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什么是建筑物理•建筑物理，是研究声、光、热的物理现象和运动规律的一门科学，是建筑学的组成部分。其任务在于提高建筑功能质量，创造适宜的生活和工作环境。该学科形成于20世纪30年代。建筑物理学对设计师的作用建筑物理学是培养高级设计人才不可缺少的专业基础课程。设计人员必须掌握一定的建筑物理知识，否则就不可能完满的解决有关热、光、声环境的设计问题，也就不可能保证现代建筑应有的设计质量。LogoContents建筑光学基本知识；天然采光；建筑照明。建筑热工学基础知识；建筑围护结构的传热计算与应用；建筑保温与节能；建筑围护结构的传湿与防潮；建筑防热与节能；建筑日照。建筑声学基本知识；室内声学原理；材料和结构的声学特性；室内音质设计；噪声控制；声学测量和模拟。建筑热工学建筑光学建筑声学学习目的•1、从物理概念上弄清热、光、声等物理现象在建筑中的传播规律；•2、掌握设计原则，重视材料的有关性能和构造设计技能；•3、了解计算公式的物理意义并能较熟练地进行计算；•4、掌握建筑物理的基本原理，具备相应的设计能力。第1篇建筑热工学•建筑热工学是研究建筑物室内外热湿作用对建筑围护结构和室内热环境的影响，是建筑物理的组成部分。•建筑热工学的任务是阐述建筑热工原理，论述如何通过建筑、规划设计的相应措施，有效地防护或利用室内外热湿作用，合理地解决房屋的保温、隔热、防潮、节能等问题，以创造良好的室内热环境，并提高围护结构的耐久性，降低建筑在使用过程中的采暖或空调能耗。•建筑热工学的基础内容是建筑围护结构传热、传湿的基本原理和计算方法。•建筑热工学着重介绍一般工业与民用建筑的热工设计，包括建筑保温设计、防潮设计、防热设计、太阳能利用与建筑节能设计等。第1篇建筑热工学•相关国家标准和规范•《民用建筑设计通则》•《建筑气候区划标准》•《民用建筑热工设计规范》•《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》•《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》•《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》•《公共建筑节能设计标准》•......第1篇建筑热工学第1章建筑热工学基础知识第2章建筑围护结构的传热计算与应用第3章建筑保温与节能第4章建筑围护结构的传湿与防潮第5章建筑防热与节能第6章建筑日照第1章建筑热工学基础知识•1.1室内热湿环境•1.2室外热湿环境•1.3建筑围护结构传热基础知识1.1室内热湿环境•室内温度与湿度——室内物理环境•室内物理环境是指室内那些通过人体感觉器官对人的生理发生作用和影响的物理因素，由室内热湿环境、室内光环境、室内声环境以及室内空气质量环境等组成。其中，室内热湿环境是建筑热工学必须研究的内容。•舒适的热湿环境是围护人体健康的重要条件，也是人们得以正常工作、学习、生活的基本保证。•在创造舒适的热湿环境的同时，应考虑建筑的使用过程中的节能与降耗，控制建筑的能耗，从而达到国家或地区对相关建筑能耗的限定指标。1.1.1室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响•室内热湿环境构成要素：室内空气温度、空气湿度、气流速度以及环境辐射温度。建筑热湿环境的设计目标是舒适、健康、高效。空气温度在很大程度上直接决定人体的冷热舒适感；空气湿度与温度共同作用又影响着人体的舒适与健康；适当的空气流动速度能有效地提高人体的热舒适感；室内环境物体表面辐射温度的高低，对人体热感觉的影响更是不容忽视。如壁炉、散热器等。1.1.1室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响•室内热湿环境影响因素：两个主观因素，四个客观因素。•主观因素之一是人体所处的活动状态，如站、跑、大量运动或静坐。•主观因素之二是人体的衣着状态。•四个客观因素是室内的气象参数，分别是室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度。•影响人体热舒适的各室内气候参数之间在很大程度上是可以互换的。