第1讲建筑热工分析
建筑物理热工的基本知识

二、空气湿度:
湿度:空气的干湿程度。
绝对湿度:单位体积空气中所含水蒸气的重量。
绝对湿度一般用 f (g m3) 表示;饱和空气的绝对湿度用 饱和蒸气量 fmax (g m3)表示。
相对湿度:一定温度和大气压下,湿空气的绝对湿度与同 温同压下的饱和蒸气量的百分比。 表示为φ=f/f max X100%
安 全 放 在 第 一位, 防微杜 渐。20.12.2520.12.2502:47:1602:47:16December 25, 2020
加 强 自 身 建 设,增 强个人 的休养 。2020年 12月 25日上 午2时47分 20.12.2520.12.25
精 益 求 精 , 追求卓 越,因 为相信 而伟大 。2020年 12月 25日星 期五上 午2时47分 16秒 02:47:1620.12.25
作 业 标 准 记 得牢, 驾轻就 熟除烦 恼。2020年 12月 25日 星期五 2时47分 16秒02:47:1625 December 2020
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专 注 今 天 , 好好努 力,剩 下的交 给时间 。20.12.2520.12.2502:4702:47:1602:47:16Dec-20
对某一物体或某一空间来说,某一瞬时,物体内各 点的温度总计叫温度场。
物体内各点温度不随时间变化,称为稳定温度场; 反之,则为不稳定温度场。
在稳定温度场内发生的热量传递过程为稳定传热过程; 在不稳定温度场内发生的热量传递过程为不稳定传热 过程。
2-3 湿空气的物理性质
建筑热力学分析与优化

建筑热力学分析与优化建筑热力学是研究建筑物在热力学方面的特性和现象的学科,通过分析建筑物的热传递、热损失等问题,为建筑设计和能源利用提供科学依据。
本文将从热传递、热损失和热性能优化等方面进行探讨。
一、热传递分析热传递是指热量通过传导、对流和辐射等方式在建筑物内部和外部传递的过程。
在建筑热力学中,我们需要对建筑物的墙体、窗户、屋顶等部分进行热传递分析,以确定热物性参数和热阻参数。
通过数学模型的建立,可以计算热量传递的速度和方向,并预测建筑物的热损失。
二、热损失优化建筑热能损失是指建筑物内部热量的流失现象,是造成能源浪费的主要因素之一。
为了减少热损失,我们可以从以下几个方面进行优化。
1. 优化建筑结构:改进墙体的保温材料和结构设计,提高隔热能力,减少热传递。
使用双层或多层窗户,增加窗户的保温性能。
2. 定期维护:及时检查和修复建筑物的漏风、裂缝等问题,防止冷空气流入,热量流失。
3. 使用节能设备:采用高效、节能的供暖设备和照明设备,降低能源消耗。
4. 合理利用太阳能:利用太阳能热水器、太阳能光伏板等设备,减少人工供暖和照明所需的能量。
通过优化建筑物的热损失,可以节约能源,降低能源消耗和环境污染。
三、热性能优化热性能是指建筑物在不同季节和气候条件下的热舒适性和能源利用效率。
通过热性能优化,可以提高建筑物的热舒适性,减少能源的消耗。
1. 保证室内热舒适性:合理设计建筑物的采光、通风和空调系统,提高室内空气质量,保证居住者的舒适感。
2. 充分利用自然资源:在设计和建造建筑物时,考虑使用自然光和自然通风,减少能源的使用。
3. 采用智能控制系统:使用智能控制系统对建筑物进行管理和监控,实时调整温度、湿度和照明等参数,提高能源利用效率。
4. 鼓励可再生能源的使用:使用可再生能源替代传统能源,如太阳能、风能等,减少对非可再生能源的依赖。
通过热性能的优化,可以提高建筑物的舒适性和能源利用效率,实现可持续发展和环境保护的目标。
建筑热力学分析与优化

建筑热力学分析与优化建筑物的热力学分析与优化是当前建筑设计中的重要环节。
它不仅能够提高建筑物的能源利用效率,降低能源消耗,还能够改善室内温度和湿度的控制,提高居住者的舒适感。
