环境建筑学-第4章热湿环境
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为了计算方便推出的一个当量的室外温度。
如果考虑围护结构外表面与天空和周围物体之间的长
波辐射：
tz
tair
aI
out
QL
out
如果忽略围护结构外表面与天空和周围物体之间的
长波辐射：
aI
tz
tair
out
12
室外空气综合温度
Solar-air Temperature
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？ 高反射率镜面外墙和红砖外墙的室外空气
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
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 (Low-emissivity) 玻璃。对太阳辐射有高 透和低透不同性能。
室内传播。只有对流换
热部分直接进入了空气。
18
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
19
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 射热源和其它表面的温度影响
Qenv
(x) t x
|x
气象和室内气温对板壁传热量的影响比较 确定，容易求得
内表面辐射对传热量的影响较复杂，涉及 角系数和各表面温度
低透low-e玻璃 7
太阳辐射在玻璃中传递过程
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
E
(1 -r )
(1 -r ) a o (1 -r ) (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r a o
16
通过非透明围护结构的热传导
非均质板壁的一维不稳定导热过程：
t
2t a( x) t
边界条件：
a( x)
x2
x
x
out [tout ( ) t(0, )] Qsolar QL
in[t( , ) tin ( )] Ql
(
Qsh
x)
t
x
|
(
x0
x)
t x
|x
t (x,0 ) = f (x)
o
4
)
r
3
(1 -a
o
4
)
(1
-
r
)
r
4
8
太阳辐射在玻璃中传递过程
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 过率是阳光在半透明 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。
9
太阳辐射在玻璃中传递过程
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。
综合温度是否相同？ 请试算一下盛夏太阳下的室外空气综合温
度比空气温度高多少？
13
天空辐射（夜间辐 射，有效辐射）
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 xg g )Tw4 xskyTs4ky xg gTg4 ]
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？
10
室外空气综合温度
太阳直
射辐射
大气长 波辐射
太空散 射辐射
对流 换热
环境长波辐射
壁体得热
地面长
波辐射 地面反射辐射
11
室外空气综
合温度 Solar-
60℃！
air Temperature
35℃！
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
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
2a
o
(1 -r
)(1 -a
o
2
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2
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r
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(1 -r
)(1 -a
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3
B
(1 -r ) 2 (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r
(1 -r
)(1 -a
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3
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2
D
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2
)
(1
-a
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3
)
r
2
(1 -r
2
)
(1
-a
4
非透 不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表 明围 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。
护结 围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率 构外 就越高，反射率越低。 表面 所吸 收的 太阳 辐射 反射 吸收 热
5
太阳辐射在玻璃中传递过程
玻璃对辐射的选择性
白天有天空辐射吗？ 试算一个夜间的室外空气综合温度是多少？
14
通过围护结构的显热得热
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过围护 结构的显 热得热
通过非透明围护结 构的热传导
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
15
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。
第四章
建筑热湿环境
1
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
2
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。
其中内表面长波辐射：
m
Ql
Hale Waihona Puke Baidu
xij
ij
[Ti4
(
)
T
4 j
(
)]
j 1
17
通过非透明围护结构的热传导
利用室外空气综合温度简化外
边界条件：
out
[tz (
)
t(0,
)]
( x)
t x
|x0
实际由内表面传入室内的热量
x=0
为：
x=
Qenv
(x) t x
|x
这部分热量将以对流换
Qenv
热和长波辐射的形式向
20
内表面辐射如何影响板壁 的传热？
Tout,air
Qout
尽管Qin增加了， 但Qout 和Qcond 却是减少的。
Qcond
Qin=Qconv Qin’=Qconv+Ql
Tin,air
21
通过非透明围护结构的得热
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
3
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。
对流得热
显热
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。
如果考虑围护结构外表面与天空和周围物体之间的长
波辐射：
tz
tair
aI
out
QL
out
如果忽略围护结构外表面与天空和周围物体之间的
长波辐射：
aI
tz
tair
out
12
室外空气综合温度
Solar-air Temperature
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？ 高反射率镜面外墙和红砖外墙的室外空气
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
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 (Low-emissivity) 玻璃。对太阳辐射有高 透和低透不同性能。
室内传播。只有对流换
热部分直接进入了空气。
18
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
19
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 射热源和其它表面的温度影响
Qenv
(x) t x
|x
气象和室内气温对板壁传热量的影响比较 确定，容易求得
内表面辐射对传热量的影响较复杂，涉及 角系数和各表面温度
低透low-e玻璃 7
太阳辐射在玻璃中传递过程
玻璃的吸收百分比a0 : a0 1 exp( KL)
1
A r
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
C
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2
)
(1
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2
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4
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E
(1 -r )
(1 -r ) a o (1 -r ) (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r a o
16
通过非透明围护结构的热传导
非均质板壁的一维不稳定导热过程：
t
2t a( x) t
边界条件：
a( x)
x2
x
x
out [tout ( ) t(0, )] Qsolar QL
in[t( , ) tin ( )] Ql
(
Qsh
x)
t
x
|
(
x0
x)
t x
|x
t (x,0 ) = f (x)
o
4
)
r
3
(1 -a
o
4
)
(1
-
r
)
r
4
8
太阳辐射在玻璃中传递过程
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 过率是阳光在半透明 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。
9
太阳辐射在玻璃中传递过程
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。
综合温度是否相同？ 请试算一下盛夏太阳下的室外空气综合温
度比空气温度高多少？
13
天空辐射（夜间辐 射，有效辐射）
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 xg g )Tw4 xskyTs4ky xg gTg4 ]
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？
10
室外空气综合温度
太阳直
射辐射
大气长 波辐射
太空散 射辐射
对流 换热
环境长波辐射
壁体得热
地面长
波辐射 地面反射辐射
11
室外空气综
合温度 Solar-
60℃！
air Temperature
35℃！
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
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
2a
o
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
2
(1 -r
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o
3
)
r
3a
o
(1 -r
)(1 -a
o
3
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3
B
(1 -r ) 2 (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r
(1 -r
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o
3
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r
2
D
(1 -r
2
)
(1
-a
o
3
)
r
2
(1 -r
2
)
(1
-a
4
非透 不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表 明围 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。
护结 围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率 构外 就越高，反射率越低。 表面 所吸 收的 太阳 辐射 反射 吸收 热
5
太阳辐射在玻璃中传递过程
玻璃对辐射的选择性
白天有天空辐射吗？ 试算一个夜间的室外空气综合温度是多少？
14
通过围护结构的显热得热
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过围护 结构的显 热得热
通过非透明围护结 构的热传导
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
15
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。
第四章
建筑热湿环境
1
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
2
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。
其中内表面长波辐射：
m
Ql
Hale Waihona Puke Baidu
xij
ij
[Ti4
(
)
T
4 j
(
)]
j 1
17
通过非透明围护结构的热传导
利用室外空气综合温度简化外
边界条件：
out
[tz (
)
t(0,
)]
( x)
t x
|x0
实际由内表面传入室内的热量
x=0
为：
x=
Qenv
(x) t x
|x
这部分热量将以对流换
Qenv
热和长波辐射的形式向
20
内表面辐射如何影响板壁 的传热？
Tout,air
Qout
尽管Qin增加了， 但Qout 和Qcond 却是减少的。
Qcond
Qin=Qconv Qin’=Qconv+Ql
Tin,air
21
通过非透明围护结构的得热
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
3
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。
对流得热
显热
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。