建筑热物理基础1
建筑物理重点知识
建筑物理重点知识一、概述建筑物理是研究建筑环境中物理现象的一门学科，主要包括建筑热学、建筑光学和建筑声学等方面的知识。
这些知识对于建筑设计、施工和运行管理等方面都具有重要的指导意义。
二、建筑热学重点知识1. 传热方式：导热、对流、辐射是三种主要的传热方式。
导热是指物体内部或不同物体之间直接的热传递；对流是指气体或液体的流动过程中热量的传递；辐射是指物体通过电磁波传递能量的过程。
2. 传热系数：传热系数是表示材料传热性能的一个重要参数，它反映了材料在单位时间内通过单位面积传递的热量。
对于建筑物的围护结构，传热系数越大，说明材料的保温性能越差。
3. 隔热设计：在建筑设计过程中，为了减少室内外的热量传递，需要进行隔热设计。
常见的隔热设计方法包括设置隔热层、采用高反射材料等。
三、建筑光学重点知识1. 光的性质：光具有直线传播、反射、折射等性质。
在建筑设计过程中，光的性质对室内光线分布、采光效果等具有重要影响。
2. 光的反射和折射：在建筑设计过程中，利用光的反射和折射可以创造出丰富的光影效果。
例如，利用镜面反射可以增强室内的光线效果，利用玻璃的折射可以创造出梦幻般的光影效果。
3. 采光设计：在建筑设计过程中，合理的采光设计可以提高室内光线的质量和舒适度。
常见的采光设计方法包括设置天窗、利用窗户等。
四、建筑声学重点知识1. 声音的传播：声音是通过空气、固体和液体等介质传播的。
在建筑设计过程中，需要考虑声音的传播方式和传播距离，以避免噪音干扰和回声等问题。
2. 吸声材料：吸声材料可以吸收声音的能量，减少声音的反射和传播。
在建筑设计过程中，可以利用吸声材料来改善室内音质和减少噪音干扰。
3. 隔声设计：在建筑设计过程中，为了减少室内外的声音传递，需要进行隔声设计。
常见的隔声设计方法包括设置隔声墙、采用隔声门窗等。
五、总结建筑物理是建筑设计过程中不可或缺的一门学科，它涉及到建筑环境的各个方面。
掌握建筑物理的重点知识，对于提高建筑设计的质量和舒适度具有重要意义。
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。
建筑物理复习建筑热工学
第一篇 建筑热工学第1章 建筑热工学基础知识1.室内热环境构成要素：室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度构成;2.人体的热舒适①热舒适的必要条件：人体内产生的热量=向环境散发的热量;m q ——人体新陈代谢产热量e q ——人体蒸发散热量r q ——人体与环境辐射换热量 c q ——人体与环境对流换热量②充分条件：所谓按正常比例散热,指的是对流换热约占总散热量的25-30% ,辐射散热约为45-50%,呼吸和无感觉蒸发散热约占 25-30%;处于舒适状况的热平衡,可称之为“正常热平衡”; 注意与“负热平衡区分” ③影响人体热舒适感觉的因素：1.温度；2.湿度；3.速度；4.平均辐射温度；5.人体新陈代谢产热率；6.人体衣着状况;3.湿空气的物理性质①湿空气组成：干空气+水蒸气=湿空气②水蒸气分压力：指一定温度下湿空气中水蒸气部分所产生的压力; ⑴未饱和湿空气的总压力：w P ——湿空气的总压力Pa d P ——干空气的分压力Pa P ——水蒸气的分压力Pa⑵饱和状态湿空气中水蒸气分压力：s P ——饱和水蒸气分压力注：标准大气压下,s P 随着温度的升高而变大见本篇附录2;表明在一定的大气压下,湿空气温度越高,其一定容积中所能容纳的水蒸气越少,因而水蒸气呈现出的压力越大;③空气湿度：表明空气的干湿程度,有绝对湿度和相对湿度两种不同的表示方法;⑴绝对湿度：单位体积空气所含水蒸气的重量,用f 表示g/m 3;饱和状态下的绝对湿度则用饱和水蒸气量max f g/m 3表示;⑵相对湿度：一定温度,一定大气压力下,湿空气的绝对湿度f,与同温同压下饱和水蒸气量max f 的百分比：⑶同一温度T 下,,因此,相对湿度又可表示为空气中水蒸气P ——空气的实际水蒸气分压力 Pa ；s P ——同温下的饱和水蒸气分压力 Pa;注：研究表明,对室内热湿环境而言,正常湿度范围大概在30%~60%;④露点温度：露点温度是在大气压力一定,空气含湿量不变的情况下,未饱和空气因冷却而达到饱和状态的温度;用d t ℃表示;4.室外热湿环境是指作用在建筑物外围护结构上的一切热湿物理量的总称;构成要素：空气温度、空气湿度、太阳辐射、风、降水等;5.建筑围护结构传热的基本知识热量传递的三种基本方式：导热、对流和辐射;①导热：指物体中温差时,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;⑴热流密度：单位时间内,通过等温面上单位面积的热量;设单位时间内通过等温面上微元面积d F 的热量为d Q ,则热流密度q 表示为：W/m 2 积分形式为：d d Q q F = 或者 d FQ q F =⎰ W如果热流密度在面积F 上均匀分布,单位时间内通过导热面积F 的热量Q 或称热流量为：Q q F =⑵傅里叶定律：1822年,法国物理学家Fourier 发现,均质物体内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比,即W/m 2 式中的λ成为导热系数,恒为正值;;沿n 方向温度增加,tn∂∂为正,则q 为负值,表示热流沿n 的反方向; ⑶影响导热系数λ的因素：物质种类、结构成分、密度、湿度、压力、温度等; ②对流换热：空气沿围护结构表面流动时,与壁面之间所产生的热交换过程;这种过程既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空气分子与壁面分子间的导热过程;注意：对流传热只发生在流体之中,它是因温度不同各部分流体之间发生相对运动互相掺合而传递热能的;⑴表面的对流换热量可以利用其中,c q ——对流换热强度,W/m 2c α——对流换热系数,W/m 2·Kt ——流体的温度,℃θ——固体表面的温度,℃⑵影响因素：对流换热的强弱主要取决于层流边界层热量交换情况;还与流体运动的原因及运动情况、流体与固体间温差、流体的物理性质、固体壁面的形状、大小及位置等因素有关;③辐射传热：辐射传热指依靠物体表面向外发射热射线能产生显著热效应的电磁波来传递能量的现象;与导热和对流在机理上有本质区别,它是以电磁波传递热能的;⑴特点：①发射体热能变为电磁波辐射能,被辐射体将所接收的辐射能转换成热能;凡温度高于绝对零度0K 的物体,都能发射辐射热;②由于电磁波能在真空中传播,所以物体依靠辐射传热时,不需要与其他物体直接接触,也无需任何中间媒介;⑵辐射换热量计算：牛顿公式其中,r q ——对流换热强度,W/mr α——对流换热系数,W/m 2·K1θ、2θ——两辐射换热物体的表面温度℃⑶物体辐射分类：按物体辐射光谱特性,可分为黑体、灰体和选择辐射体或称非灰体三大类;6.围护结构的传热过程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; 1.表面吸热：内表面从室内吸热冬季,或外表从室外空间吸热夏季; 2.