本文将介绍建筑热力学分析的方法和技术,并探讨如何通过优化建筑结构和系统来提高建筑物的能效。
一、建筑热力学分析方法建筑热力学分析主要通过数学模型和计算机模拟来实现。
首先,需要建立建筑物的热力学模型,包括建筑结构、墙体、屋顶、地板以及窗户等各个部分。
然后,根据建筑物所处的环境条件,如气温、湿度等,以及建筑物使用情况,如人员活动、照明、空调等,进行热传导和热辐射的计算。
最后,通过计算机模拟,得出建筑物在不同条件下的热力学性能指标,如能源消耗、室内温度等。
常用的建筑热力学分析软件包括EnergyPlus、IDA-ICE和TRNSYS 等。
这些软件可以模拟建筑物的能量平衡、室内温度、湿度等参数,并根据不同的设计方案和参数输入,预测建筑物的能源消耗和室内环境状态。
通过模拟分析,设计师可以评估不同的建筑设计方案在能源利用和室内舒适性方面的差异,为优化建筑结构和系统提供依据。
二、建筑热力学分析的优化目标建筑热力学分析的优化目标是提高建筑物的能源利用效率。
在设计阶段,通过合理选择建筑材料、调整建筑结构和布局、提高绝缘性能等手段来降低热量传输和漏失,减少建筑物的能耗。
在系统设计阶段,通过优化空调、供暖和通风等系统的参数和控制策略,提高系统的效率,并合理利用可再生能源,如太阳能和地热能等,进一步降低能源消耗。
另外,优化建筑物的热力学性能还可以改善室内温度和湿度的控制,提高居住者的舒适感。
通过合理的设计,可以减少室内温度的波动,降低热不适和寒冷感。
同时,优化通风系统,提高室内空气质量,减少湿度过高或过低的问题,提供舒适的室内环境。
三、建筑热力学分析的优化策略在建筑热力学分析的优化过程中,可以采取多种策略来提高建筑物的能效和舒适性。
首先,通过合理选择建筑材料和构造方式,提高墙体、屋顶和地板的隔热性能。
建筑热工讲义-03

q f (ti ,i , vi ,i , qm , tsk , qw , Rclo ) 0
q f (ti ,i , vi ,i , m, Rclo ) 0 PMV f (ti ,i , vi ,i , m, Rclo )
-1 0 1 2 热 3 酷热 建筑热工与节能 稍冷 舒适 稍热
热感觉 寒冷
7
2013年2月17日星期日
第一章 室内外热环境
1.1 室内热环境
预计热感觉指数(PMV-PPD) PMV的影响因素: 环境变量:气温、辐射温度、相对湿度和气流速度 人体条件:人体活动状况、人体衣着 最为全面的评价方式,广为采用 尽管PMV=0,仍有5%的人感觉不舒适(PPD) ISO推荐-0.5~0.5为热舒适环境
ISO建议的热舒适标准
• -0.5<PMV<0.5; 室内作用温度:20~24℃(采暖,1.2Met,1.0Clo) 23~26℃(制冷,1.2Met,0.5Clo) • 冷风感DR<15%; 气流速度应保证在0.3 m/s以下 • 来自窗户的冷辐射温差应<10 ℃; • 来自顶棚的热辐射温差应<5 ℃; • 脚踝与头部的垂直温差应<3 ℃; • 地板温度应在19~29 ℃之间; • 相对湿度应在30%~70%之间
2013年2月17日星期日
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建筑热工与节能
第一章 室内外热环境
1.1 室内热环境
人体局部不舒适 冷风感(Draught)
11
2013年2月17日星期日
建筑热工与节能
第一章 室内外热环境
建筑物理热工学建筑分析

建筑如果不呼应气候,就 谈不上“绿色”。主楼逐层向 外旋转挑出的“盒子”,为南 立面大部分外窗和外墙提供了 夏季自遮阳,冬季则对阳光进 入室内影响甚小。 同时北面逐层退台,一方面减小了对园区内部空间的压迫感;另 一方面,避免了以光滑楼体迎向北风,产生涡流,影响园区内的风 环境质量,可以大大改善本建筑门厅入口处的小气候(,使得建筑的 夏季防晒和冬季阳光利用对室内环境舒适性和空调与采暖节能具非 常重要的意义。
2.
