热湿环境基本概念与术语(pdf 108页)
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建筑热湿环境——是建筑环境中最重要的部分
建 太阳辐射
筑 表
I0
天空散射：IS
综面 合接 温受 度的
辐
散射：
I S,S、IC ,S、I ,S
地面反射：ID
I S, (IS,Z IS,S )，G ,朝向）
射 大气辐射 Iy
Iy f (ta，Pq，朝向，云层状况等）
建筑表面的气温作用
4.1 影响室内热环境的物理因素
No4..11.11太阳辐射与室外空气综合温度
透
射辐射
明
IZ IS IS,B IS,y
体 外
大气长 波辐射
太空散 IZ
射辐射
对流 换热
表
IS
面
接
受
环境长波辐射
壁体得热
热
辐
射
：
地面长
波辐射 地面反射辐射 ID
4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度
4. 室外空气综合温度
外表面接受的有效热辐射：
短波辐射
IC,D
1 2
G IS,
长波辐射
IC, s (IC,Z IC,S IC,D ) (IC,a IC,d )
分和等热流层划
计算方法：
分的不同。
（1）分层——按等热流层分
（2）确定组合层——并联处理成当量热阻
R F1 F2 F3 F1 F2 F3 R1 R2 R3
由λ的面积加权推导
（3）整个墙体按多层均质求解
q 1 w
tw tn di R
1
K0(tw tn )
i
n
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
1. 大气透明度 dI x K dx
Ix
——呈指数衰减
I0 IN
I0
I0
筑 表
I0
天空散射：IS
综面 合接 温受 度的
辐
散射：
I S,S、IC ,S、I ,S
地面反射：ID
I S, (IS,Z IS,S )，G ,朝向）
射 大气辐射 Iy
Iy f (ta，Pq，朝向，云层状况等）
建筑表面的气温作用
4.1 影响室内热环境的物理因素
No4..11.11太阳辐射与室外空气综合温度
透
射辐射
明
IZ IS IS,B IS,y
体 外
大气长 波辐射
太空散 IZ
射辐射
对流 换热
表
IS
面
接
受
环境长波辐射
壁体得热
热
辐
射
：
地面长
波辐射 地面反射辐射 ID
4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度
4. 室外空气综合温度
外表面接受的有效热辐射：
短波辐射
IC,D
1 2
G IS,
长波辐射
IC, s (IC,Z IC,S IC,D ) (IC,a IC,d )
分和等热流层划
计算方法：
分的不同。
（1）分层——按等热流层分
（2）确定组合层——并联处理成当量热阻
R F1 F2 F3 F1 F2 F3 R1 R2 R3
由λ的面积加权推导
（3）整个墙体按多层均质求解
q 1 w
tw tn di R
1
K0(tw tn )
i
n
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
1. 大气透明度 dI x K dx
Ix
——呈指数衰减
I0 IN
I0
I0
第四章 建筑环境中的热湿环境
第二节 建筑围护结构的热湿传递
一、通过围护结构的显热得热
t z tair oIu t
第一节 太阳辐射对建筑物的热作用
三、夜间辐射
由于夜间无太阳辐射，建筑物与周围物体和天 空的长波辐射在这里是不可忽视的，否则可能导 致热负荷计算偏低。 上述式中的长波辐射QL也可称为夜间辐射或有 效辐射。若仅考虑墙体对天空的大气长波辐射和 对地面的长波辐射，则通常可由下式估算： 4 4 QL b w xsky xg g Tw xskyTsky xg gTg4 由于影响角系数x的因素很多，x很难求出，故 长波辐射QL往往采用经验值。最常见的取值方法 为： 对于垂直表面近似取QL=0 对于水平表面取QL/αout=3.5～4.0º C
第一节 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
半透明物体的总吸收率为： 1 r 0 1 r r n 1 0 n 1 r 1 n 0 半透明物体的总反射率为： 2 2 1 r r r 1 0 1 r r 2 n 1 0 2 n r 1 1 1 r 1 n 0 半透明物体的总透射率为： 2 1 1 r glass 1 0 1 r r 2 n 1 0 2 n 1 r 1 n 0 其中：α0指射线单程穿过半透明体的吸收率；r 为空气-半透明薄层分界面的反射百分比，其值与 射线的入射角和波长有关，也与介质的性质即折 射指数n有关。
0 0 0 2 2 2 0 2 0 2 2 0 2
第一节 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
当阳光照射到两层半透明薄层时，其总透射率、总反射 率以及各层的总吸收率可用类似方法求出： n glass 1 2 1 2 1 总透射率为：
建筑环境中的热湿环境课件
（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 按稳态计算： 公式： （2）透过玻璃窗的太阳辐 射得热
（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。
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：
二.室外空气综合温度
