第一篇-建筑热工学

温度梯度。即：
lim t t
n0 n
n
n
g
n
df
t t t
t t
等温面示意图
热流密度q：
单位时间内，通过等温面上单位面积的热量称 为热流密度。
q dQ dF
（W/m2)
dQ qdF
Q qdF
F
Q=qF
2、傅立叶定律
匀质材料物体内各点的热流密度与温 度梯度的大小成正比，即：
q t
1 2
3
λ
黑体、灰体、非灰体单色辐射的对比
1—黑体； 2—灰体； 3—非灰体
（2）斯蒂芬—波尔兹曼定律：黑体和灰体的全辐射能力与其表 面的绝对温度的四次幂成正比 即：
其中：C—物体的辐射系数， W/m2k4 T—物体表面的绝对温度，K
E C
T
4
100
黑体的辐射系数Cb=5.68，灰体的辐射系数C
1）分类 —按物体的辐射光谱特性
黑体：
能发射全波段的热辐射，在相同的温度条件下，
辐射能力最大。
灰体：
其辐射光谱具有与黑体辐射光谱相似的形状，且对 应每一波长的单色辐射力，与同温度同波长的黑体 的的比值ε为一常数。
即： 其中
E 常数
E,b 称为发射率或黑度
非灰体：只能发射某些波长的辐射线。
Eλ
温室效应
温室效应是指当热辐射由不同温度物体产 生的时候，它的属性产生差异的一种结果。 如图所示，高温的太阳发出短波辐射，可以 通过大气层和玻璃。在温室或其他建筑物的 内部这些热量被物体吸收，然后这些物体回 发出再辐射热。因为温室内部的物体处于比 太阳低的温度，因此长波辐射热无法穿透玻 璃。于是这些再辐射热就会被困在室内并且 使得温室内部的温度升高。
（1）、 对不透明表面的反射和吸收： 投射至不透明材料表面的辐射能，一部分被吸收，
一部分则被反射。 r+ρ=1
吸收系数ρ——被吸收辐射能Iρ与入射能I之比； 反射系数 r ——被反射辐射能Ir与入射能I之比。
I
I
r Ir I
I Ir
I
不透明表面的反射和吸收
（2）、材料对热辐射的吸收和反射性能，只 要取决于表面的颜色、材性和光滑平整程度； 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。 （材性是指导电体还是非导体）
对流的原因： （1）流体有温度差——自然对流； （2）流体因受外力作用——受迫对流。 牛顿公式（确定表面对流换热量）
qC=αC（t-θ）
qC—对流换热强度，W/㎡; t—流体的温度，C0； αC—对流换热系数，W/㎡K; θ—固体表面温度，C0。
1、自然对流
表面类型 垂直表面
C
C 2.04 t
3、物体之间的辐射换热：
（1）空间任意两个相互分离的物体，彼此 间就会产 生辐射换热
（2）两表面间的辐射换热量主要取决于表面的温度、 表面发射和吸收辐射的能力、相互之间的位置。 Q1，2=αr（θ1—θ2）·F 或 q1,2=αr（θ1—θ2）
导热系数λ的大小：
金属最大
——
非金属和液体次之 ——
气体为最小
——
隔热材料
——
建筑材料和绝热材料——
λ=2.2～420 λ=0.07～0.7 λ=0.006～0.6 λ﹤0.25。 λ=0.025～3
导热系数与温度的关系:
0 bt
其中： λ0为00C时的导热系数； b为实验测定的常数。
二、 对 流
1、 温度场、温度梯度和热流密度
（1）、温度场 一般情况下，温度是空间坐标x 、y、z和时间
τ的函数，即： t=f（x、y、z、τ） 某时刻物体内各点的温度分布状况—温度场。 （2）温度梯度
等温面： 温度场中同一时刻由温度相同的各点连
成的面叫做等温面。
温度梯度：
温度差△t与沿法线方向两等温
面之间的距离△n的比值的极限，叫
第一篇《建筑热工学》
主要内容； 一般工业与民用建筑的热工设计：
建筑保温设计、防潮设计、防热设计、建筑节能设计。 基本内容： 围护结构传热、传湿的基本原理和计算方法。
《民用建筑设计规范》（GB50176—93） 《建筑气候区划标准》（GB50178—93）， 《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部
（GBJ24—95）等。
n
其中 λ是比例常数—材料的导热系 数。负号表示热量传递只能沿着温 度降低的方向而进行。
3、导热系数：
指当温度梯度为10C/m时，在单位时间内通 过单位面积的导热量。即：
q
t
W/mk
n
导热系数大，表明材料的导热能力强。 影响导热系数数值大小的因素：材料的—— 种类、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。
C Cb
或C
Cb
比值ε称为发射率或黑度
温度不同时，其光谱中的波长特性也不同，温度增加，短波成
分增强。
2898 m
T
T为物体表面的绝对温度，K。
2、物体表面对外来辐射的吸收与反射特性
任何物体不仅具有本身向外辐射的能力，而且对 外来的辐射具有吸收性和反射性，某些材料还有透射 性。（绝大多数建筑材料对热辐射不透明）。
室内物体吸 收并再辐射 热能
6000K
300K
太阳的短波辐射通过 玻璃传送
长波辐射被困在玻璃 内部
§1.2 围护结构传热基础知识 一、导热
在不同的物质中导热的机理的区别：
在气体中—是通过分子做无规则运动时互 相碰撞而导热；
在液体中—是通过平衡位置间隙移动着的 分子振动引起的；
在固体中—除金属外，由平衡位置不变的 质点振动引起的，金属中主要是通过自 由电子的转移而导热。
分）》
第一章 §1.1
建筑热工学基础知识 建筑中的热传现象
1、围护结构的作用： 防热御寒 、使室内形成舒适的热环境。
2、热量的传递方式：
辐射
对流
导热
辐射、对流
反射辐射
导 热
辐对 射流
导
对流
热
导流
辐射
辐射 对流
Baidu Nhomakorabea
辐射 对流
室内供暖设备在室内的热交换
辐射传热—指热量以电磁波的形式把 热量由一个物体传向另一个物体把的 现象。 对流传热—指流体与流体之间、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—指同一物体内部或两物体之间 由于分子热运动，热量由高温处向 低温处转换的现象。
水平表面（热流由下而上） C 2.54 t
水平表面（热流由上而下） C 1.34 t
2、受迫对流：
内表面 ——
C 2 3.6
外表面 ——
C 2 3.6 冬
C 5 3.6 夏
三、辐射：
辐射传热的本质：
辐射传热的本质是以电磁波传递热能的。温度高于 绝对零度的物体都能发射辐射热。
1、物体的辐射特性：