扰：室外气象参数、邻室的空气温湿度
• 玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热量：
HG glass ,a
Rout ( I Di aDi I dif adif ) Rout Rin
第二节 建筑围护结构的热湿传递
• 标准太阳得热量SSG
SSG I Di glass , Di I dif glass ,dif I Di ( Di Rout ( I Di a Di I dif a dif ) Rout Rin
第三章 建筑环境学热湿环境
高多少？
4.1 太阳辐射对建筑物的热作用 4.1.3 室外空气综合温度 3 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QL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。如果仅考虑对天空 的大气长波辐射和对地面的长波辐射，则有：
QL w[ xsky (T T ) xg g (T T )]
实际由内表面传入室内的热量 为： t Qenv ( x ) | x x 这部分热量将以对流换热和长 波辐射的形式向室内传播。 只有对流换热部分直接进入 空气。
x=0
x=
Qenv
3.2 建筑围护结构的热湿传递与得热 3.2.2 通过非透明围护结构的热传导
板壁各层温度随室外温度的变化
4.1 太阳辐射对建筑物的热作用 4.1.2 半透明物体对太阳光辐射的吸收反射和透过
阳光照射到双层半透 明薄层时，还要考虑两 层半透明薄层之间的无 穷次反射，以及再对反 射辐射的透过。 假定两层材料的吸 收百分比和反射百分比 完全相同，两层的吸收 率相同吗？
4.1 太阳辐射对建筑物的热作用 4.1.3 室外空气综合温度
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。 衰减和滞后的程度取决于围护结构的蓄热能力。
3.2 建筑围护结构的热湿传递与得热 3.2.2 通过非透明围护结构的热传导
均质板壁的一维不稳定导热过程
t t t t c x x x c x
4.1 太阳辐射对建筑物的热作用 4.1.2 半透明物体对太阳光辐射的吸收反射和透过
3 太阳辐射在玻璃中传递过程
玻璃对辐射的选择性
普 通 玻 璃 的 光 谱 透 过 率
《建筑热湿环境》课件
湿环境
1 湿度的影响
湿度对人体健康和建筑材料有着重要影响， 需要合理控制室内空气湿度。
2 室内空气湿度的控制
通过通风、空调和湿度控制设备等手段，可 以控制室内空气湿度，提供良好的湿环境。
3 湿度的测量方法
使用湿度计等工具可以准确测量室内湿度， 帮助评估建筑热湿环境。
4 利用建筑设计降低室内湿度
采用合适的建筑设计和材料选择可以帮助降 低室内湿度，提供舒适的湿环境。
在建筑计过程中， 需要充分考虑热湿环 境对建筑舒适度和节 能性的影响。
建筑节能与热湿环境
节能建筑的目标
节能建筑的目标是通过合理的 热湿环境设计和能源利用，减 少建筑能耗。
热湿环境的影响
热湿环境对建筑能耗有着直接 的影响，需要在设计中考虑节 能需求。
节能建筑的热湿环境 设计
采用绝缘材料、合理的通风和 空调系统等措施，可以实现节 能建筑的良好热湿环境。
参考文献
1. 张XX，施XX. 建筑热湿环境[M]. 上海：上海科技出版社，2008. 2. Smith A, Johnson B. Understanding Building Physics: Principles and Applications[J]. London: Taylor & Francis, 2013.