结构本身传热：热量由高温表面传向低温表面;3.表面放热：外表面向室外空间散发热量冬季,或内表面向室内散热夏季;第2章 建筑围护结构的传热计算与应用根据建筑保温与隔热设计中所考虑的室内外热作用的特点,可将室内外温度计算模型归纳为如下两种： 恒定热作用：室内和室外温度在计算期间不随时间而变化;这种计算模型通常用于采暖房间冬季条件下的保温与节能;周期热作用：根据室内外温度波动的情况,又可分为单向周期热作用和双向周期热作用两类;前者通常用于空调房间的隔热与节能设计,后者则用于自然通风房间的夏季隔热设计;1.稳定传热过程定义：温度场不随时间变化的传热过程; 一维稳定传热特征：1通过平壁的热流强度q 处处相等;只有平壁内无蓄热现象,才能保证温度稳定,因此就平壁内任一截面而言,流进与流出的热量必须相等; 2同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线关系;由x d q dxθλ=-知,当x q =常数时,若视λ不随温度而变,则有d dxθ=常数,各点温度梯度相等,即温度随距离的变化规律为直线;2.平壁的热阻建筑热工中的“平壁”不仅是指平直的墙体,还包括地板、平屋顶及曲率半径较大的穹顶、拱顶等结构;热阻是表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量;同样的温差条件下,热阻越大,通过材料的热量越少,围护结构的保温性越好;要想增加热阻,可增加平壁厚度,或采用导热系数较小材料; ①单层匀质平壁的导热和热阻：ennnd R θθλ-==+++结论：多层平壁的总热阻等于各层热阻之和,即1R R R =+③组合壁的导热和热阻：组合壁的平均热阻应按下式计算：00,nnF F R ⎤⎥+式中,R ——平均热阻；0F ——与热流方向垂直的总传热面积；12,,n F F F ——按平行于热流方向划分的各个传热面积； 0,10,20,,,n R R R ——各个传热面部位的传热阻；i R ——内表面换热阻,取 m 2·K/W ； e R ——外表面换热阻,取 m 2·K/W ；ϕ——修正系数,见表2-1;④封闭空气间层的热阻建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构的保温层;空气层中的传热方式有：导热、对流和辐射;其中：主要是对流换热和辐射换热; 封闭空气层的热阻取决于间层两个界面上的边界层厚度和界面之间的辐射换热强度;与间层厚度不成正比例增长关系;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;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; ②在间层壁面涂贴辐射系数小的反射材料铝箔等 ③实际设计计算中可查表2-4得空气间层的热阻R ag3.平壁内部温度的计算①平壁的稳定传热过程：内表面吸热、材料层导热、外表面放热;00()11i ei ei e iet t t t q K t t dR αλα--===-++∑②平壁内部温度计算：根据稳定传热条件：i e q q q q λ===得出： 1.内表面温度： 0()ii i i e R t t t R θ=-- 2.多层平壁内任一层的内表面温度m θ：()e i m j ji i m t t R R R t -+-=∑-=011θ3. 外表面层的温度e θ可写成：0()e e e i e R t t t R θ=+- 或 00()ee i i e R R t t t R θ-=-- 注：1稳定传热条件下,当各层材料的导热系数为定值时,每一层材料内的温度分布是一条直线;这样,多层平壁内温度的分布成一条连续的折线; 2材料的热阻越大,温度降落越大;4.建筑保温与节能计算了解建筑物耗热量计算 建筑采暖耗煤量5.周期性不稳定传热①谐波热作用下的传热特征：1室外温度、平壁表面温度、内部任一截面处的温度都是都是周期相同的谐波动； 2从室外到平壁的内部,温度波动的振幅逐渐减小,即e ef if A A A >>;建筑热工学中,把室外温度振幅e A 与由外侧温度谐波热作用引起的平壁内表面温度振幅之比称为温度波的穿透衰减度,也称为平壁的衰减倍数,用0ν3从室外空间到平壁内部,温度波动的相位逐渐向后推延,即if φ<;壁体的热惰性;衰减和滞后的程度取②谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标 1材料的蓄热系数意义：半无限厚物体在谐波热作用下;材料蓄热系数越大,其表面温度波动越小;密度大的重型材料或结构蓄热性能好、热稳定性好;当围护结构中某层是由n nnS F F +++2材料层的热惰性指标:表征材料层受到波动热作用后,背波面上温度波动剧烈程度的一个指标,也是说明材料层抵抗温度波动能力的一个特性指标,用D 表示;其大小取决于材料层迎波面的抗波能力和波动作用传至背波面时所受到阻力;1n S D D =+空气的蓄热力系数S 为0,D 值为0; R S③D越大,说明温度波在其间的衰减越快,;③材料层表面的蓄热系数它与材料蓄热系数的物理意义是相同的,一般两者在数值上也可视为相等; 计算方法：沿着与热流相反的方向,依照围护结构的材料分层,逐层计算如图; 各层内表面蓄热系数计算式采用如下通式：注：如某层厚度较大 1.0D ≥,则该层的Y S =,内表面的蓄热可从该层算起,后面各层就可不再计算;6.建筑隔热设计控制指标计算①隔热设计标准：,应满足下式要求： 内表面最高温度maxi θ⋅直接反映围护结构的隔热性能,关系着人体辐射散热;②室外综合温度：围护结构隔热主要隔的是室外综合温度;围护结构外表面受到3种不同方式热作用： 1．太阳短波辐射；2．室外空气换热；3．围护结构外表面有效长波辐射的自然散热;可将三者对外围护的共同作用综合成一个单一的室外气象参数——“室外综合温度”sa t ：max e t ⋅max e θ⋅夏季室外计算温度s ρ——围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数表2-8；I ——太阳辐射强度； 1rt ——外表面有效长波辐射温度,粗略计算可取：屋面——℃,外墙——℃; 注：一般围护结构隔热设计中仅考虑前两项 式中s e Iρα值又叫做太阳辐射的“等效高温”或“当量温度”;表示围护结构外表面所吸收的太阳辐射热对室外热作用提高的程度;它对室外综合温度影响很大;第三章建筑保温与节能1. 围护结构的保温构造类型保温构造分类：单设保温层、封闭空气间层、保温与承重合二为一、混合型构造;①单设保温层用导热系数很小的材料做保温层而起保温作用;由于不要求保温承重,选择的灵活性较大;②封闭空气间层围护结构中的空气层厚度,一般以4~5厘米为宜;间层表面最好采用强反射材料如铝箔;为了提高反射材料的耐久性,还应采取涂塑处理等保护措施;③保温与承重相结合材料的导热系数小,机械强度满足承重要求;保温与承重相结合：空心板、空心砌块、轻质实心砌块等,既能载重又能保温;④混合型构造当单独用某一种方式不能满足保温要求,或为达到保温要求而造成技术经济上不合理时,采用复合构造;例如,既有实体保温层,又有空气层和承重层的外墙或屋顶结构;第四章 建筑围护结构的传湿与防潮1.