建筑环境学第五版第三章课件

玻璃对辐射的选择性
可见光
近红外线
长波红外线
0.8
普通玻璃的光谱透过率
6
太阳辐射在玻璃中传递过程
关于Low- (Low关于Low-e (Lowemissivity) 玻璃(图3-3b) 玻璃( 对太阳辐射有高透和低 透不同性能。 透不同性能。p47
低透low低透low-e玻璃
7
名词解释： 名词解释：
17
内表面辐射如何影响板壁 的传热？ 的传热？
Tz
Qcond
有内辐射热源照射时 的温度分布 无内辐射热源照射时 的温度分布
Q’wall,cond
Qwall,cond Tin
18
通过非透明围护结构的得热
内表面辐射导致的传热量差值 内表面辐射导致的传热量差值 将内边界条件线性化， 将内边界条件线性化，则可利用线性叠加压 力将气象与室内气温的影响与其它部分分离 出来，称作： 通过围护结构的得热” 出来，称作：“通过围护结构的得热”，HG t （x,τ）= t1 （ x,τ ）+ △t2（ x,τ ） x,τ）
第三章
建筑热湿环境
1
建筑热湿环境是如何形成的? 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 内扰的影响和建筑本 主要成因是外扰和内扰的影响和建筑本 外扰和 身的热工性能 外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿 外扰：室外气候参数， 度 内扰：室内设备、照明、 内扰：室内设备、照明、人员等室内 热湿源
36.8℃ 36.8℃4－23
玻璃窗的种类与热工性能
7.0% 45.6% 45,2% 紫 可 2.2%
外 线
近 红 外 线 外 线 红 波
长
见 光
普通玻璃 低 玻璃 低 玻璃 低
高 高 高
冬季型 Low-E玻璃 玻璃
高 ～ 低 低 中
季
玻璃 低 20 低 80 —— 玻璃
低
24
4
24
铝合金断热窗框
4
非透 明围 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
不同的表面对辐射的波长有选择性. 不同的表面对辐射的波长有选择性. 围护结构的表面越粗糙、颜色越深， 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。 就越高，反射率越低。
反射
吸收
5
太阳辐射在玻璃中传递过程
3 2
பைடு நூலகம்
D
(1-r ) (1-a o ) r
2 3 2
E
(1-r ) (1-a o ) r
2 4 3 4
(1-a o ) (1-r ) r
4
再看图3 再看图3-6
9
室外空气综合温度
太阳直 射辐射 大气长 波辐射 对流 换热
太空散 射辐射
环境长波辐射
壁体得热
地面长 波辐射 地面反射辐射
10
室外空气 综合温度
3
基本概念
得热(Heat 得热(Heat Gain HG)：某时刻在内外扰作用下 HG)： 进入房间的总热量叫做该时刻的得热。如果得热<0， 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。 意味着房间失去热量。 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， 围护结构热过程特点：由于围护结构热惯性的存在， 衰减和 通过围护结构的得热量与外扰之间存在着衰减 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。 的关系。
HG glass ,a
Rout ( I Di a Di + I dif a dif ) = Rout + Rin
推导过程见板书 总日射得热： 总日射得热：HGsolar＝HGglass,τ + HGglass,a 关于标准太阳得热SSG 关于标准太阳得热SSG (Standard Solar heat Gain) 28
问题：白天有天空辐射吗？ 问题：白天有天空辐射吗？
13
第二节 建筑维护结构的热湿传递
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过非透明围护结 构的热传导 通过围护 结构的显 热得热
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
14
通过非透明围护结构的热传导
由于热惯性存在，通过围护结构的传热量和温度的波 由于热惯性存在， 动幅度与外扰波动幅度之间存在衰减和延迟的关系。 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。 衰减和滞后的程度取决于围护结构的蓄热能力。 的程度取决于围护结构的蓄热能力
制作过程： 制作过程： 性能： 性能： 导热性比非断热铝合金型材窗降低40－70%。 导热性比非断热铝合金型材窗降低40－70%。 优点： 优点： 降低热量传导 防止冷凝 节能
25
26
通过玻璃窗的长波辐射 通过玻璃窗的长波辐射???
