建筑环境学第3章热湿环境

(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
3
)
r
3
B
(1 -r ) 2 (1 -a o )
(1 -r )(1 -a o ) r
(1 -r
)(1 -a
o
3
)
r
2
D
(1 -r
2
)
(1
-a
o
3
)
r

(1 -r
2
)
(1
-a
第三章
建筑热湿环境
1
影响房间热湿状况的因素
影响建筑物内热湿状况和空气环 境的因素有哪些？
2
影响房间热湿状况的因素
影响建筑物内热湿状况和空气环境的因素
室外气象条件（含局部下垫面和建筑的影响） 室内发热量和产湿量 空调方式（含采暖、空调和自然通风等）
室内家俱、设备等蓄热（常被忽略！！）
所有这些因素可归纳为外扰和内扰（空调为 广义的外扰）
15
总透过率为： 总反射率为： 第一层半透明薄层的总吸收率为： 第二层半透明薄层的总吸收率为：
16
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
17
室外空气综合
温度 Solar-air
60℃！
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
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
18
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
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？
19
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 ]
白天有天空辐射吗？
20
第二节 建筑围护结构的热湿传递
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
21
一、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。
o
4
)
r
3
(1 -a
o
4
)
(1
-
r
)
r
4
12
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。
13
14
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。
其中内表面长波辐射：
m
Ql
xij
ij
[Ti4
(
)
T
4 j
(
)]
j 1
23
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
对内表面边界条件计算式中的长波辐射项进
行线性化
24
实际由内表面传入室内的热量为：
Qenv
(x) t x
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
9
太阳辐射在玻璃中传递过程
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
10
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。
5
6
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。
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
7
基本概念
得热(Heat Gain HG)：某时刻在内外扰作用下
低透low-e玻璃 11
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
3
外扰
外扰包括室外空气温度、湿度、太阳辐射、风 速和风向以及相邻房间的传热，有两种影响方 式：
热交换：通过透明或半透明围护结构的太阳辐射、 围护结构的热传导（含相邻房间）
空气交换（包括空气渗透和空调送风）：通过门窗 缝隙的为空气渗透，空调送风或排风为空调通风
4
内扰
包括照明、设备、人体的散热和散湿，两种 方式： 对流散热 辐射散热
22
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)
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。
8
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，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。
|x
这部分热量将以对
流换热和长波辐射
x=0
x=
的形式向室内传播。
只有对流换热部分
直接进入了空气。
Qenv