§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； 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。
W ( Pb Pa ) F B0 B
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
（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
第一章城市热湿环境
湿度——2. 日变化
相对湿度与气温变化反相
湿度——3. 年变化
年变化—— 内陆和沿海地区差别较大
年平均78%
广州
年平均56%
北京
降水——度量参数
降水量：指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化 降水量： 后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水 层厚度，以mm为单位。 降水时间：指一次降水过程从开始到结束的持续 降水时间： 时间，用h，min来表示。 降水强度：指单位时间内的降水量。降水量的多 降水强度： 少是用雨量筒和雨量计测定的。降水强度的等级 ，以24小时的总量（mm）来划分：小雨＜10； 中雨10～25；大雨25～50；暴雨50～100。
某地的风向频率分布 实线为全年，虚线为7月份
某地一年的风速频率分布
风——4. 风玫瑰图2
北京 风向频率分布： 实线为全年， 虚线为7月份
粗线： 全年 细实线： 冬季，12~2月份 虚线： 夏季，6~8月份
风——5. 风速分级表
自由海面浪 高(m) 级 一般 最高 0 － － 0.1 1 0.1 2 0.2 0.3 3 0.6 1.0 4 1.0 1.5 5 2.0 2.5 6 3.0 4.0 7 4.0 5.5 8 5.5 7.5 9 7.0 10.0 10 9.0 12.5 11 11.5 16.0 － 12 14.0 风 风速(m/s) (距地10m) 0～0.2 0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7 20.8～24.4 24.5～28.4 28.5～32.6 ＞32.7 风名 无风 软风 轻风 微风 和风 劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风
——蒲福风力等级表
建筑环境学 热湿环境
Qwall,cond
t ( x ) | x x
板壁内表面温度 t 同时受室内气温、室内 辐射热源和其它表面的温度影响，从而影 响总传热量 气象和室内气温对板壁传热过程的影响比 较确定，容易求得 内表面辐射对传热过程的影响较复杂，涉 及角系数和各表面温度
34
室内其他内表面温度如何影响板壁 的传热？
通过透光围护结构的热传导
8
取决于热源的得热
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗
到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）
Qwall,cond ( x )
x
| x
Qwall,cond
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 接进入了空气。 32
通过非透光围护结构的热传导
板壁各层温 度随室外温 度的变化
33
通过非透光围护结构的热传导 基本物理过程分析
基本表达式
假定除所考察的围护结构内表面以外，其他各室内表面的温 度均与室内空气温度一致 室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所考察的围 护结构内表面上，即Qshw＝0。
此时，通过该围护结构传入室内的热量就被定义为通 过非透光围护结构的得热。主要反映了室外气象参数
和室内气温相对固定的影响，剔除了内表面辐射等复
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：
t ( x ) | x x
板壁内表面温度 t 同时受室内气温、室内 辐射热源和其它表面的温度影响，从而影 响总传热量 气象和室内气温对板壁传热过程的影响比 较确定，容易求得 内表面辐射对传热过程的影响较复杂，涉 及角系数和各表面温度
34
室内其他内表面温度如何影响板壁 的传热？
通过透光围护结构的热传导
8
取决于热源的得热
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗
到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）
Qwall,cond ( x )
x
| x
Qwall,cond
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 接进入了空气。 32
通过非透光围护结构的热传导
板壁各层温 度随室外温 度的变化
33
通过非透光围护结构的热传导 基本物理过程分析
基本表达式
假定除所考察的围护结构内表面以外，其他各室内表面的温 度均与室内空气温度一致 室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所考察的围 护结构内表面上，即Qshw＝0。
此时，通过该围护结构传入室内的热量就被定义为通 过非透光围护结构的得热。主要反映了室外气象参数
和室内气温相对固定的影响，剔除了内表面辐射等复
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：