• (2)广泛开发推广外窗和玻璃 幕墙的节能型新产品、新技 术。如有效降低长波辐射增 强保温的低辐射镀膜玻璃与 玻璃夹层充惰性气体的隔热 技术、断热式窗框、断热式 玻璃幕墙支撑技术。 (3)采用有效的遮阳设施,减 少夏季通过外窗和玻璃幕墙 的太阳辐射,而在冬季又适 当地接收太阳辐射。如可调 节外遮阳技术,玻璃夹层中 间设置可调节遮阳技术。 • 通风问题 • 央视大楼采用自然通风+机械 调风+空调器降温的联动控制 系统, 通过同时控制空调房间的室内 温度和风速来实现舒适与节 能和谐统一。
4.热舒适及节能
除了夏季遮阳、冬季引入阳光和加强自然通风,还采用以 下策略提 高热舒适性并减少空调能耗: 1) 利用重质材料的热惰性。由于不设吊顶,具有热惰性的混凝土楼板直 接暴露,有利于室内环境的稳定和人员舒适; 2) 采用外墙内保温体系。办公楼基本上只在白天使用,空调系统每天早 上开启,傍晚关闭。内保温方式可以更快地使室内气候达到舒适并节省 空调能耗; 3)使用吊扇。过渡季 节可以通过慢速运行的 吊扇使办公人员感到舒 适,缩短空调使用时段 ;拟采用可以反转向上 吹风的吊扇,使室内气 流运行方式更理想。
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隔热分析
1. 透明围护结构隔热问题 也十分突出,太阳光照 射到普通玻璃表面后, 7.3%的能量被反射,不 会成为房间的得热;79 %直接透过玻璃进入室 内,全部成为房间的热 量,还有13.7%则被玻璃 吸收,而使玻璃温度提 高。被吸收的这部分能 量中,4.9%又将以长波 热辐射和对流方式传至 室内,使得室内温度升 高。 降低透光型围护结构建 筑能耗的途径 (1)在建筑方案设计阶段, 利用动态模拟技术计算 各种方案的能耗情况, 从而使透光型围护结构 占外墙比例、节能玻璃 类型、窗及幕墙构造、 遮阳方式等达到节能最 优。
友晨建筑热工学案例分析课件

3
央视大楼基本介绍
功能
:中央电视台总部大楼位于北京商务中心区。 由德国人奥雷·舍人和
荷兰人库哈斯带领大都会建筑事务所(OMA)设计。中央电视台总部大楼建 筑外形前卫,被美国《时代》评选为2007年世界十大建筑奇迹,并列的有北 京当代万国城和国家体育场。建成后总面积将有50多万平
方米,高234米,可容纳10多
友晨建筑热工学案例分析
2
主张:
从微观上讲,他要求建筑应对每种社会新问题做出回应, 以保持一种先进性。
从宏观来讲,他的结论就是建筑学的“末世论(传统建筑 学理论的解体与消亡)”
——建筑属于城市而不属于永恒 代表作: 波尔多住宅(1994年) 西雅图图书馆(1999年) 中央电视台新楼
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效遮蔽日晒,适应北京的空气质量环境。
友晨建筑热工学案例分析
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保温分析
央视新大楼外围护结构由大面积玻璃窗与菱 形钢网格结合而成,保温设计十分突出
透明围护结构的保温措施:
n 提高气密性,减少冷风渗透n 提高窗框保温性能网格
n 改善玻璃保温性能
+ 玻璃
友晨建筑热工学案例分析
6
隔热分析
n 透明围护结构隔热问题也十分突出,太阳光照射到普 通玻璃表面后,7.3%的能量被反射,不会成为房间的 得热;79%直接透过玻璃进入室内,全部成为房间的 热量,还有13.7%则被玻璃吸收,而使玻璃温度提高。 被吸收的这部分能量中,4.9%又将以长波热辐射和对 流方式传至室内,使得室内温度升高。
n 央视大楼设计者:雷姆・库哈斯和奥勒 ・舍仁 简介
n 央视大楼基本介绍
n 从热工学角度分析央视大楼
n 我的感想
友晨建筑热工学案例分析