长波辐射
长波 辐射
夜间除温差传热外， 夜间除温差传热外， 还有由于天空夜间 辐射导致的散热量。 辐射导致的散热量。 low采用 low-e 玻璃可 有效降低透光维护 结构的传热系数的 原因？ 原因？p58
U－value：U值导热系数用来衡量物质的保温性 value： 能。 VLT ：(可见光透过率) 可见光透过率) 定义： 定义：贴膜玻璃透过的可见光与入射可见光通量 之比。 之比。 解释：数值越小，防眩的效果越明显。 解释：数值越小，防眩的效果越明显。 注意：一些业主在要求防眩的同时又不希望房间 太暗。
（推导过程见板书！） 推导过程见板书！）
11
室外空气综合温度
SolarSolar-air Temperature
人们常说的太阳下的“体感温度”是什么？ 人们常说的太阳下的“体感温度”是什么？ 室外空气综合温度与什么因素有关？ 室外空气综合温度与什么因素有关？ 高反射率镜面外墙和红砖外墙的室外空气 综合温度是否相同？ 综合温度是否相同？
15
通过非透明围护结构的热传导
微分方程及边界条件建立见板书！ 微分方程及边界条件建立见板书！
16
通过非透明围护结构的得热
板壁内表面温度同时受室内气温、室内辐 板壁内表面温度同时受室内气温、 射热源和其它表面的温度影响
Qwall ,cond
∂t = −λ ( x ) |x =δ ∂x
气象和室内气温对板壁传热量的影响比较 确定， 确定，容易求得 内表面辐射对传热量的影响较复杂，涉及 内表面辐射对传热量的影响较复杂， 角系数和各表面温度
2
基本概念
围护结构的热作用过程：包括对流换热（对 围护结构的热作用过程：包括对流换热（ 流质交换）、导热（水蒸汽渗透） ）、导热 流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三 种形式。 种形式。
对流换热 (对流质交换 对流质交换) 对流质交换
围护结构传热 传湿 室内产热产湿
导热 (水蒸汽渗透 渗透) 水蒸汽渗透 辐射
20
玻璃窗的种类与热工性能
窗框型材： 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： 玻璃层间：可充空气、氮、氩、 氪等或有真空夹层； 玻璃层数： 玻璃层数：单玻、双玻、三玻等； 玻璃类别： 玻璃类别：普通透明玻璃、有色 玻璃、低辐射(Low-e)玻璃等； 玻璃表面： 玻璃表面：各种辐射阻隔性能的 镀膜，如反射膜、low-e膜、有色 遮光膜等，或在两层玻璃之间的 空间中架一层对近红外线高反射 率的热镜膜。
12
天空辐射（ 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Q 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。 的长波辐射。
4 4 Qlw = σε w[( xsky + xg ε g )Twall − xskyTsky − xg ε gTg4 ]
外遮阳和内遮阳有何区别? 外遮阳和内遮阳有何区别?