重要性
了解建筑热湿环境对于提供舒适的居住环境和设计节能建筑至关重要。
热环境
热平衡
热平衡是指建筑内的热量输入 和输出达到平衡状态，在此基 础上实现舒适的温度。
人体热舒适度
人体热舒适度受到环境温度和 湿度的影响，建筑设计应考虑 提供舒适的热环境。
降低室内温度的方法
通过建筑设计和热量控制技术， 可以降低室内温度，提供更舒 适的热环境。
第3章建筑热湿环境ppt课件
5. 室外温度谐波传至平壁内表面时的总衰减度和总相位延
迟 tz
o
n
D
0.9e 2 S1
n S2 Y1,w
S1 Y1,w S2 Y2,w
o
tz
n
Sm Ym1,w Ym,w w
4
4－8
4.1 影响室内热环境的物理因素
4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度
1. 大气透明度
大
大气质量：m
反应日射强度到达 表面的路程大小
IN = I0 P m
m = L’/L = 1/sin
为什么太阳高度角 接近0º和90º时垂直 面的日射量都小？
大
4－9
4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度
w ( t ww ) s I I y
ww
w ( t z w
4－16
4. 室外空气综合温度
tw
+
td(I)
=
tz
室外空气温度 当量空气温度 室外空气综合温度
Iy/w工程处理：
tz tw
sI
w
垂直面： Iy/w = 0；
水平面： Iy/w = 3.5～4.0℃。
如果忽略围护结构外表
面与天空和周围物体之
的物理因素
计算方法
人体生理学 和心理学
热湿环境 评价
合太 温阳 度辐
射 与 综
构非 的透 热明 工体 性围 能护
结
构半 的透 热明 工体 性围 能护
结
非稳光 稳定学 定特特 特性性 性
得热负荷概念
稳定计算方法 冬夏
谐波反应法 围护结构负荷
冷负荷系数法 人,照明,设备 空气渗透负荷
湿 量 计 算
生心热 理理舒 学学适 基基性
《建筑环境学》试题库(1)
《建筑环境学》题库——填空题第一章绪论1.目前人们希望建筑物能够满足的要求包括: 安全性、功能性、舒适性、美观性。
2.人类最早的居住方式: 巢居和穴居。
3、建筑与环境发展过程中面临的两个问题是: 如何协调满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾和研究和掌握形成病态建筑的原因。
4、建筑环境学的三个任务是: 了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境、了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的、掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。
第二章建筑外环境1.地球绕太阳逆时针旋转是公转, 其轨道平面为66.5度。
2、赤纬是太阳中心与地球中心与地球赤道平面的夹角, 一般为23.5～－ 23.5度之间, 向北为正, 向南为负3.地方平均太阳时是以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间的计时方式。
4.真太阳时是当地太阳位于正南向的瞬时为正午12时的计时方式。
5.经国际协议, 以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。
6.经国际协议, 把全世界按世界经度划分为24时区, 每个时区包含地理经度15度。
以本初子午线东西各7.5度为零时区, 向东分12时区, 向西也分为12时区。
7、每个时区都按照它的中央子午线的平均太阳时为计时标准, 称为该时区的标准时。
8、当地时间12时的时角为0, 前后每隔1小时, 增加15度。
9、北京时间等于世界时加上8小时10、太阳位置是地球上某一点所看到的太阳方向, 常用太阳高度角和方位角来表示。
11.太阳高度角是太阳方向与水平线的夹角。
12.太阳方位角是太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
13.影响太阳高度角和方位角的因素有: 赤纬（季节的变化）、时角（时间的变化）、纬度（观察点所在位置）。
14.太阳常数一般取I0=1353 W/㎡。
15.大气透明度越接近1, 大气越清澈, 一般取为0.65～0.75。
16.对于北京来说, 法向夏季总辐射热量最大。
17、对于郑州来说, 水平面上夏季总辐射热量最大。
建筑环境学_吕洁_建筑热湿环境_OK
显热
对流得热 （如室内 热源的对 流散热、 围护结构 内表面与 室内空气 之间的对 流换热）
辐射得热 （如透过 窗玻璃进 入室内的 太阳辐射 、照明灯 具的辐射 得热）
由于围护结构本身存在的 热惯性，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
5
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
一、围护结构外表面 所吸收的太阳辐射热 1.不透明物体对太 阳辐射的吸收
其中一部分以对流和辐射的形式 传入室内，成为房间得热
一部分也以对流和辐射的形式但 散到室外，不成为房间得热
31
§2 建筑围护结构的热湿传递与得热
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；
玻璃层间：充空气、氮、氩、 氪等或有真空夹层；
玻璃层数：单玻、双玻、三玻 等；
n
1 2 1 12
两层半透明薄层的总反射率为：
1
2 1
2
n0
1 2
n
1
2 1
2
1 12
第一、二层半透明薄层的总吸收率分别为：
c1
11
12 1- 12
c2
1 2 1 12
11
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
空气-半透明薄层界面的反射百分比r与射线的入射角和波长 有关，其关系式为：
r
I I
1 2
Tin,air