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
建筑环境学_热湿环境
K≤1.5,D≥3.0 K≤1.0,D≥2.5
见下表 K≤2.0
K≤1.5
K≤3.0
外窗传热系数／Ｗ/(m2K)，表中r为窗墙面积比 朝向 窗外环境条件 r ≤0.25 0.25＜r ≤0.3 0.3＜r ≤0.35 0.35＜r ≤0.45 0.45＜r ≤0.5
N 最冷月室外平
－
均气温>5℃ 4.7 4.7
建筑对外 界的有效 长波辐射
短波辐射 长波辐射
外表面接受热辐射：
I
Z、I
、
S
I
、
D
I
、
B
IY
I∑ = αS (IZ + IS ) + QD + QB − QY
室外空气对流换热： I∑ = αS I − QL
qd = α out (tout − θw )
IS
IZ
大气长 波辐射
外表面得热：
q = αout (tout −θw) +αS I − QL
负荷与得热的关系
是建筑环境中 最重要的部分
常用的负荷预测方法原理
4－2
与空气调节课程中的负荷求解部分的区别
空气调节课程
简单介绍负荷和得热之间的关系，重点介绍1-2 种现行的负荷计算方法，要求学生达到会算负 荷的程度。着重技术和技巧的层面。
本课程
着重介绍得热的产生和负荷形成的原理，要求 学生对此有非常清晰的概念。对各种负荷计算 方法技术发展，着重介绍发展历史和原理。本 课程更着重概念和原理的层面，与技术发展相 比是相对稳定的。
非 非非 透
明明 体
外外 表
面面 接
受 受受 热 辐
射射 ：
大气长 波辐射
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
室内热湿环境基本概念
热湿环境是建筑环境中的最主要的内容，主要反映在空气环境的热湿特性上。
研究表明：热环境的四要素（温度、湿度、辐射和气流）对人体的热平衡均有影响，而且各要素产生的影响在很大程度上可以互换和互相补偿。
例如，机体经由辐射所获得的热量可以和因气温所获得的热量相当。
在热环境中湿度增高所造成的影响可被风速增高所抵消。
当空气温度低于21℃时，人不出汗，随着气温的增高，出汗量逐渐增多，湿度的影响显得越来越重要。
在气温低于皮肤温度时（一般皮肤的正常的平均温度是32.5℃）。
在这种情况下，空气的流动能增加机体通过对流和蒸发散热。
当气温高于35℃时，情况比较复杂，空气的流动能加速蒸发散热，但同时却可使机体通过对流的方式受热增多，气温越高受热愈为明显。
热辐射除了太阳的直接照射使机体直接受热外，人体与周围环境间还存在长波辐射换热。
热辐射不受空气温度的影响且与风速无关。
根据实验：当气温为10℃，周壁表面温度为50℃时，人在其中会感到过热；当室内温度50℃而壁面表面温度为0℃时会使人在室内感到过冷。
高温高湿对机体的热平衡有不利影响，因为在高温时，机体主要依靠蒸发散热来维持热平衡，此时相对湿度的增高，将妨碍汗液的蒸发。
就人的感觉而言，当温度高、湿度大尤其是风速小的时候人感到“闷热”；当温度高、湿度小时人感到“干热”风速对改善人们的热环境也有重要作用，气流可以促进人体散热，增进人体的舒适度；当气温高于人体皮肤温度时，空气的流动只会使人体从外界环境吸收更多的热量，甚至对人体产生不良影响。
03热湿环境21303182
28
二、空气渗透带来的得热
气体流动阻力： △P=RL+Z Pa
Z v 2 ≈△P
2
（a）孔口出流：流速较高，流动处于阻力平方区：
1
P 2
（b）渗流：流速缓慢，流道断面细小而复杂，流 动处于层流区：
P
29
（c）门窗缝隙的空气渗透：介于孔口出流和渗流之间
1Leabharlann 1.5通过门窗缝隙的空气渗透量的计算：
w = Kv (Pout - Pin) kg/sm2
式中 Kv—水蒸汽渗透系数，kg/（N·s）或s/m； Pout–Pin —围护结构两侧水蒸汽的分压力差，Pa。
24
围护结构内部水蒸气凝结或冻结现象
当围护结构内任一断面上的水蒸气分压力＞该断面温度所 对应的饱和水蒸气分压力，在此断面会有水蒸气凝结；
1)通过室外条件 与室内扰动共同作用 2)整个房间各非透光 围护内表面的相互作用
3)
存在
1)通过室外条件 与室内扰动共同作用 2)整个房间各非透光围 护内表面没有相互作用
3)
＝0
8
得热的定义与表述
通过非透明围护结构的得热:
HGwall HGwall ,conv HGwall ,lw
m
35
2.举例说明 1）照明得热和实际冷负荷之间的关系
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；关灯
后，蓄存在结构中的热
量再逐渐放出来成为房
开灯
关灯
间冷负荷。
得热量转化为冷负荷过程中存在衰减和延迟现象，由 围护结构热工特性和家俱等的蓄热能力决定。
辐射的存在是延迟和衰减的根源！ 36
2）负荷的大小与去除或补充热量的方式有关
二、空气渗透带来的得热
气体流动阻力： △P=RL+Z Pa
Z v 2 ≈△P
2
（a）孔口出流：流速较高，流动处于阻力平方区：
1
P 2
（b）渗流：流速缓慢，流道断面细小而复杂，流 动处于层流区：
P
29
（c）门窗缝隙的空气渗透：介于孔口出流和渗流之间
1Leabharlann 1.5通过门窗缝隙的空气渗透量的计算：
w = Kv (Pout - Pin) kg/sm2
式中 Kv—水蒸汽渗透系数，kg/（N·s）或s/m； Pout–Pin —围护结构两侧水蒸汽的分压力差，Pa。
24
围护结构内部水蒸气凝结或冻结现象
当围护结构内任一断面上的水蒸气分压力＞该断面温度所 对应的饱和水蒸气分压力，在此断面会有水蒸气凝结；
1)通过室外条件 与室内扰动共同作用 2)整个房间各非透光 围护内表面的相互作用
3)