建筑围护结构的传湿①等温吸湿曲线：呈“S ”型,低湿度时为单分子吸湿；中湿度时为多分子吸湿；高湿度时为毛细吸湿; 可见,材料中的水分主要以液态形式存在;材料的吸湿湿度在相对湿度相同的条件下,随温度的降低而增加 ②围护结构中的水分转移： 1水分转移的动力：当材料内部存在压力差分压力或总压力、湿度材料含湿量差和温度差时,均能引发材料内部所含水分的迁移;2材料中包含的水分可以三种状态存在：气态水蒸气、液态液态水和固态冰; 3材料内部可迁移的水的两种状态：1.以气态的扩散方式迁移；2.以液态水分的毛细渗透方式迁移; 4稳态下水蒸气渗透过程的计算与稳定传热的计算方法完全相似： 如图：在稳态条件下通过围护结构的水蒸气渗透量渗透强度,与室内外1 ω——0H ——围护结构的总水蒸气渗透阻,/g ；i P ——室内空气的水蒸气分压力,Pa ；e P ——室外空气的水蒸气分压力,Pa;2式中,m d ——任一分层的厚度；m μ——任一分层材料的水蒸气渗透系数g/;水蒸气的渗透系数是1m 厚的物体,两侧水蒸气分压力差为1Pa,1h 内通过1m 2面积渗透的水蒸气量;意义：水蒸气的渗透系数μ表明了材料的透气能力,与材料的密实程度有关,材料的孔隙率越大,透气性就越强;水蒸气的渗透阻H 是围护结构或某一材料层,两侧水蒸气分压力差为1Pa,通过1m2面积渗透1g 水蒸气所需要的时间;注：由于围护结构内外表面的湿转移阻i H e H ,与结构材料层的蒸汽渗透阻本身相比是很微小的,所以在计算总的蒸汽渗透阻时可以忽略不计;这样围护结构内外表面的水蒸气分压力可以近似取为i P 和e P ;围护结构内任一层内界面的水蒸气分压力可由下式计算：其中m=2,3,4……n 3式中,1jj H=∑——从室内一侧算起,由第一层至第m-1层的水蒸气渗透阻之和;③围护结构内部冷凝的检验:冷凝危害：①当水蒸气接触结构表面时,若表面温度低于露点温度,水汽会在表面冷凝成水;表面冷凝水将有碍室内卫生,某些情况下还将直接影响生产和房间的使用;②水蒸气通过围护结构时,在结构内部材料的孔隙中冷凝成水珠或冻结成冰,这种内部冷凝现象危害更大,是一种看不见的隐患;③内部出现冷凝水,会使保温材料受潮,材料受潮后,导热系数增大,保温能力降低；此外,由于内部冷凝水的冻融交替作用,抗冻性差的保温材料便遭到破坏,从而降低结构的使用质量和耐久性; 辨别围护结构内部是否会出现冷凝现象,可按以下步骤进行：1根据室内外空气的温湿度t 和ϕ,确定水蒸气分压力i P 和e P ,然后按照上节3式计算围护结构各层的水蒸气分压力,并作出“P ”分布线;对于采暖房屋,设计中取当地采暖期的室外空气平均温度和平均相对湿度作为室外计算参数;2根据室内外空气温度i t 和e t ,确定各层温度,并按照附录2作出相应的饱和水蒸气分压力“s P ”的分布线; 3根据“P ”和“s P ”线是否相交来判断围护结构内部是否出现冷凝现象,如图;注：实践和理论表明,在水蒸气渗透的途径中,如材料的水蒸气渗透系数出现由大变小的界面,因水蒸气至此遇到较大的阻力,最易发生冷凝现象,习惯上把这个最易出现冷凝,而且凝结最严重的界面,称为围护结构内部的“冷凝界面”;冷凝强度：当出现内部冷凝时,冷凝界面处的水蒸气分压力已经达到该界面温度下的饱和水蒸气分压力,s c P ;设由水蒸气分压力较高一侧空气进到冷凝界面的水蒸气渗透强度为1ω,从界面渗透分压力较低一侧空气的水蒸气渗透强度为ω,两者之差即是界面处的冷凝强度c ω,如图;2.建筑围护结构的防潮①防止和控制表面冷凝一、正常湿度的采暖房间尽可能使围护结构内表面附近的气流畅通,家具,壁柜等不宜紧靠外墙；供热设备放热不均,引起围护结构内表面温度波动,出现周期性冷凝时,应该在围护结构内表面采用蓄热特性系数较大材料;二、高湿房间一般指冬季相对湿度高于75%的房间间歇性高湿条件的房屋,内表面设防水层SWA 高吸水树脂；连续性高湿条件房屋,设置吊顶将水引走；加强屋顶内表面附近通风;三、防止地面泛潮②防止和控制内部冷凝一、合理布置材料层的相对位置原则：材料层次的布局应尽量在水蒸气渗透的通路上做到“进难出易”;如中图;前面提到的USD屋面,也是进难出易的原则设计的,如图;二、设置隔汽层针对具体构造方案中,材料层的布置往往很难完全符合“进难出易”原则的要求;可在保温层蒸汽流进入一侧设置隔汽层如图;三、设置通风间层或泄气沟道针对设置隔汽层虽然能改善围护结构内部的湿状况,但其质量在施工和使用过程中不易保证,且会影响房屋建成后结构的干燥程度;对高湿度房间可采用设置通风间层和泄气沟道的方法如图;四、冷侧设置密封空气层在冷侧设一空气层,可使处于较高温度侧的保温层经常干燥,此空气层也叫做引湿空气层,其作用称为收汗效应;第五章建筑防热与节能★在防热设计中,隔热和通风是主要的、同时也必须将窗口遮阳、环境绿化一起加以综合考虑;1.屋顶与外墙的隔热设计一、屋顶隔热——南方炎热地区,日晒时数和太阳辐射强度以水平面为最大,基本上分为实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶、通风间层隔热屋顶、阁楼屋顶三类;此外还有植被隔热屋顶、蓄水屋顶、加气混凝土蒸发屋面、淋水玻璃屋顶、成品隔热板屋顶等;1.实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶如图,实体材料层屋顶a-c, 空气间层隔热屋顶d-f为提高材料的隔热能力,最好选用λ和α的值都比较小的材料,同时还要注意材料的层次排列排列次序不同也影响结构衰减的大小实体材料层屋顶a-c;为了减轻屋顶自重,可采用空心大板屋面,利用封闭空气间层隔热;为减少屋顶外表面太阳辐射热的吸收,还应选择浅色屋顶外饰面f涂了层无水石膏;2.通风屋顶优点：有利于隔热和散热下图为其几种构造方式;3.阁楼屋顶这种屋顶通常在檐口、屋脊或山墙等处开通气孔,有助于透气、排湿和散热;提高阁楼屋顶隔热能力措施：加强阁楼空间的通风是一种经济而有效的方法如加大通风口面积,合理布置通风口位置等;通风阁楼的通风形式常有如图：a山墙上开口通风；b檐口下进气屋脊排气；c屋顶设置老虎窗户通风等;4.植被隔热屋顶特别适合于夏热冬冷地区的城镇建筑;原因：植物的光合作用将热能转化为生化能；蒸腾作用增加蒸发散热；培植基质材料的热阻与热惰性;无土种植,有土种植;无土种植是采用膨胀蛭石作培植基质,它是一种密度小、保水性强、不腐烂、无异味的矿物材料;宜于选用浅根植物；种植草被要简单得多;无土种植草被屋顶的内表面最高温度低；内表面温度波幅小,热稳定性较好；内表面大部分时间低于人体表面温度,是良好的散热面；屋顶外表面辐射吸收率低,外表面温度低,对环境的长波辐射热少;5.蓄水屋顶在南方地区使用较多,有蓄水屋顶、淋水屋顶和喷水屋顶等不同形式;原理：利用水在太阳光的照射下蒸发时需要大量的汽化热,从而大量消耗到达屋面的太阳辐射热,有效地减弱了经屋顶传入室内的热量,相应地降低了屋顶内表面的温度;隔热性能与蓄水深度密切相关;蓄水屋顶的水层深度,从白天隔热和夜间散热的作用综合考虑,宜3-5cm;水面上敷设铝箔或浅色漂浮物,或种植漂浮植物水浮莲、水葫芦等;优点：a屋顶外表面温度、内表面温度、传热量大幅度下降；b随蓄水深度增加,内表面温度最大值愈低,15cm水深为宜；c在夏热冬暖地区,不增加环境辐射反射;缺点：a夜间不能利用屋顶散热；b增大了屋顶静荷载；c一年四季都不能没有水;6.