27
§2 建筑围护结构的热湿传递与得热
Qwall,cond=HGwall-△Qwall
实际传热量
得热
得热与实际传 热量的差值
由室外气象 条件与室内 气温决定
由于室内其他表 面温度与空气温 度不同及室内辐 射源存在而造成
建筑热湿环境.ppt
§1 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热
1.非透光围护结构
不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都 是全部吸收，而白色表面可以反射几乎90％的可见光。
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。
反射
吸收
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
galss
10 1 r2 r 2n 10 2n
n0
10 1 r2 1 r 2 1 0 2
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
两层半透明薄层的总透过率为：
galss
1 2
n0
1 2
n
1 2 1 12
空气的平均折射指数n=1.0；
在太阳光谱范围内，玻璃的平均折射指数n=1.526。
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
射线单程通过半透明薄层的吸收百分比 0
对应其波长的材料的消光系数 K
射线在半透明薄层中的行程L
取决于：
半透明薄层对太阳辐射的吸收现象与大气层对太阳光辐射的吸 收规律相同，即不同波长的辐射按指数关系衰减：
低透low-e玻璃
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
玻璃的吸收百分比a0 :
单层玻璃窗
入射
单程通过的吸收率
1
A
反射率 r
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
C
(1 -r
2
)
(1
-a
o
2
)
r
(1 -r
)(1 -a
o
4
)
r
建筑环境学(3)
白石子屋面
油毛毡屋面
0.62
0.86
水泥瓦屋面 暗灰
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：
单层半透明层中的光的行程
对流得热
显热
得 热
潜热
辐射得热
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。
§３-１ 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；
不仅考虑了来自太阳对围护结构的短波 辐射，而且反映了围护结构外表面与天 空和周围物体之间的长波辐射。
有时这部分长波辐射是可以忽略的，这 时式就简化为
t z tair
I out
例:tz=30+0.73*800/23.3=55℃
三、夜间辐射
围护结构外表面与环境的长波辐射换热包括大 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。如果仅考虑对天空的大 气长波辐射和对地面的长波辐射，则有：
HGwall = HGwall,conv + HGwall,lw
ain[t ( , ) ta ,in ( )] ar , j [t ( , ) ta ,in ( )]
j 1 m
=
HG——得热，W/m2
建筑环境学第3章热湿环境-2
当量温差法 1946 USA
负荷计算法
谐波分解法 1950s USSR
1967 Canada 反应系数法
谐波反应法
冷负荷系数法
冷负荷温差法
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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
对应离散系统，拉普拉斯变换转化为Z变换
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。把外扰分解为余弦波，分别求出每个正(余) 弦波外扰的室内响应，并进行叠加。
36
反应系数法原理图示(1)
热量比例
设
1
备
得热 负荷
使
0 .8
用
1
0 .6
得热：Q(t)－－输入干扰
小
0 .4
负荷：CLQ(t)－－响应
长波 辐射
对流换热
室内表面 对玻璃的 长波辐射
3
通过透光围护结构的得热
H w,c G in o K n d w d F i w n ( t ia d ,o n u d ta ,it) n
通过玻璃板壁的传 热得热，忽略了玻
璃的热惯性
透过玻璃的日射得 热
通过玻璃窗的得热
得热与玻璃窗的 种类及其热工性能有 重要的关系。
DOE2、EnergyPlus(美国)、HASP(日本)、ESP(英国) DeST(中国，清华)
24
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： Q＝KFT
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
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注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！
•
热与冷负荷的关系
冷负荷的本质是通过某个设定温度下整个房间的热 平衡算出来的，综合了各种因素作用的一个综合值；
与得热不同的是，不存在灯光造成的负荷、人员造 成的负荷……的概念。例如冬天室内有可能是热负荷 也有可能是冷负荷，而灯光和人员有降低热负荷的影 响，也可能是导致冬季还有冷负荷的原因，但只有跟 围护结构散热综合起来才能得到负荷；
•导热和 自然对 流换热
•长 波辐 射
•长波辐射
•对流换热
•室内表面 对玻璃的 长波辐射
•
通过透光围护结构的得热
•通过玻璃板壁的传 热得热，忽略了玻
璃的热惯性