存在
1)通过室外条件 与室内扰动共同作用 2)整个房间各非透光围 护内表面没有相互作用
3)
＝0
8
得热的定义与表述
通过非透明围护结构的得热:
HGwall HGwall ,conv HGwall ,lw
m
35
2.举例说明 1）照明得热和实际冷负荷之间的关系
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；关灯
后，蓄存在结构中的热
量再逐渐放出来成为房
开灯
关灯
间冷负荷。
得热量转化为冷负荷过程中存在衰减和延迟现象，由 围护结构热工特性和家俱等的蓄热能力决定。
辐射的存在是延迟和衰减的根源！ 36
2）负荷的大小与去除或补充热量的方式有关
建筑热湿环境
外表面得热：
q
w (tw
w )
sI
Iy
w (tw
w )
sI w
I y w
w (tz
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
No4..11.11太阳辐射与室外空气综合温度
1. 大气透明度 dI x K dx
Ix
——呈指数衰减
I0 IN
I0
I0
法线直射强度：
IN I0 Pm
dIx
L
dx I1
IN
P=IL/I0=exp(-kL) L’=L/sinβ P——大气透明度（反应大 β m L / L 气污染、水蒸气等颗粒对日
我国将大气透明度 作了6个等级的分 区，1级最透明
大气透明度 P
0.85
0.8
0.75
0.7
0.65
0.6
0
2
4
6
8 10 12
月份
东京晴天的大气透明度逐月值4－7
我国的大气透明度分区
2 4
3
4 3
5 6
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
αw λ
导热特性：
tw
λ——墙体导热系数，W/mK
w
气体
液体
建筑材料
0.006～0.6
第四章 建筑环境中的热湿环境
L out out
上式中的假设温度tz在计算换热时，不仅考虑了对流换热， 同时也考虑了室外墙体与太阳辐射、环境长波辐射的换热， 显然它也方便了计算，它并非是室外真实的气体温度，而 QL I 是为了计算方便而引入的一个当量的室外温度，这个温度 t z t air out out 我们习惯上称之为室外空气综合温度，其表达式为： 当与周围环境的长波辐射相对较小 ，则上式可简化为：
in t1 , t2 , tin r t1 , t2 , t j Qsh
j 1
t1 x,0 f x
t1 x t2
x
x tx2
x
t2 x,0 0
t Qenv x x x
第二节 建筑围护结构的热湿传递
一、通过围护结构的显热得热
2.通过非透明围护结构的得热
由于室外气象和室内空气温度对围护结构的影响比较清 楚，但室内长波和短波幅射扰动的作用比较复杂，需要了 解各内表面间的角系数和实际表面温度等问题，在有些室 内长波和短波幅射不能够被忽略的实际问题上，求解非常 复杂，因此常把室外条件和室内扰动的作用分开来进行分 析。 m 将内边界条件式中的长波辐射部分进行线性化分解，则 t t , t t , t Q x in in r j sh x x 有：
上述式中 τ1、τ2分别表示第一、二层半透明薄层的透射 率；ρ1、ρ2分别表示第一、二层半透明薄层的反射率；α1、 α2分别表示第一、二层半透明薄层的吸收率。
一、围护结构外表面所吸收的太阳辐射热
第一节 太阳辐射对建筑物的 热作用
上列各式中射线通过薄层时的单程吸收率α0 取决于材料在对应波长的消光系数Kλ（即单色 减弱系数）以及射线在薄层中的行程L，而L又 与入射角和折射系数有关。通常可用下式进行 计算： 0 1 exp KL
上式中的假设温度tz在计算换热时，不仅考虑了对流换热， 同时也考虑了室外墙体与太阳辐射、环境长波辐射的换热， 显然它也方便了计算，它并非是室外真实的气体温度，而 QL I 是为了计算方便而引入的一个当量的室外温度，这个温度 t z t air out out 我们习惯上称之为室外空气综合温度，其表达式为： 当与周围环境的长波辐射相对较小 ，则上式可简化为：
in t1 , t2 , tin r t1 , t2 , t j Qsh
j 1
t1 x,0 f x
t1 x t2
x
x tx2
x
t2 x,0 0
t Qenv x x x
第二节 建筑围护结构的热湿传递
一、通过围护结构的显热得热
2.通过非透明围护结构的得热
由于室外气象和室内空气温度对围护结构的影响比较清 楚，但室内长波和短波幅射扰动的作用比较复杂，需要了 解各内表面间的角系数和实际表面温度等问题，在有些室 内长波和短波幅射不能够被忽略的实际问题上，求解非常 复杂，因此常把室外条件和室内扰动的作用分开来进行分 析。 m 将内边界条件式中的长波辐射部分进行线性化分解，则 t t , t t , t Q x in in r j sh x x 有：
上述式中 τ1、τ2分别表示第一、二层半透明薄层的透射 率；ρ1、ρ2分别表示第一、二层半透明薄层的反射率；α1、 α2分别表示第一、二层半透明薄层的吸收率。
一、围护结构外表面所吸收的太阳辐射热
第一节 太阳辐射对建筑物的 热作用
上列各式中射线通过薄层时的单程吸收率α0 取决于材料在对应波长的消光系数Kλ（即单色 减弱系数）以及射线在薄层中的行程L，而L又 与入射角和折射系数有关。通常可用下式进行 计算： 0 1 exp KL
3第三章热湿环境
总透射率为：
(3-4)
总反射率为：
(3-5)
第一层半透明薄层的总吸收率为：
(3-6)
第二层半透明薄层的总吸收率为：
(3-7)
式中1、2分别为第一、第二层半透明薄层的透射率；1、2分别为第一、第二层半透明薄层的反射率；a1、a2分别为第一、第二层半透明薄层的吸收率。