加气混凝土蒸发屋面原理：在建筑屋面上铺设一层多孔材料;运用自然降温原理,通过积蓄雨水并使雨水逐渐蒸发,达到降低建筑物面环境温度、缓解环境热岛效应的目的;7.淋水玻璃屋顶8.成品隔热板屋顶二、外墙隔热1．空心砌块墙可做成单排孔和双排孔如图a;2．钢筋混凝土空心大板墙如图b;3．轻骨料混凝土砌块墙如图：加气和陶粒混凝土砌块墙;4．复合墙体如图;2.窗口遮阳①遮阳的形式1．水平式遮阳：能有效遮挡高度角较大的、从窗口上方投射下来的阳光,适用于接近南向的窗口,或北回归线以南低纬地区的北向附近的窗口;2．垂直式遮阳：能有效遮挡高度角较小的、从窗侧斜射的阳光,但对于高度角较大的、从窗口上方投射的阳光,或接近日出、日没时平射窗口的阳光不起遮挡作用；主要适用于东北、北和西北向附近的窗口;3．综合式遮阳：能有效遮挡高度角中等的、从窗前斜射下来的阳光,遮阳效果比较均匀；主要适用于东南或西南向附近的窗口;4．挡板式遮阳：能有效遮挡高度角较小、正射窗口的阳光；主要适用于东、西向附近的窗口;②遮阳构件尺寸的计算3.房间的自然通风自然通风：是由于建筑物的开口处门、窗、过道等存在着空气压力差而产生的空气流动;特点:不需动力, 经济; 但进风不能预处理, 排风不能净化, 污染周围环境;通风效果不稳定;造成空气压力差的原因：1.热压作用；2.风压作用热压作用取决于室内外空气温差所导致的空气密度差和进出气口的高度差烟囱效应;风压作用是风作用在建筑物上产生的风压差;建筑群布局：一般而言,建筑群的平面布场有行列式、错列式、斜列式、周边式等如图;从通风的角度来看,以错列、斜列较行列、周边为好;第六章 建筑日照1.太阳高度角和方位角的确定目的：为了进行日照时数、日照面积、房屋朝向和间距以及 周围阴影区范围等问题的设计; 影响太阳高度角s h 和方位角s A 的因素有三： ① 赤纬角δ——表明季节即日期的变化； ② 时角Ω——表明时间的变化；③ 地理纬度ϕ——表明观察点所在地方的差异; 太阳高度角和方位角的计算公式： 1．求太阳高度角s h ：s sin sin sin cos cos cos h ϕδϕδ=+Ω 12．求太阳方位角s A ：s s s sin sin sin cos cos cos h A h ϕδϕ-=2举例：6-1, 6-2, 6-3.3．求日出、日落的时刻和方位角：日出或日落时,太阳高度角s 0h =,带入式1和2得：cos tan tan ϕδΩ=- 3s sin cos cos A δϕ-=4 4．中午的太阳高度角：以0Ω=带入式1得： s sin sin sin cos cos sin(90||)h ϕδϕδϕδ︒=+=--故 s 90()h ϕδ=-- 当ϕδ>时 5s 90()h δϕ=-- 当ϕδ<时 6。
建筑物理复习整理[1]
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绿色建筑：是以人为本的设计理念和追求实现的目标。
尽量利用自然条件,与自然和谐的设计策略，减少资源，能源消耗和排废，运用适宜的工程技术创造现在社会的人居环境品质。
物理环境: 是指在城市区域范围或建筑物室内空间，由热（包括温度，湿度），光，声，空气（流速，气味）等因素共同作用的与人们身心健康息息相关的环境条件（品质）。
热岛效应：由于城市的人为热及下垫面向地面附近大气层散发热量比郊区多，气温也比郊区高，且由市中心向郊区逐渐降低影响：热岛范围内的空气易于对流吻合，但其上不的大气则显稳状态而不扩散，就像盖子一样，使发生在热岛内的各种气体污染物质都被围闭在热岛之中，因此，热岛效应对大范围的空气污染有很大影响。
由于热岛的产生，为改善热舒适对制冷，供热的需求出现了明显区别，也直接影响建筑物耗能城市物理环境变化浅析：热环境，光环境（玻璃幕墙，靡虹灯），声环境，空气环境--------------------------------------------------------1.1章室内外热环境---------------------------------------------------------1建筑热环境：是研究人们在建筑空间中的热舒适问题，以采取合理有效的技术措施改善建筑热环境，满足人们对热舒适要求，并达到节能降耗的目的2室外热环境：即室外气候，是指作用在建筑外围护结构上的一切热，湿物理因素的总称是影响室内热环境的首要因素3室内热环境：主要由室内气温，湿度，气流及壁面热辐射等因素综合而成的室内微气候。
4热舒适的必要条件：人体内产生的热量与向环境散发的热量相等，即保持人体的热平衡。
Δq= qm ±qc ±qr –qw W / m ²人体与周围环境的换热方式有：对流，辐射，蒸发必须使Δq=0 ，即人体的新陈代谢产热量正好与人体在所处环境的热交换量处于平衡状态当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25 ％~30 ％，辐射散热量占45 ％~50 ％，呼吸和无感觉蒸发散热量占25％~30 ％时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境就是人体热舒适的充分条件5室内热环境的影响因素：室外气候因素热环境设备的影响其他设备的影响人体活动的影响6室外气候：太阳辐射，气温，空气温度，风，降水7空气湿度：指大气湿润程度绝对湿度:是单位体积空气中所含水蒸气的重量。
建筑物理知识点
一．人体热平衡的影响因素有哪些?1.人体新陈代谢产热量qm2.对流换热量qc3.辐射换热量qn4.蒸发散热量qw 二．热量的传递方式有哪些？1.辐射2.导热3.对流三．什么是导热系数？导热系数：在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1℃，1h内通过1㎡面积传递的热量。
导热系数的影响因素：材质的影响、材料干密度的影响、材料含湿量的影响。
四：1.绝对湿度：空气中水蒸气质量与湿空气的总体积之比。
2.相对湿度：实际空气湿度与在同一温度下达到饱和状态时的湿度之比值。
五．我国的热分工区有哪五个分区？1.严寒地区2.寒冷地区3.夏热冬冷地区浙江，这一地区的建筑必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温。
4.夏热冬暖地区5.温和地区六：风的分类？1.全球的（大气环流）2.地方的(地方风七：热阻的定义？热阻的计算方法。
热阻是热流通过壁体时遇到的阻力，或者说它反应了壁体抵抗热流通过的能力。
公式：R=d/λ(m2·K)／W d:壁体的厚度λ:导热系数影响因素:1.材质的影响2.材料干密度的影响3.材料含湿量影响八:什么是冷凝界面?有什么特征?要如何避免?在蒸汽渗透途径中，遇到蒸汽渗透系数由大变小的材料界面，在这个界面上最易出现冷凝，且凝结最严重的界面，称做围护结构内部的“冷凝界面”。