•透过玻璃的日射 得热
•通过玻璃窗的得热
• 得热与玻璃窗的 种类及其热工性能有 重要的关系。
•
通过透光围护结构的日射得热
——日射透过＋吸热
Part 1: 透过单位面积玻璃的太阳辐射得热
Part 2: 玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热
原理：玻璃吸热后会向内、外两侧散热 成立的条件：如果内外气温一样
总得热：HGwind, sol＝HGglass, + HGglass,a
•
通过透光围护结构的日射得热
由于玻璃品种繁多，每个进行单独计算很麻烦
•太难求解了！
•初始条件： •其中内表面长波辐射：
•
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
•当量温差法 •1946 USA
•负荷计算法 •谐波分解法 •1950s
USSR
•1967 Canada •反应系数法
•谐波反应法
•冷负荷系数法
如果把潜热负荷表示为单位时间内排除的水分，则又可称作 湿负荷。
热负荷：
维持室内空气热湿参数为某恒定值时，在单位时间内向室内 加入的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。
如果只控制室内温度，则热负荷就只包括显热负荷。
冷热负荷的大小与去除负荷的方式有关
送风方式还是辐射方式？
•
负荷的大小与去除或补充热量的
辐射板空调的负荷偏大
如果追求的是舒适性相同，哪一个负荷更大？
•
总负荷与除热量
总负荷
•总负荷＝热源总得热＋窗总得热＋ 渗透风得热＋墙体实际传热
室内空气参数变化时，采用“除热量”来描 述需要排除的热量。显热除热量为：
•除热量比冷负荷少了一个空 气增温需要的热量
•
典型负荷计算方法原理介绍
非均匀板壁的不稳定传热: •第三类边界条件：
室内外气温不一样，采用 标准玻璃的太阳得热量
SSG求得的HGwind,sol部分
与实际情况存在偏差 玻璃实际表面温度变化
带来偏差 •
4. 冷负荷与热负荷
Cooling load & Heating load
•
冷负荷与热负荷
冷负荷：
维持室内空气热湿参数为某恒定值时，在单位时间内从室内 除去的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。
当室内空气参数在改变的过程中，负荷还受空气与家 具、内壁面热容的影响。
•
•室内表面与空气的热平衡关系示• 意
室内空气的热平衡关系(空气参数恒定)
排除的对流热＝室内热源对流得热 ＋ 壁面对流换热＋渗透得热
•
室内热源对流得热
室内热源总得热＝ 室内热源对流得热 ＋向室内表面的长波辐射＋向室内表面的短波辐射
可利用对标准玻璃的得热 SSGDi 和 SSGdif 进行修正 来获得简化计算结果：
•实际照射面积 比
•窗的有效面积系 数
•玻璃的遮挡系数 •遮阳设施的遮阳系数
•
通过透光围护结构的得热
通过透光外围护结构的瞬态总得热量 ＝传热得热量＋日射得热量
上述得热量与通过透光围护结构实际进入室内的 热量之间有差别
•冷负荷温差法
•
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
DOE2、EnergyPlus(美国)、HASP(日本)、ESP(英国) DeST(中国，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： Q＝KFT
进入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时 间上存在延迟。
•
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：负荷＝对流部分 辐射：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？如果热容为0呢？ 如果内表面完全绝热呢？
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
建筑环境学第3章热湿环 境-2
2020年7月12日星期日
•内百页
•无通风
•有通风
•
通过玻璃窗的长波辐射???
夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量
采用 low- 玻璃可 减少夜间辐射散热
通过玻璃窗的温
差传热量和天空长 波辐射的传热量可 通过各层玻璃的热 平衡求得
•
壁面对流得热
•Qwall,cond
通过围护结构的导热量 ＋本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热
＝ 壁面对流换热 ＋本壁面向空调辐射板的辐射 ＋本壁面向其他壁面的长波辐射 ＋本壁面向热源的辐射
•
房间空气热平衡的数学表达式
对长波辐射项进行了线性化而导出
•房间的总冷负荷
•得热和冷负荷 •的差值
•得热定义与实际 •传热量的差值
方式有关
• 冷辐射板空调需要去除 的热量除了进入到空气中 的得热量外，还包括部分 贮存在热表面上的得热量
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。
•
各种得热进入空气的途径
潜热得热、渗透空气得热
得热立刻成为瞬时冷负荷
通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热 、室内显热源散热
对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷 辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式
•房间的各种得热
•二者之和就是从壁 面实际获得的对流热
量 •
讨论：采用辐射板空调的负荷
在室内空气参数相同的情况下，采用辐射板空 调的负荷比送风空调负荷大还是小？
以夏季为例
外围护结构的内表面温度降低 ——导致室外向室内传热增加
室内表面（家具、墙面）温度降低 —— 空调系统需要带走的热量增加
结论