以上各式中所用到的空气－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有关，可用以下公式计算：
无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形式基本为对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热(Heat HG)[1]，包括显热和潜热两部分。得热量的显热部分包括对流得热（例如室内热源的对流散热，通过围护结构导热形成的围护结构内表面与室内空气之间的对流换热）和辐射得热（例如透过窗玻璃进入到室内的太阳辐射、照明器具的辐射散热等）两部分。如果得热量为负，则意味着房间失去显热或潜热量。
第三章建筑热湿环境
热湿环境是建筑环境中最主要的内容，主要反映在空气环境的热湿特性中。建筑室内热湿环境形成的最主要原因是各种外扰和内扰的影响。外扰主要包括室外气候参数如室外空气温湿度、太阳辐射、风速、风向变化，以及邻室的空气温湿度，均可通过围护结构的传热、传湿、空气渗透使热量和湿量进入到室内，对室内热湿环境产生影响。内扰主要包括室内设备、照明、人员等室内热湿源。见图3-1。
图3-63mm厚普通窗玻璃的吸收率、反射率和透射率与入射角之间的关系曲线
3.1.2室外空气综合温度
图3-7表示围护结构外表面的热平衡。其中太阳直射辐射、天空散射辐射和地面反射辐射均含有可见光和红外线，与太阳辐射的组成相类；而大气长波辐射、地面长波辐射和环境表面长波辐射则只含有长波红外线辐射部分。壁体得热等于太阳辐射热量、长波辐射换热量和对流换热量之和。建筑物外表面单位面积上得到的热量为：
(3-4)
总反射率为：
(3-5)
第一层半透明薄层的总吸收率为：
(3-6)
第二层半透明薄层的总吸收率为：
(3-7)
式中1、2分别为第一、第二层半透明薄层的透射率；1、2分别为第一、第二层半透明薄层的反射率；a1、a2分别为第一、第二层半透明薄层的吸收率。
以上各式中所用到的空气－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有关，可用以下公式计算：
无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形式基本为对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热(Heat HG)[1]，包括显热和潜热两部分。得热量的显热部分包括对流得热（例如室内热源的对流散热，通过围护结构导热形成的围护结构内表面与室内空气之间的对流换热）和辐射得热（例如透过窗玻璃进入到室内的太阳辐射、照明器具的辐射散热等）两部分。如果得热量为负，则意味着房间失去显热或潜热量。
第三章建筑热湿环境
热湿环境是建筑环境中最主要的内容，主要反映在空气环境的热湿特性中。建筑室内热湿环境形成的最主要原因是各种外扰和内扰的影响。外扰主要包括室外气候参数如室外空气温湿度、太阳辐射、风速、风向变化，以及邻室的空气温湿度，均可通过围护结构的传热、传湿、空气渗透使热量和湿量进入到室内，对室内热湿环境产生影响。内扰主要包括室内设备、照明、人员等室内热湿源。见图3-1。
图3-63mm厚普通窗玻璃的吸收率、反射率和透射率与入射角之间的关系曲线
3.1.2室外空气综合温度
图3-7表示围护结构外表面的热平衡。其中太阳直射辐射、天空散射辐射和地面反射辐射均含有可见光和红外线，与太阳辐射的组成相类；而大气长波辐射、地面长波辐射和环境表面长波辐射则只含有长波红外线辐射部分。壁体得热等于太阳辐射热量、长波辐射换热量和对流换热量之和。建筑物外表面单位面积上得到的热量为：
建筑热湿环境.ppt
成水蒸气，即由液态变为气态。
§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
§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
03建筑热湿环境1-130312
计算白天的室外空气综合温度时可忽略长波辐射；
夜间由于没有太阳辐射，不可忽略建筑物的长波辐射； 对于垂直表面近似取Qlw=0； 对于水平面，取Qlw/αout=3.5～4.0℃。
半透明薄层的总透过率为：
galss 1 0 1 r
2
r
n 0
2n
1 0 1 r 1 0 2 1 r 2 1 0
2n
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 1 2
环境长波辐射
地面长 波辐射 地面反射辐射
壁体得热： 对流换热量
太阳辐射热量 长波辐射热量
室外综合温度的得出
q out (t air t w ) aI QL
q out [(tair t w ) aI / out QL / out ]
考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于在室外气温 上增加了一个太阳辐射的等效温度值。 是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
特点
1)任何物体，只要温度高于0℃ ,就会不停地向周围空间发出热辐射 当物体间有温差： 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，因此总的结果是高温物体把能量传给低温物体。 当物体间温度相同： 辐射换热仍在不断进行,只是每一物体辐射出去的能量,等于吸 收的能量,从而处于动平衡状态。 2)不同于导热、对流换热，它可不依赖媒介而进行热量传递； 3)换热过程伴随着能量形式的两次转化,即物体的部分内能转化为电 磁波能发射出去,当此波能射及另一物体表面而被吸收时,电磁波能