特征: 冷凝界面一般出现在沿蒸汽渗透方向绝热材料和其后密实材料的交界面处如何避免:一.防止和控制表面冷凝:1.正常湿度的采暖房间2.高湿房间3.防止地方泛潮二.防止和控制内部冷凝:1.设置多层维护结构2.设置隔气层3.设置通风间或排气沟道4冷侧设置密闭空气层九:屋顶隔热的方式有哪些?1.采用浅色外饰面,减小当量温度2.提高屋顶自身的隔热性能3.通风隔热屋顶4.种植隔热屋顶5.水隔热屋顶十: 太阳辐射照度的影响因素有哪些?1.太阳高度角、空气质量、云量云状、地理纬度、海拔高度…十一:什么叫太阳赤纬角?太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角,称为赤纬角。
建筑物理—建筑热工—第二章：传热基本知识
— 建筑热工、建筑光学
浙江大学 建筑工程学院 建筑学系 建筑技术科学研究所
第2章 传热基本知识
第1节 传热方式
传热—物体内部或者物体之间热能转移的现象。凡有温度 差，就必然有热能的传递和转移显现。
传热的基本方式— 导热、对流、辐射
1.导热
（1）导热的机理
温度不同的质点（分子、原子、自由电子）在热运动 中引起的热能传递的现象。
Eb
Cb
( Tb )4 100
Eb ——绝对黑体全辐射本领， W / m2 Tb ——绝对黑体的绝对温度，K Cb ——绝对黑体的辐射系数，常数 5.68 W /(m2 K 4 )
灰体的全辐射本领 E C( T )4 100
E —— 灰体的全辐射本领， W / m2 T ——灰体的绝对温度，K C ——灰体的辐射系数，W /(m2 K 4 )
t —— 流体主体部分的温度，K
—— 壁面的温度，K
R ——对流换热热阻 (m2 K) /W c
对流换热系数 c 的影响因素
1 R
c c
流体：运动发生的原因、流体的运动状况、流体的物理性质、流 体与壁面的温差
壁面：壁面的形状、材质、大小、位置关系
对流换热系数的简化计算
（1）自然对流
平壁垂直 c 24 t
平壁水平
热流由下而上 c 2.54 t 热流由上而下 c 1.34 t
（2）强制对流（中等粗糙度）
外表面 c (2.5 ~ 6.0) 4.2v
内表面 c 2.5 4.2v
3. 辐射
（1）辐射的本质与特点 所有温度高于绝对零度（K）的 物体，都会发射电磁波。
波长在0.4-40um范围的电磁波， 照射到物体上热效应特别显著， 称热射线，包括可见光及红外线 的短波部分。
建筑物理复习知识点
热工部分一、基本概念1.导热系数（λ）：反映了材料的导热能力。
在数值上等于单位厚度材料层两面温差为1K ，在1h 内通过1㎡截面积的热量。
单位：)/(K m W ∙ （金属>非金属和液体>气体） 影响因素：1) 材质；2) 材料干密度（正）；3)材料含湿量（正）；4）温度（正）2.对流换热系数（c α）：表示物体对流换热能力，数值上等于温差为1K ，在1h 内通过1㎡截面积的热量。
影响因素：气流状况（是自然对流还是受迫对流）；构件位置（是处于垂直的、水平的或是倾斜的）；壁面状况（是有利于气流流动还是不利于流动）；传热方向（由下而上（快）或是由上而下（慢））等主要影响因素。
3.辐射换热系数（r α）：表示物体辐射换热能力。
数值上等于温差为1K ，在1h 内通过1㎡截面积的热量。
影响因素：各物体的表面温度、发射和吸收辐射热的能力（ε、T ）以及它们之间的相对位置。
4.平壁的表面换热系数()e i αα、：是表面对流换热系数和辐射换热系数的和。
5.辐射热的吸收系数、反射系数 、黑度 00,I I r I I r h h ==αρ分别称为吸收系数和反射系数。
黑度（ε）：灰体的全辐射本领与同温下绝对黑体的全辐射本领的比值。
对于任意特定波长，物体对辐射热的吸收系数在数值上与其黑度ε是相等的。
这就是说,物体辐射能力愈大,它对外来辐射的吸收能力也愈大；反之,若辐射能力愈,则吸收能力也愈小。
6.材料蓄热系数(S)：半无限厚物体表面热流波动的振幅qo A 与温度波动振幅f A 的比值称为物体在谐波热作用下的材料蓄热系数。
单位为：W/（㎡·K ） 影响因素：谐波周期；材料基本物理指标0ρλ、、c 等。
物理意义：半无限厚物体在谐波热作用下，表面对谐波热作用的敏感程度。
7.材料层表面蓄热系数（Y ）：材料层表面的热流波动振幅q A 与表面温度波动振幅f A 的比值。
8.热惰性指标：S R D x ∙=称为厚度为x 的材料层的热惰性指标，表示围护结构在谐波热作用下反抗温度波动的能力。
建筑热环境基础知识
第二讲：建筑热环境基础知识2.1 建筑中的传热现象2.1.1 传热：热量的传递●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。
2.1.2传热方式●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。
2.1.3 人的热传递●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。
2.2围护结构传热方式2.2.1 建筑中的热平衡●建筑的得热和失热主要包括十个方面●得热部分有五个方面:1)通过墙和屋顶的太阳辐射得热2)通过窗的太阳辐射得热3)居住者的人体散热4)电灯和其他设备散热5)采暖设备散热●失热部分有五个方面:6)通过外围护结构的传热和对流辐射向室外散热7)空气渗透和通风带走热量8)地面传热9)室内水分蒸发，水蒸汽排出室外所带走的热量10)制冷设备吸热▲为取得建筑中的热平衡，让室内处于稳定的适宜温度中，在室内达到热舒适环境后应以上各项得热总和等于失热总和。
即：1+2+3+4+5=6+7+8+9+102.2.2 导热●导热：直接接触的物体由于有温度差时，质点作热运动而引起的热能传递过程。
●在固体、液体、气体中都存在导热现象。
其各自的导热机理不同。
气体：分子作无规则运动时相互碰撞而导热。
液体：通过平衡位置间歇移动着的分子振动引起导热。
固体：由平衡位置不变的质点振动引起导热。
金属：通过自由电子的转移而导热。
●绝大多数的建筑材料（固体）中的热传递为导热过程▲温度场温度梯度热流密度A）温度场：在某一时刻物体内各点的温度分布。
建筑物理(热)-1 建筑热工基础知识
grad t
1. 建筑热工学基础知识 1.2 围护结构传热基础知识 1.2.1 导热
四、热流密度 ▇ 热流密度就是单位时间、单位面积上所传递的热量；
dQ q dF
Q qdF
F
大平板：
Q qF
1. 建筑热工学基础知识 1.2 围护结构传热基础知识 1.2.1 导热
W (m C)
Thermal conductivity
1. 建筑热工学基础知识 1.2 围护结构传热基础知识 1.2.1 导热
六、导热系数 Thermal conductivity
定义:
q t n
W/(m· ℃)
1）导热系数的物理意义: 在稳定条件下，当温度梯度 为1℃/m时，在单位时间内通过单位面积的导热量。 2）导热系数越大，表明材料的导热能力越强。 3）物质的导热系数，均由实验确定。
COLD (not much vibration)
Heat travels along the rod