一个参数的变化所造成的影响常可以由另一个因素的变化所补偿。例如，室内温度升高了，人感觉到热了，但增加空气流动，如开电风扇，人的感觉就没有那么热了。1.1.1室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响•欲保持人体稳定的体温，体内的产热量应与环境的失热量相平衡。•人体的得热与失热过程1.1.1室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响•人体作为室内的一部分参与室内的热交换。人体与室内的热交换主要以对流和辐射的方式进行。室内气候对人体舒适的影响主要表现为冷热感。冷热感取决于人体新陈代谢产生的热量（人体产热量）和人体向周围环境散热量之间的平衡关系。这种关系可用公式表示：•1.1.1室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响•当∆q＝0时，人体处于热平衡状态，体温维持正常不变（约为36.5℃），在这种情况下，人的健康不会受到损害。•但必须指出，∆q＝0并不一定表示人体处于舒适状态。人体随时都在产热，只有那种能使人体按照正常比例散热的热平衡，才是舒适的。•所谓按正常比例散热，指的是对流换热约占总散热量的25％~30％，辐射散热约占45％~50％，呼吸和无感觉蒸发散热约占25％~30％。•当劳动强度或室内热环境要素发生变化时，本来是正常的热平衡就可能被破坏，但并不至于立即使体温发生变化。这是因为人体有一定的代谢率的调节机能。这时的热平衡称为“负荷热平衡”。1.1.1室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响•热舒适•热舒适是指人对环境的冷热程度感到满意，不因冷或热感到不舒适。人的生存能力很强，可以在﹣20℃到﹢40℃的范围内生活。然而人体感到舒适的范围却在22℃到28℃的范围之间。人体最满意的温度范围是24~26℃之间。•满足舒适的条件：•必要条件：∆q＝0；•充分条件：皮肤温度处于舒适的温度范围内，汗液蒸发率处于舒适的蒸发范围内。1.1.1室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响•综上可见，室内空气温度、湿度、气流速度和环境辐射温度是室内热湿环境的构成要素，它们与人体产热量及衣着情况的不同组合，使得室内热环境大致可以分为舒适、可以忍受的和不能忍受的三种情况。显然，只有采用充分空调设备的房间，才能实现舒适的室内热环境。但是如果都采用完善的空调设备，不仅在经济上不太现实，而且从生理上来说，也会降低人体对环境变化的适应能力，不利于健康。1.1.2室内热湿环境的评价方法和标准•1、单一指标使用室内空气温度作为热环境评价指标。目前，我国许多设计规范和标准均以室内温度为控制指标。如在严寒地区居住建筑冬季采暖居室内基准设计温度为18℃，托幼建筑采暖设计温度为20℃；在夏热冬冷地区冬季居住建筑室内热环境设计温度为16~18℃，夏季居住建筑室内热环境设计温度为26~28℃。在日常生活中，人们往往以温度作为简单估计室内热环境的标准。这种方法简单、方便，但并不完善。1.1.2室内热湿环境的评价方法和标准•2、有效温度有效温度的定义是：“这是一个将温度、湿度、空气流速对人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数值的指标。它在数值上等于产生相同感觉的静止饱和空气的温度”。有效温度通过人体试验获得。1.1.2室内热湿环境的评价方法和标准1.1.2室内热湿环境的评价方法和标准黑球温度也叫实感温度,标志着在辐射热环境中人或物体受辐射热和对流热综合作用时,以温度表示出来的实际感觉温度.所测的黑球温度值一般比环境温度也就是空气温度值高一些。1.1.2室内热湿环境的评价方法和标准•3、热感觉PMV—PPD指标PMV指数—预计平均热感觉指数，是以人体热平衡的基本方程式以及心理学主观热感觉的等级为出发点，考虑了人体热舒适感诸多有关因素的全面评价指标。1.1.2室内热湿环境的评价方法和标准1.1.2室内热湿环境的评价方法和标准•PPD指数—预计处于热环境中的群体对于热环境不满意的投票的平均值。•PPD指数可预计群体中感觉过暖和过凉“根据七级热感觉投票表示热（＋3），温暖（＋2），凉（－2），或冷（－3）”的人的百分数。