c2
1 2 1 1 2
1.2 室外热湿环境
表1-3 建筑设计分区及设计要求 分区名称 分区指标
主要指标
最冷月平均温度≤10℃ 最冷月平均温度 0~-10℃ 最冷月平均温度 ≤0~10℃，最热月 平均温度25~30℃ 最冷月平均温度＞ 10℃，最热月平均 温度25~29℃ 最冷月平均温度 0~13℃，最热月平 均温度18~25℃
辅助指标
日平均温度≤5℃的 天数145d 日平均温度≤5℃的 天数90~145d
采暖期室外平均温度是指在采暖期起止日 期内，室外逐日平均气温的平均值（℃）。 采暖度日数是室内基准温度18℃与采暖期 平均温度之间的温差，乘以采暖期天数的 数值（℃·d）。
1.2.3 城市气候及成因
• 定义：城市化引起城市区域气候因子变化 而出现的一类特殊气候现象。 • 基本特征： 1）空气温度和辐射温度 空气温度 城市大于郊外 辐射温度 城市大于郊外 （热岛效应）
2）城市风和紊流
• 粗糙的城市下垫面特征：一是平均风速小 于郊外；二是风向无规律可循；三是会形 成风影区和强风区。 • 在大环境天气系统背景风速较小或无风情 况下，城市风场即为由城市热岛现象引起 的热力紊流，称为“城市风”。常认为 “污染风”。
3）空气湿度和降水
• 城区自然蒸发量小，空气绝对湿度和相对 湿度较郊区低。
4）太阳辐射与日照
• 城区太阳辐射得热量与郊区差不多，日照 条件较郊外差。
形成城市气候原因
1）高密度的建筑物改变了地表（下垫面）的 性态。 2）高密度的人口分布改变了能源与资源消费 结构。
•室外热湿气候的要素：空气温度、空气湿度、 太阳辐射、风、降水、积雪、日照以及冻土 等。 1）室外气温 是评价不同地区气候冷暖的根据。
2）太阳辐射 地表大气热过程的主要能源。 直接辐射 总辐射量 散射辐射
主要指标
最冷月平均温度≤10℃ 最冷月平均温度 0~-10℃ 最冷月平均温度 ≤0~10℃，最热月 平均温度25~30℃ 最冷月平均温度＞ 10℃，最热月平均 温度25~29℃ 最冷月平均温度 0~13℃，最热月平 均温度18~25℃
辅助指标
日平均温度≤5℃的 天数145d 日平均温度≤5℃的 天数90~145d
采暖期室外平均温度是指在采暖期起止日 期内，室外逐日平均气温的平均值（℃）。 采暖度日数是室内基准温度18℃与采暖期 平均温度之间的温差，乘以采暖期天数的 数值（℃·d）。
1.2.3 城市气候及成因
• 定义：城市化引起城市区域气候因子变化 而出现的一类特殊气候现象。 • 基本特征： 1）空气温度和辐射温度 空气温度 城市大于郊外 辐射温度 城市大于郊外 （热岛效应）
2）城市风和紊流
• 粗糙的城市下垫面特征：一是平均风速小 于郊外；二是风向无规律可循；三是会形 成风影区和强风区。 • 在大环境天气系统背景风速较小或无风情 况下，城市风场即为由城市热岛现象引起 的热力紊流，称为“城市风”。常认为 “污染风”。
3）空气湿度和降水
• 城区自然蒸发量小，空气绝对湿度和相对 湿度较郊区低。
4）太阳辐射与日照
• 城区太阳辐射得热量与郊区差不多，日照 条件较郊外差。
形成城市气候原因
1）高密度的建筑物改变了地表（下垫面）的 性态。 2）高密度的人口分布改变了能源与资源消费 结构。
•室外热湿气候的要素：空气温度、空气湿度、 太阳辐射、风、降水、积雪、日照以及冻土 等。 1）室外气温 是评价不同地区气候冷暖的根据。
2）太阳辐射 地表大气热过程的主要能源。 直接辐射 总辐射量 散射辐射
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《清华大学学报》, 1989年, 第5期
工程应用：缝隙法、换气次数法
12
网络平衡法原理
节点流量平衡：AG＝0 回路压力平衡：B ∆P＝0
各支路和节点均编号。
网络关联矩阵A元素 aij： 由 i 点到 j点为1，反之为 -1，无
关为0。
基本回路矩阵B元素 bij： 由 j支路与 i 回路同向为1，反之
17
太阳辐射在透光围护结构中的传递
玻璃对辐射的选择性——普通玻璃的光谱透射率
透射率τ, ％
可见光
近红外线 长波红外线
0.8
18
太阳辐射在透光围护结构中的传递
Low-e玻璃：性能特殊
将具有低发射率、高红外 反射率的金属（铝、铜、 银、锡等），使用真空沉 积技术，在玻璃表面沉积 一层极薄的金属涂层，这 样就制成了 Low-e (Lowemissivity) 玻璃。对太阳 辐射有高透和低透不同性 能。
围护结构传热 传湿
室内产热产湿
对流换热 (对流质交换)
导热 (水蒸汽渗透)
辐射
5
基本概念
得热(Heat Gain HG)：某时刻在内外扰作用下
进入房间的总热量叫做该时刻的得热。如果得热<0，
意味着房间失去热量。
显热
得 热
对流得热 辐射得热
潜热
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。
6
2. 得热的来源 (Heat Gain)
7
得热的来源
与室内状态无关，只取决于热源的得热
室内产热与产湿，得热量＝热源发热量
室内设备与照明 室内人员
通过围护结构的空气渗透导致的得热 透过透光围护结构的太阳辐射得热
与热源和室内热状态（空气温度、壁面温度） 都有关的得热
通过非透光围护结构的热传导 通过透光围护结构的热传导
15
ห้องสมุดไป่ตู้
的非
太 透 不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表
阳光
面对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而
辐围