▲物质的固有属性 ：可以在固体、液体、气体中发生; ▲导热的特点 ：a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由 电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实 固体中。但建筑材料总是有孔隙的，会产生其它方式的传热，但比例甚微， 故在热工计算中，认为在固体建筑材料中发生的是导热过程（有空气间层的 例外）。
► 建筑材料和隔热保温材料导热系数数值范围:0.025 – 3.0 W/(m· K) 。 ►保温材料(绝热材料）：导热系数小于0.25 W/(m· K) ►多孔材料的导热系数与其湿度相关
例如：苯板0.04 岩棉0.035
柳孝图《建筑物理》(第3版)笔记和课后习题详解
柳孝图《建筑物理》（第3版）笔记和课后习题详解第1篇建筑热工学建筑热工学的任务是依照建筑热工原理，论述通过规划和建筑设计手段，防护或利用室内外气候因素，解决房屋的日照、保温、隔热、通风、防潮等问题，创造良好的室内气候环境并提高围护结构的耐久性。
第1章室内外热环境1.1 复习笔记一、室内热环境1．室内热环境组成要素（1）室内热环境主要由室内气温、湿度、气流及壁面热辐射等因素综合而成。
（2）各种室内微气候因素的不同组合，会形成不同的室内热环境。
2．人体热平衡与热舒适（1）热舒适热舒适是指人们对所处室内气候环境满意程度的感受。
人体对周围环境的热舒适程度主要反映在人的冷热感觉上。
（2）热平衡人们在某一环境中感到热舒适的必要条件是：人体内产生的热量与向环境散发的热量相等，即保持人体的热平衡。
人体与环境之间的热平衡关系可用下列公式表示：△q=qm±qc±qr－qw式中qm—人体产热量，W／m2；qc—人体与周围空气之间的对流换热量，W／m2；qr—人体与环境间的辐射换热量，W／m2；qw—人体蒸发散热量，W／m2；△q—人体得失的热量，W／m2。
从上式看出，人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发三种，换热的余量即为人体热负荷△q。
△q值与人们的体温变化率成正比当△q>0时，体温将升高；当△q<0时，体温将降低。
当△q=0，人体新陈代谢产热量正好与人体在所处环境的热交换量处于平衡状态。
当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25％～30％，辐射散热量占45％～50％，呼吸和无感觉蒸发散热量占25％～30％时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境便是人体热舒适的充分条件。
3．人体热平衡的影响因素（1）人体新陈代谢产热量qm①qm主要决定于人体的新陈代谢率及对外作机械功的效率。
②单位时间内人体新陈代谢所产生的能量，称为新陈代谢率，通常用符号m表示，单位为W/m2（人体表面积），1met=58.2W／m2。
建筑物理-热学课件-第五章
L H cot hs
As ' As 180 o
一天中，太阳高度角和方位角不断变化，棒影的端点也随 之变化。若绘制不同高度的棒影的端点。连成轨迹线，就 构成该地这一天不同棒高的棒影日照图。
棒影日照图连续地反映了某地不同高度的棒端影的变化。 1）它说明了某地某日某各时刻棒高H的影长及其方位； 2）通过棒高与影长的关系及棒影的方位，可以得到相应时 刻的太阳高度角及方位角。
时角——太阳所在的时圈与通过南
点的时圈所构成的夹角。
自天球北极看，顺时针方向为正， 逆时针方向为负。（上午为负，下 午为正） 时角表示太阳的方位。因为一天旋 转360度，因此一小时旋转15度。
15t, deg
t 为经过正南点至观察位置所经过的时间
用太阳高度角和方位角来确定太阳在天球中的位置。
太阳高度角——太阳直射光线与地平面
当地方经度在中心经度以西时，每经过1度减去4分钟， 当地方经度在中心经度以东时，每经过1度增加4分钟。
例：求广州地区当地平均太阳时为12h时，相当于北京标准 时间几点几分？
解：北京标准时间的子午圈经度为东经120度，广州经度为 113度19分。
To Tm 4(Lo Lm ) E p 12 4(120o 113o19') 12h27min
建筑物理（I）
— 建筑热工、建筑光学
浙江大学 建筑工程学院 建筑学系 建筑技术科学研究所
授课教师：葛 坚
第5章 建筑日照与遮阳
第1节 日照的基本原理
1. 日照的作用与建筑物对日照的要求
日照——阳光直射到物体表面的现象 建筑日照——阳光直射到建筑地段、建筑外围护结构表面、 房间内部的现象。
建筑日照主要研究太阳直射辐射对建筑物的作用和建筑物对 日照的要求。
建筑物理复习资料(课后习题答案)
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。
建筑物理知识点
建筑物理知识点文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]建筑热工学第一章：室内热环境1.室内热环境的组成要素：室内气温、湿度、气流、壁面热辐射。
2.人体热舒适的充分必要条件，人体的热平衡是达到人体热舒适的必要条件。
人体按正常比例散热是达到人体热舒适的充分条件。
对流换热约占总散热量的25%-30%，辐射散热量占45%-50%，蒸发散热量占25%-30%3.影响人体热感的因素为：空气温度、空气湿度、气流速度、环境平均辐射温度、人体新陈代谢产热率和人体衣着状况。
4.室内热环境的影响因素：1）室外气候因素太阳辐射以太阳直射辐射照度、散射辐射照度及用两者之和的太阳总辐射照度表示。
水平面上太阳直射照度与太阳高度角、大气透明度成正比关系。
散射辐射照度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比。
太阳总辐射受太阳高度角、大气透明度、云量、海拔高度和地理纬度等因素的影响。
空气温度地面与空气的热交换是空气温度升降的直接原因，大气的对流作用也以最强的方式影响气温，下垫面的状况，海拔高度、地形地貌都对气温及其变化有一定影响。
空气湿度指空气中水蒸气的含量。
一年中相对湿度的大小和绝对湿度相反。
风地表增温不同是引起大气压力差的主要原因降水2）室内的影响因素：热环境设备的影响；其他设备的影响；人体活动的影响5.人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发三种。
6.气流速度对人体的对流换热影响很大，至于人体是散热还是得热，则取决于空气温度的高低。
7.影响人体蒸发散热的主要因素是作用于人体的气流速度和环境的水蒸气分压力。
8..热环境的综合评价：1）有效温度：ET依据半裸的人与穿夏季薄衫的人在一定条件的环境中所反应的瞬时热感觉作为决定各项因素综合作用的评价标准。
2）热应力指数： HSI根据在给定的热环境中作用于人体的外部热应力、不同活动量下的新陈代谢产热率及环境蒸发率等的理论计算而提出的。
当已知环境的空气温度、空气湿度、气流速度和平均辐射温度以及人体新陈代谢产热率便可按相关线解图求得热应力指标。
建筑物理总结热工部分