•PMV—PPD指标是一个适用于适度热环境的指标。对于极端的热环境，应使用其他指标。1.1.3湿空气的物理性质•地球上的空气（大气），是由干空气和水蒸气组合而成的混合物，称之为湿空气。•湿空气中水蒸气含量很少，却对湿空气的状态变化有着很大的影响。湿空气状态的变化过程，会直接影响建筑物围护结构的潮湿状况，更会明显地影响人们对建筑环境的潮湿感觉。•三个方面：1、水蒸气分压力•2、空气湿度•3、露点温度1.1.3湿空气的物理性质•1、水蒸气分压力在一定温度下，湿空气中水蒸气部分所产生的压力称为水蒸气分压力，用P表示。“未饱和湿空气”“饱和湿空气”1.1.3湿空气的物理性质1.1.3湿空气的物理性质•2、空气湿度空气湿度是用来表示空气干、湿程度的热物理量，空气湿度有不同的表示方式。绝对湿度—单位体积空气中所含水蒸气的重量，用f表示，单位是g/m³，饱和状态下的绝对湿度则用fmax表示。相对湿度—一定温度、一定大气压力下，湿空气的绝对湿度f，与同温同压下的饱和水蒸汽量fmax的百分比，用φ表示：含湿量—单位质量的干空气所含水蒸气的质量成为含湿量，用d表示。1.1.3湿空气的物理性质•水蒸气分压力与空气湿度的关系水蒸气的实际分压力P主要取决于空气的绝对湿度f，同时也与空气的温度有关，一般用下式表示：1.1.3湿空气的物理性质在建筑热工设计中广泛使用相对湿度，这是因为相对湿度能直接说明湿空气对人体热舒适感、房间及围护结构湿状况的影响。1.1.3湿空气的物理性质•3、露点温度露点温度是在大气压力一定、空气含湿量不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达到饱和状态时的温度。用td（℃）表示。1.2室外热湿环境•室外热湿环境是指作用在建筑外围护结构上的一切热湿物理量的总称。1.2.1地区性气候及其特征1.2.2建筑气候分区以及对建筑设计的基本要求1.2.3城市气候及其成因1.2.1地区性气候及其特征•空气温度、湿度、太阳辐射、风、降水、积雪、日照以及冻土等都是组成室外热湿气候的要素。•从建筑热工与节能设计角度，主要关心的是对室内热环境、建筑物耐久性和建筑整体能耗起主要作用的几项因素：1、空气温度2、太阳辐射3、空气湿度4、风1.2.1地区性气候及其特征•1、空气温度变化规律：气温有着明显的日变化和年变化特征。地球围绕太阳公转形成一年四季的气温变化，北半球最高气温大约出现在7月下旬至8月上旬，最低气温大约出现在1月下旬至2月上旬。地球自转形成一天的气温变化，日气温最高值出现在午后2时前后，日气温的最低值出现在日出前后。温度计算：1.2.1地区性气候及其特征•2、太阳辐射a、太阳辐射的基本过程到达地面的太阳辐射由两部分组成，一是太阳直接射达地面的部分，成为直接辐射，它的射线是平行的；另一部分是经大气散射后到达地面的，它的射线来自各个方向，称为散射辐射。直接辐射与散射辐射之和就是到达地面的太阳辐射总量，称为总辐射量。1.2.1地区性气候及其特征•b、太阳常数1.2.1地区性气候及其特征•3、空气湿度空气中含水蒸气量的多少。空气湿度的高低依然用绝对湿度和相对湿度两个物理量来描述。一般来说，某一地区在一定时间区间内，空气的绝对湿度值变化不大，而相对湿度值则变化剧烈，这是因为空气的饱和水蒸气分压力是随温度变化而变化的。相对湿度的变化情形是以日为周期波动的，它与气温的日变化波动方向相反，一般气温升高则相对湿度减小，反之则增大。1.2.1地区性气候及其特征•4、风风是指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。风是在水平面上的一个向量，包括方向及大小。风的类型大气环流：由于太阳辐射热在地球上照射不均匀，使得赤道和两极之间出现温差，从而引起大气在赤道和两极之间产生活动，即为大气环流。1.2.1地区性气候及其特征地方风：局部地区受热不均引起的小范围内的大气流动，如海陆风、山谷风等。1.2.1地区性气候及其特征•风向—风的方向，是以风吹来的方向定名的。例如风由南方吹来叫南风，而向量方向指向北。风向粗可采用四方位表示，细则加上八方位，甚至使用十六个方位表示。风频—各风向出现的频率，用各风向出现的次数占风向总观测次数的百分率表示。1.2.1地区性气候及其特征•风速—单位时间内风通过的距离，单位为m/s，表示风的强