白色表面可以反射几乎90％的可见光。
射 护 围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率
热结
就越高，反射率越低。
构
外
表
面
所
吸 反射 收
吸收
16
太阳辐射在透光围护结构中的传递
吸收α
反射 γ
透射τ
吸收率α＋反射率γ＋透射率τ＝1
低透low-e玻璃 19
low- e玻璃的透光选择性
一层low-e玻璃 ＋ 一层普通玻璃
反射率 透射率
20
太阳辐射在透光围护结构中的传递
玻璃的吸收百分比a0 : a0 = 1 − exp(− KL)
1
A r
(1-r )(1-a o )2 r
C
(1-r )2(1-a o )2 r
(1-r )(1-a o )4 r 3
22
太阳辐射在透光围护结构中的传递
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？
23
8
取决于热源的得热(1)
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、其它室内物 体表面（家具、人体等），透过玻璃窗到室外；
对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等） 长波辐射：人体、常温设备
(1-r )(1-a o ) r
(1-r )(1-a o )3r 2
D
(1-r )2(1-a o )3r 2
(1-r )2(1-a o )4 r 3
(1-a o )4(1-r ) r 4
21
太阳辐射在透光围护结构中的传递
阳光照射到单层半透 明薄层时，半透明薄 层对于太阳辐射的总 反射率、吸收率和透 射率是阳光在半透明 薄层内进行反射、吸 收和透过的无穷次反 复之后的无穷多项之 和。
E
(1-r )
(1-r ) a o (1-r ) (1-a o )
(1-r )(1-a o ) r a o
(1-r )(1-a o )2 r 2a o (1-r )(1-a o )2 r 2 (1-r )(1-a o )3 r 3a o
(1-r )(1-a o )3r 3
B
(1-r ) 2(1-a o )
第三章
建筑热湿环境
清华大学 建筑学院 建筑技术科学系
1
内容提要（三次课）
1. 基本概念与术语 2. 得热的来源 3. 围护结构的热工特性与通过围护结构的热传导
3.1 通过非透光围护结构的传热过程 3.2 通过透光围护结构的传热过程
4. 冷负荷与热负荷
4.1 基本原理，与得热之间的关系 4.2 负荷的计算方法
2
1. 基本概念与术语
3
建筑热湿环境是如何形成的?
是建筑环境中最重要的内容 主要成因是外扰和内扰的影响和建筑
本身的热工性能 外扰：室外气候参数，邻室的空气温
湿度 内扰：室内设备、照明、人员等室内
热湿源
4
基本概念
围护结构的热作用过程：无论是通过围护结 构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形 式包括对流换热（对流质交换）、导热（水 蒸汽渗透）和辐射三种形式。
为 -1，无关为0。
13
通过围护结构的显热得热
外表面对流换热
外表面日射通过墙体的导热
通过围护 结构的显
热得热
通过非透光围护结 构的得热
两种得热方式机理不同
通过透光围护结构 的得热
通过透光围护结构的热传导 通过透光围护结构的日射得热
14
3. 围护结构的热工特性与通 过围护结构的热传导
3.1 通过非透光围护结构的传热过程 3.2 通过透光围护结构的传热过程
10
取决于热源的得热(2)：人体散热散湿
请见第四章
11
取决于热源的得热(3) ——空气渗透带来的得热
夏季：室内外温差小，风压是主要动力 冬季：室内外温差大，热压作用往往强于
风压，造成底层房间热负荷偏大。因此冬 季冷风渗透往往不可忽略。 理论求解方法：网络平衡法，数值求解
《流体网络原理》课程将介绍 参考文献：朱颖心， 水力网络流动不稳定过程的算法，
9
室内产热与产湿（续）
室内湿源包括人员、水面、产湿设备
散湿形式：直接进入空气 围护结构和家具会有一定的蓄湿功能
湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换
有热源湿表面：水分被加热蒸发，向空气加入了显热 和潜热，显热交换量取决于水表面积
无热源湿表面：等焓过程， 室内空气的显热转化为潜热
蒸汽源：可仅考虑潜热交换
工程应用：缝隙法、换气次数法
12
网络平衡法原理
节点流量平衡：AG＝0 回路压力平衡：B ∆P＝0
各支路和节点均编号。
网络关联矩阵A元素 aij： 由 i 点到 j点为1，反之为 -1，无
关为0。
基本回路矩阵B元素 bij： 由 j支路与 i 回路同向为1，反之
17
太阳辐射在透光围护结构中的传递
玻璃对辐射的选择性——普通玻璃的光谱透射率
透射率τ, ％
可见光
近红外线 长波红外线
0.8
18
太阳辐射在透光围护结构中的传递
Low-e玻璃：性能特殊
将具有低发射率、高红外 反射率的金属（铝、铜、 银、锡等），使用真空沉 积技术，在玻璃表面沉积 一层极薄的金属涂层，这 样就制成了 Low-e (Lowemissivity) 玻璃。对太阳 辐射有高透和低透不同性 能。
围护结构传热 传湿
室内产热产湿
对流换热 (对流质交换)
导热 (水蒸汽渗透)
辐射
5
基本概念
得热(Heat Gain HG)：某时刻在内外扰作用下
进入房间的总热量叫做该时刻的得热。如果得热<0，
意味着房间失去热量。
显热
得 热
对流得热 辐射得热
潜热
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。
6
2. 得热的来源 (Heat Gain)