建筑物理总结热工部分建筑热工学1.建筑热工分区（GB50176-93）Ⅰ、严寒地区≤-10℃必须保温，不考虑防热Ⅱ、寒冷地区-10℃~0℃应保温，部分地区兼顾夏热Ⅲ、夏热冬冷地区0~10℃，25~30℃必须防热，兼顾冬季保温Ⅳ、夏热冬暖地区＞10℃，25~29℃必须防热，北区兼顾采暖，南区不考虑采暖Ⅴ、温和地区0~13℃，25~30℃部分地区考虑保温，不考虑夏季防热2.太阳辐射是主要短波辐射，分布在紫外线、可见光和红外线区域，约占97.8%。
太阳辐射在不同的波长下的单色辐射本领各不相同。
3.对于长波热辐射，白色与黑色物体表面的吸收能力相差极小（室内），反射率、吸收率基本相同。
对于长波辐射，材料性能起主导作用。
4.对于短波辐射，颜色起主导作用。
白色与黑色物体表面的吸收能力相差极大（阳光下），5.易于透过短波而不易透过长波是玻璃建筑产生温室效应的原因。
6.红砖墙面对太阳辐射吸收系数大于水泥墙面、灰色水刷石墙面、白色大理石墙面。
7.材料的导热系数λ：当材料层厚度为1m，材料层两表面的温差为1K时，在1h内通过1m2截面积的导热量。
单位为W/（m·K）。
导热系数＜0.3W/mK的叫绝热材料。
8.对各项异性材料，平行于热流方向时，导热系数大，垂直于热流方向时，导热系数小。
9.导热系数由小到大排列岩棉板（80kg/m3）、加气混凝土、水泥砂浆10.材料的导热热阻R=d/λ=材料的厚度/导热系数11.材料热阻的法定单位是m2K/W12.保温材料的导热系数随湿度的增加而增大，随温度的增大而增大。
有些保温材料的导热系数随干密度减小，导热系数先减小后增大13.总传热系数Ko=1/Ro；总热阻Ro=ΣR14.外墙面的对流换热系数通常大于内墙面的对流换热系数。
15.对于一般的封闭空气间层，若使热阻取值最大，厚度应确定为50mm最合适（＞50无效果）16.封闭空气间层的热阻在其间层内贴上铝箔后会大量增加，是因为铝箔减小了空气间层的辐射换热。
【建筑热工学课件】第二部分 1.传热基本原理
热辐射的本质与特点
•热辐射的本质决定了辐射传热有如下特点： 1)在辐射传热过程中伴随着能量形式的转化，即物体的内能首 先转化为电磁能向外界发射，当此电磁能落到另一物体上而被吸 收时，电磁能又转化为吸收物体的内能； 2)电磁波的传播不需要任何中间介质，也不需要冷、热物体的 直接接触。如太阳光。 3)凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论它们的温度高低都 在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。因此，辐射传热是物体 之间互相辐射的结果。当两个物体温度不同时，高温物体辐射给 低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量，从而使高 温物体的能量传递给了低温物体。
T1 T2 q d
q——单位面积、单位时间的热流量(W／m2)； ——壁体材料的导热系数(W／(m · K))； d——壁体的厚度(m)。
•导热系数入值反映了壁体材料的导热能力，在数值上等于： 当材料层单位厚度内的温度差为1K时，在单位时间(h)内通 过1㎡表面积的热量(w)。
1.1.1 导热
辐射本领、辐射系数和黑度
由于物体在同一温度状态下不同波长的辐射能力并不相同，从而 形成各自特有的辐射光谱。
图1．2—9所表示的为同温度下不同物体的辐射光谱。图中1曲线表示黑体的辐射光谱。 对于黑体，我们已经知道它能吸收一切波长的外来辐射。由图中可以看出，它还能向 外发射一切波长的辐射能，且在同温度下其辐射本领最大，只是随着波长的变化，它 的单色辐射本领有所不同。值得注意的是“黑体”并不是指物体的颜色。（粗冰晶、 书写纸）
1.1.3 辐射
（2） 辐射能的吸收、反射和透射 当能量为I 0 的热辐射能投射到一物体的表面时，其中一部分 I a 被物体表面吸收，一部分 I 被物体表面反射，还有一部分I 可能 r 透过物体从另一侧传出去。
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第一章建筑热环境、
第一节概述
建筑热环境:作用在房屋外因护结构上的一切热物理量的总称。 外围护结构的功能在于抵抗或利用热作用，以便在房间产生易于控制的 舒适的热状况。 因此，在设计满意的建筑围护结构时，必须洞悉作用在 其上的各种热，才能创造性地去利用已有的经验和创造新的技术。所谓满 意的建筑围护结构是就其适用性、经济性(建造与使用经济和节约能量)和 耐久性而言的。 本章的目的是要对作用在建筑外围护结构上的各种热物理量的变化规律 作定量的描写。为了层次清晰想见，将建筑热环境分为室外热作用和室内 热状况两方面加以论述。因为室外热作用是外因，这个外因通过围护结构 之后在室内造成的结果是室内热状况，所以，室内热状况往往作为评价围 护结构热性质的指标。 热环境是用热辐射、气温、湿度及风速四个物理量来描的。而建筑热环境， 不论是室外热作用，还是它内热状况，也都是考察这四个热物理量，或叫 做热气候参量。
由以上分析可知：
大气对太阳辐射的吸收具有选择性，因而使穿过大
气后的太阳辐射光谱变得极不规则。
由于大气中主要吸收物质(臭氧和水汽)对太阳辐射 的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域， 因而吸收对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说，大 气直接吸收的太阳辐射并不多，特别是对于对流层大 气来说，太阳辐射不是主要的直接热源。
3、天子午圈、四方点、卯酉圈
天子午圈：过天极和天 顶的大圆。 四方点：天子午圈与真 地平相交的两点为南 北点，（靠近北天极 的为北点）天赤道与 真地平相交的两点为 东西点。 卯酉圈：过天顶和东西 点所做的大圆弧。
4、黄道与黄极
黄道：过天球中心做一 与地球公转轨道平面 平行的平面为黄道面， 与天球相交的大圆为 黄道。 黄极：黄道所对应的两 个极点。
赤道坐标与黄道坐标的换算公式
（1）由天体的赤经α、 赤纬δ；黄道与赤道的 夹角ε。 求天体黄经λ、黄纬β
sinβ = cosεsinδ–sinεcosδsinα cosβcosλ = cosδcosα cosβsinλ = sniδsinε+cosδcosεsinα
（2）由天体黄经 λ、黄纬β与黄赤 夹角ε，求赤经α、 赤纬δ
方位角 A:
起始点：南点 北点 由南点或北点沿真地平顺 时针度量到过天体的地平 经圈 （00 –3600）
时角坐标
基本点：天极 基本圈：天赤道 赤纬 δ：由天赤道沿 过天体的赤经圈向两 极方向度量 （00 ±900） 时角 t： 起始点：子午圈与天赤 道南边的交点。 由起始点沿天赤道顺时 针量至天体所在赤经 圈 （0h –24h）
太阳辐射在大气中的减弱
太阳辐射在大气中的减弱
太阳辐射在大气中的减弱
曲线1是大气上 界太阳辐射光 谱；曲线2是臭 氧层下的太阳 辐射光谱；曲 线3是同时考虑 到分子散射作 用的光谱；曲 线4是进一步考 虑到粗粒散射 作用后的光谱； 曲线5是将水汽 吸收作用也考 虑在内的光谱， 它也可近似地 看成是地面所 观测到的太阳 辐射光谱。