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K t n1 tn 2 K max
tn1 tb
Rn1
tn1 tl
Rn1 t n1 t n 2
Rn
tn2 Rn1 q
tn1 tn 2 1 R0,min Rn1 K max (tn1 tl )
Rb R0 min R0
tn1
tb
( Rn R1 R2 Rb min Rw ) R0 min
Rb min R0 min ( Rn R1 R2 Rw )
b min Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ minb
问题:既有建筑的节能改造或围护结构热工设计 中,已知某建筑物的墙体材料、厚度和导热系数, 保温材料的导热系数,求保温材料厚度。由建筑 物体形系数,根据节能标准得出最大允许传热系 数,按上述公式计算。
tn2
b Rb b
问题3 输送冷媒管壁表面不结露:保温厚度
K tn t
t n tb
Rn1
K max
tn tl
Rn1 t n t
t tb
tn t 1 R0,min Rn1 K max (tn tl )
Rb R0 min R0
分析:查《公建节能》,兰州属于寒冷地区,体形系数0.28的 外墙传热系数K=0.60W/m2.K 1/8.7+0.36/0.58+0.02/0.87+δ/0.05+1/23=1/0.60 δ=43mm
结露问题(平面或管壁) 基本公式(按传热学知识) 壁面两侧流体间的传热过程的分析: 壁面两侧流体通过壁面传递的热量为 q1 K t1 t2
(1)满足卫生和不结露围护结构最小传热阻
围护结构传热阻应该满足使用要求、卫生要
求和经济要求。 围护结构内表面温度应满足表面不结露的要 求(结露会导致耗热量增大使围护结构易损 坏);室内空气温度与围护结构内表面温度 的温度差要满足卫生要求(内表面温度过低, 人体受到冷辐射会产生不舒适感)。根据以 上要求而确定的外围护结构的传热阻称为最 小传热阻。 a t t
R0,min
n w ,e
y
Rn
twe w
围护结构类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
热惰性指标D值 >6.0 4.1~6.0 1.6~4.0 ≤1.5
tw
的取值(℃)
twe tw
'
'
t we 0.6t w 0.4t p min t we 0.3t w 0.7t p min
'
twe t p min
说明:1、 为供暖室外计算温度;tp.min为累年最低日平均温度。 2、D≤4.0的实心砖墙,计算温度 应按Ⅱ型围护结构取值。
N层材料组成的围护结构的热惰性指标
i D Ri Si Si i 1 i 1 i
N N
若某层又由不同的m种材料组成,则
F F S F S F
m m
m
m
m
m
有关最小传热阻的规定 集中供暖地区的建筑物非透明部分围护结构(不包括窗、 阳台门和天窗)的传热阻,在任何情况下不应小于最小传 热阻; 外门(阳台门除外)的最小传热阻,不应小于按供暖室外 计算温度所确定的外墙最小传热阻的60%;
R0,min,1
t 0.6
' t n w Rn y
F0 R Rn Rw F F F 1 2 n R0 n R01 R02
F1 F2 F3 q
m
F0 Fi
m
j R0i Rn Rw j 1 j
R0 Rn Rw R
某住宅楼节能外墙的做法(从内到外):(1)水泥砂浆:厚度 δ1=20mm,导热系数λ1=0.93W/(m.K);(2)蒸压加气混凝土砌 块:δ2=200mm,λ2=0.20W/(m.K),修正系数α2=1.25;(3)单 面钢丝网片岩棉板:δ3=70mm,λ3=0.045W/(m.K),修正系数 α3=1.20;(4)保护层、饰面层、如忽略保护层、饰面层热阻影 响,该外墙的传热系数K应为以下何项?