7
得热的来源
与室内状态无关，只取决于热源的得热
室内产热与产湿，得热量＝热源发热量
室内设备与照明 室内人员
通过围护结构的空气渗透导致的得热 透过透光围护结构的太阳辐射得热
与热源和室内热状态（空气温度、壁面温度） 都有关的得热
通过非透光围护结构的热传导 通过透光围护结构的热传导
15
ห้องสมุดไป่ตู้
的非
太 透 不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表
阳光
面对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而
辐围
白色表面可以反射几乎90％的可见光。
射 护 围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率
热结
就越高，反射率越低。
构
外
表
面
所
吸 反射 收
吸收
16
太阳辐射在透光围护结构中的传递
吸收α
反射 γ
透射τ
吸收率α＋反射率γ＋透射率τ＝1
低透low-e玻璃 19
low- e玻璃的透光选择性
一层low-e玻璃 ＋ 一层普通玻璃
反射率 透射率
20
太阳辐射在透光围护结构中的传递
玻璃的吸收百分比a0 : a0 = 1 − exp(− KL)
1
A r
(1-r )(1-a o )2 r
C
(1-r )2(1-a o )2 r
(1-r )(1-a o )4 r 3
22
太阳辐射在透光围护结构中的传递
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？
23
8
取决于热源的得热(1)
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、其它室内物 体表面（家具、人体等），透过玻璃窗到室外；
对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等） 长波辐射：人体、常温设备
(1-r )(1-a o ) r
(1-r )(1-a o )3r 2
D
(1-r )2(1-a o )3r 2
(1-r )2(1-a o )4 r 3
(1-a o )4(1-r ) r 4
21
太阳辐射在透光围护结构中的传递
阳光照射到单层半透 明薄层时，半透明薄 层对于太阳辐射的总 反射率、吸收率和透 射率是阳光在半透明 薄层内进行反射、吸 收和透过的无穷次反 复之后的无穷多项之 和。
E
(1-r )
(1-r ) a o (1-r ) (1-a o )
(1-r )(1-a o ) r a o
(1-r )(1-a o )2 r 2a o (1-r )(1-a o )2 r 2 (1-r )(1-a o )3 r 3a o
(1-r )(1-a o )3r 3
B
(1-r ) 2(1-a o )
第三章
建筑热湿环境
清华大学 建筑学院 建筑技术科学系
1
内容提要（三次课）
1. 基本概念与术语 2. 得热的来源 3. 围护结构的热工特性与通过围护结构的热传导
3.1 通过非透光围护结构的传热过程 3.2 通过透光围护结构的传热过程
4. 冷负荷与热负荷
4.1 基本原理，与得热之间的关系 4.2 负荷的计算方法
2
1. 基本概念与术语
3
建筑热湿环境是如何形成的?
是建筑环境中最重要的内容 主要成因是外扰和内扰的影响和建筑
本身的热工性能 外扰：室外气候参数，邻室的空气温
湿度 内扰：室内设备、照明、人员等室内
热湿源
4
基本概念
围护结构的热作用过程：无论是通过围护结 构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形 式包括对流换热（对流质交换）、导热（水 蒸汽渗透）和辐射三种形式。
为 -1，无关为0。
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通过围护结构的显热得热
外表面对流换热
外表面日射通过墙体的导热
通过围护 结构的显
热得热
通过非透光围护结 构的得热
两种得热方式机理不同
通过透光围护结构 的得热
通过透光围护结构的热传导 通过透光围护结构的日射得热
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3. 围护结构的热工特性与通 过围护结构的热传导
3.1 通过非透光围护结构的传热过程 3.2 通过透光围护结构的传热过程
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取决于热源的得热(2)：人体散热散湿
请见第四章
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取决于热源的得热(3) ——空气渗透带来的得热
夏季：室内外温差小，风压是主要动力 冬季：室内外温差大，热压作用往往强于
风压，造成底层房间热负荷偏大。因此冬 季冷风渗透往往不可忽略。 理论求解方法：网络平衡法，数值求解
《流体网络原理》课程将介绍 参考文献：朱颖心， 水力网络流动不稳定过程的算法，
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室内产热与产湿（续）
室内湿源包括人员、水面、产湿设备
散湿形式：直接进入空气 围护结构和家具会有一定的蓄湿功能
湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换
有热源湿表面：水分被加热蒸发，向空气加入了显热 和潜热，显热交换量取决于水表面积
无热源湿表面：等焓过程， 室内空气的显热转化为潜热
蒸汽源：可仅考虑潜热交换