产生这些变化的原因有以下几方面：
气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。
大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、 二氧化碳及固体杂质等。太阳辐射被大气吸收后变成 了热能，因而使太阳辐射减弱。
1.大气对太阳辐射的吸收：太阳辐射穿过大气层时，大
1.1 水汽虽然在可见光区和红外区都有不少吸收带，但吸 收最强的是在红外区据估计，太阳辐射因水汽的吸收 可以减弱4—15％。所以大气因直接吸收太阳辐射而引 起的增温并不显著。
太阳辐射在大气中的减弱
太阳辐射先通过大 气圈，然后到达地表， 由于大气对太阳辐射 有一定的吸收、散射 和反射作用，使投射 到大气上界的太阳辐 射不能完全到达地面， 所以在地球表面所呈 现的太阳辐射强度比 1367W/m2小。 太阳光穿道地球大气 层时，各光谱成分的 热福射受到不同程度 的减弱，但都满足微 分减弱定律。如图l—l 所示，对于波长为λ的 光线，该定律表示为
太阳常数
在太阳与地球的平均距离处，垂直于入射 光线的大气上界单位面积上的热辐射流， 叫做太阳常量。从理论上计算得的常量 I’o＝l 395．6W／m2 ——天文太阳常量， 实测分析决定的太阳常量I。＝1256w／m2 叫做气象太阳常量。 多次卫星测得：1367 (±7)W ／M2 世界气象组织采用： 1367 W2 ／M2
第二节太阳辐射能
பைடு நூலகம்
太阳辐射热是大气过程的主要能源，也就 是建筑热环境四个参量中影响最大的一个。 日照和遮阳是建筑设计首先关心的事情， 这就是针对太阳辐射热的。特别是房屋围 护结构的设计，必须仔细考虑可作为能源 使用的太阳辐射热。愈来愈严重的能源危 机迫使人们设计和建造被动控制建执以利 用自然能量，太阳辐射热的利用是最重要 的，这就对围护结构的设计提出更高的要 求。
sinδ=cosεsinβ+sinεcosβsinλ cosδcosα=cosβcosλ cosδsinα=-sinβsinε+cosβcosεsinλ
1.2 臭氧在大气中含量虽少，但是对太阳辐射能量的吸收很强。在 0.2-0.3微米为一强的吸收带，使得小于0.29微米的辐射由于臭 氧的吸收而不能到达地面。在0.6微米附近又有一宽的吸收带， 吸收能力虽然不强，但因位于太阳辐射最强烈的辐射带里，所 以吸收的太阳辐射量是相当多的。 1.3 二氧化碳对太阳辐射的吸收总的说来是比较弱的，仅对红外 区4.3微米附近的辐射吸收较强，但这一区域的太阳辐射很微弱， 被吸收后对整个太阳辐射的影响不大。 此外，悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质，也能吸收一部 分太阳辐射，但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多时， 吸收才比较显著。
黄赤交角：黄道与赤道 的交角。ε＝230.5
5、二分点、二至点
二分点： 黄道与天赤道的两 个交点。 春分点；秋分点 二至点： 黄道上与二分点相 距900的另两个点。 夏至点；冬至点
当地的地理纬度 等于北极星的高度
天球坐标系
一、地平坐标
基本点：天顶 天底 基本圈：真地平
地平高度 h:
由真地平沿过天体的地平 经圈向天顶、天底量度 （00 — ±900） （天顶距 Z): Z＝900－h
天球坐标系的变换
一、赤道坐标与时角坐标的换算：
已知地方区时（如北京时）可以计算出地方恒星时， 由地方恒星时S 与 时角t 的关系式， α = S - t，可求出 天体的时角t 。
其他天球坐标系之间 的换算可由球面三角 基本公式得出换算公式。
地平坐标与时角坐标的换算：
（1）已知天体方 位角A、天顶距z及 地理纬度φ，利用 球面三角公式求天 体的时角t和赤纬 δ
天球上的基本点圈
1、天极(p、p )和天赤道(Q、Q ) , 2、天顶(Z)天底(Z )和真地平 3、天子午圈、四方点、和卯酉圈 4、黄道和黄极 5、二分点和二至点 6、天极在天球上的位置 h北＝φ
, ,
1、天极和天赤道：
天极：P 过天球中心 做一与地球自转轴平 行的直线（天轴）， 它与天球相交的两点 为天极。
sinδ= sinφ cosz - cosφ sinz cosA （余弦公式） cosδ sint = sinz sinA （正弦公式） cosδ cost = sinφ sinz cosA + cosz cosφ （第一五元素公式）
（2）已知天体的时 角t 赤纬δ和地理纬 度φ，求天体的方位 角A和天顶距z（或地 平高度） 利用如下球面三角公式即可 cosz = sinφ sinδ + cosφ cosδ cost sinz sinA = cosδ sint sinz cosA = - sinδ cosφ + cosδ sinφ cos
天赤道：QQ’ 过天球中 心做一与天轴垂直的 平面（天赤道面）， 它与天球相交的大圆 为天赤道。
2、天顶、天底和真地平
天顶：Z 过天球中心做一 直线与观测点的铅垂线 平行，交天球于两点， 位于观测者头顶的一点 称天顶。 天底：Z’ 与天顶相对的另 一交点为天底。
真地平：过天球中心做一 与铅垂线垂直的平面， 与天球相交的大圆为真 地平。
基本观点和内容： 非稳态的热状态描述； 运用基本的传热学原理，描述和提供建立 热物理模型的思路和方法； 多种传热传质途径的综合分析；
预备知识
太阳与地球 地球自转：每天绕着通过它本身南极和北 极的”地轴”自西向东地自转一周。每转 一周(360°)为一昼夜,一昼夜又分为24h,所 以地球每小时自转15°。
赤道坐标
赤纬 δ：同上 赤经 α： 起始点：春分点 由春分点沿天赤道 逆时针方向量至天体 所在赤经圈 （0h – 24h) 春分点的时角： tr ＝(α＋t)
黄道坐标
基本点：黄极 基本圈：黄道 黄纬β： 由黄道沿过天体的 黄经圈向两边度量 （00 — ±900） 黄经 λ： 起始点：春分点 由春分点沿黄道逆 时针量至天体所在黄 经圈与黄道的交点 （00 – 3600)
建筑热物理基 础
绪论
本课程属于建筑物理四个（声、光、热、气候） 分支学科之一，目的是探讨外部热环境的特性、 室内热环境的形成原因与特性，以及人对环境的 要求，是一门反映人－建筑－自然环境三者之间 关系的科学。 通过学习，了解建筑热状态和基本的热物理模型， 对具体如保温、隔热、空气渗透、蒸汽渗透等技 术问题加以解决的理论基础。人和生产过程需要 什么样的室内、外热环境；了解室内、外热环境 形成特征和影响因素。
3． 太阳辐射对各种表面的照射及总辐射强度
天空和地面辐射的总散射辐射在任意表上的总散射强度
太阳运行轨道和光线入射角
天
球
以任意点为球心，任意长为半径，为研究天体的位 置和运动而引进的一个与人们直观感觉相符的假想圆球。
特点： 1、与直观感觉相符的科学抽象 2、天体在天球上的位置只反映天体 视方向的投影 3、天球上任意两天体的距离用其角 距表示 4、地面上两平行方向指向天球同一 点 5、任意点为球心