反射
透过 反射 对流
对流
外遮阳： 外遮阳： 只有透过 和吸收中 的一部分 成为得热
内遮阳： 内遮阳： 遮阳设施 吸收和透 过部分全 部为得热
透过
30
通风双 层玻璃 窗，内 置百页
31
单玻内百页
双玻内百叶
双玻内百叶 内通风
32
通过玻璃窗的得热
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： 来获得简化计算结果： 实际照射面积比（外遮阳） 实际照射面积比（外遮阳） 窗的有效面积系数
HGwind , sol = ( SSGDi X s + SSGdif )Cs Cn X wind Fwind
玻璃的遮挡系数 内遮阳设施的遮阳系数
总得热：HGwind (τ ) = HGwind ,cond (τ ) + HGwind , sol (τ )
33
通过透光维护结构得热量的其它 计算方法
21
玻璃窗的种类与热工性能
中空玻璃及其他墙体材料的传热系数[W/(m2⋅K)] 中空玻璃及其他墙体材料的传热系数
材料 普通中空玻璃 普通中空玻璃 三层中空玻璃 混凝土墙 砖墙 厚度 3+6A+3 3+12A+3 3+12A+3+12A +3 150 240 传热系数 3.4 3.0 2.1 3.3 ≥50 2.8 隔声量/dB 隔声量 25～30 ～ 30～35 ～ 35～40 ～
普通玻璃 吸热玻璃 反射玻璃
0.865 0.111 0.06 0.889 0.051 0.075 0.024 0.40 0.31 0.46 0.15 0.09 0.45 0.60 0.60 0.22 0.32 0.10 0.38 0.30 0.40 23
玻璃温度： 玻璃温度：
31.4℃ 31.4℃
39.5℃ 39.5℃
导热和 自然对 流换热
对流换热
室内表面 对玻璃的 长波辐射
27
通过标准玻璃的太阳辐射得热
透过单位面积玻璃的太阳辐射得热： 透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：
HGglass,τ = I Diτ glass, Di + Idifτ glass,dif
玻璃吸收太阳辐射再传热造成的房间得热： 玻璃吸收太阳辐射再传热造成的房间得热： 吸收太阳辐射再传热造成的房间得热
SolarSolar-air Temperature
35℃！ 35℃
60℃！ 60℃
考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强， 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。 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 当量的室外温度。 为了计算方便推出的一个当量的室外温度。
(1-r ) (1-a o ) r (1-r )(1-a o ) r
4 3 2 2
(1-r )(1-a o ) r a o (1-r )(1-a o ) r 3 3 (1-r )(1-a o ) r a o (1-r )(1-a o ) r
3 3 2 2
(1-r )(1-a o ) r (1-r )(1-a o ) r
22
吸热玻璃与反射玻璃的比较
吸热玻璃： 吸热玻璃：在玻璃中添加金属离子或某些物质形成着色玻璃， 获得较高吸收率。20世纪60年代流行——丰富色彩 丰富色彩。 丰富色彩 反射玻璃：在玻璃表面附加一层膜，使之反射更多太阳辐射， 反射玻璃： 获得较高反射率。20年代70世纪流行——映射景色 映射景色。 映射景色 吸热玻璃与反射玻璃比较 吸热玻璃与反射玻璃比较 比较条件：厚度3mm，环境：32℃，室内：24℃，太阳日 射强度：600W/m2，温差传热：49.4W/m2
8
太阳辐射在玻璃中传递过程
玻璃的吸收百分比a 玻璃的吸收百分比a0 :
1
a0 =1−exp(−Ksol L)
(1-r ) a o (1-r ) (1-a o )
A r
(1-r )
(1-r )(1-a o ) r a o (1-r )(1-a o ) r
2 2 2
B
(1-r ) (1-a o )
2
C
遮阳方式
现有遮阳方式
内遮阳：普通窗帘、百页窗帘 内遮阳：普通窗帘、 外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬 外遮阳：挑檐、可调控百页、 窗玻璃间遮阳： 窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗 帘，百页可调控
我国目前常见遮阳方式
内遮阳：窗帘 内遮阳： 外遮阳：屋檐、遮雨檐、 外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬
29
欧美国家多用太阳得热系数SHGC 欧美国家多用太阳得热系数SHGC (Solar Heat Gain Coefficient)来描述玻璃窗或玻璃幕墙的热工 Coefficient)来描述玻璃窗或玻璃幕墙的热工 性能。 性能。
气象与室温决定部分 辐射造成的增量
19
通过玻璃窗的得热(导热) 通过玻璃窗的得热(导热)
HGwind ,cond = K wind Fwind [t a ,out − t a ,in ]
包括长波辐射部分
通过玻璃板壁 的传热 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 关系。 关系。