某住宅楼节能外墙的做法(从内到外):(1)水泥砂浆:厚度 δ1=20mm,导热系数λ1=0.93W/(m.K);(2)蒸压加气混凝土砌 块:δ2=200mm,λ2=0.20W/(m.K),修正系数α2=1.25;(2)单 面钢丝网片岩棉板:δ3=70mm,λ3=0.045W/(m.K),修正系数 α3=1.20;(4)保护层、饰面层、如忽略保护层、饰面层热阻影 响,该外墙的传热系数K应为以下何项? (A)(0.29~0.33)W/(㎡.K)(B)(0.35~0.37)W/(㎡.K) (C)(0.28~0.40)W/(㎡.K)(D)(0.42~0.44)W/(㎡.K); 答案:[ D ] 1 1 R0 Rn R j Rw Rk
n
w
0.02 0.2 0.07 R0 Rn Rw R j 0.115 0.04 2.1928 m 2 .K / w 0.93 1.25 0.2 0.045 1.2 1 K 0.456w / m 2 .K R0
围护结构传热阻设计 满足卫生要求和不结露要求 围护结构内表面温度应满足表面不结露的要求(结露会导 致耗热量增大使围护结构易损坏);室内空气温度与围护 结构内表面温度的温度差要满足卫生要求(内表面温度过 低,人体向外辐射热过多,会产生不舒适感)。根据以上 要求确定的外围护结构的传热阻。 满足节能标准要求 围护结构的传热系数应小于各区建筑节能设计标准中最大 允许传热系数。按节能标准中最大传热系数的倒数得出的 传热阻为满足节能标准的最小传热阻。 围护结构传热阻的设计 满足节能标准的围护结构最小传热阻大于满足卫生和不结 露要求的最小传热阻,故进行围护结构节能设计时,按节 能标准的规定去设计。
32 28 K max 32 14
1/ 8 K max 1.77 1 1 0.04 8 1.77 b min 0.0175
Rn
b
改善围护结构热性能的措施 (1)提高热阻措施:采用轻质高效保温材料与砖、 混凝土或钢筋混凝土等材料组成的复合结构;采 用密度轻混凝土和轻骨料混凝土作为单一墙体材 料;采用多孔粘土空心砖或多排孔轻骨料混凝土 空心砌块墙体;采用封闭空气间层或带有铝箔的 空气间层。 (2)提高热稳定性措施:复合结构内外侧宜采用 重质材料,中间采用轻质保温材料;轻混凝土单 一材料墙体内外侧宜作水泥砂浆抹面层或其它重 质材料饰面层。
K max t n t
' w
t n tl
Rn
23 17.1 K max 23 8
0.115 K max 1.6
例:风管内空气温度t1=14℃,风管保温层导热系数 λ=0.04w.m/K,保温层与室内空气换热系数α=8 w/m2 K, 室内空气tw=32℃,相对湿度80%,露点温度tp=28℃。不考 虑风管内热阻和换热系数,求保温层厚度? A:18mm B:16mm C:14mm D:12mm tn tl K t t 答案:A max n w
例:兰州某办公楼(体形系数为0.28的外墙),按照《公共建 筑节能设计标准》的规定进行改造,加贴膨胀聚苯板,原外墙 为360mm粘土多孔砖(λ=0.58W/m.K),内衬灰20mm (λ=0.87W/m.K),则外墙所贴的膨胀聚苯板(λ=0.05W/m.K) 的厚度至少应选下列何值? A. 40mm B. 50mm C. 60mm D.70mm 答案:B
' w
t n tb
Rn
tn tl
' Rn t n t w
Rn q tn tb tw‘
tn t ' w 1 R0,min Rn K max (tn tl )
问题2 内围护结构表面不结露:求保证内围护结构不结露的传热 系数或内围护结构加保温的厚度
采暖工程
主讲人:闫全英
内容简介
供暖工程-建筑物采暖
内容:建筑热工,建筑物房间热负荷的
计算,采暖设备的形式和设计,采暖系
统型式和选择,采暖管道设计等。
第一讲 建筑热工
一、热工分区
五个区:严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地
区、夏热冬暖地区、温和地区。 分区主要指标:按照最冷月平均温度和最热 月平均温度来分。 设计要求:冬季保温和夏季防热要求不同。
最冷月平均温度0~10℃ 日平均温度小于5℃的 必须满足夏季防热要求, 最热月平均温度25~30℃ 适当兼顾冬季保温 天数为0~90天,日平均 温度大于25℃的天数为 40~110天 最冷月平均温度>10℃ 最热月平均温度25~29℃ 日平均温度大于25℃的 必须充分满足夏季防热 天数, 100~200天 一般可不考虑冬季保温 最冷月平均温度0~13℃ 日平均温度小于5℃的 部分地区应考虑冬季 最热月平均温度18~ 天数0~90天 保温,一般可不考虑 25℃ 夏季防热
分区名称 严寒地区
分区指标 最冷月平均温度<-10℃
辅助指标 设计要求 日平均温度小于5℃的 必须充分满足冬季保温 天数大于145 天 要求,一般可不考虑夏 季防热
最冷月平均温度-10~ 0℃ 寒冷地区
日平均温度小于5℃的 应满足冬季保温要求, 天数为90~145天 部分地区兼顾夏季防热
夏热冬冷地 区
W/ (m2· K) 23 17 12 8.1 6
2 3 4
有肋、井状突出物的顶棚0.2<h/s<=0.3 有肋状突出物的顶棚(h/s>0.3) 有井状突出物的顶棚(h/s>0.3)