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1建筑热工与节能补遗一、传热基本知识及热环境1、关于太阳辐射：主要集中在波长＜3μm的紫外线，可见光和红外线范围内，因此属于短波辐射；由于大气层影响，被大气层内空气和悬浮物质的散射后到达地面的部分为散射辐射；直射辐射有方向性；因此同一时刻建筑物各表面的太阳辐射照度不同。2、南方春夏之交，气温骤然升高，使空气中水蒸气含量大大增加，而地表面温度因土壤的原因升高缓慢，使地表温度处于空气露点温度以下，导致空气中的水蒸气在地面凝结时泛潮。3、根据房格尔的室内热环境评价，影响人体热舒适度的物理量有6个，人体热感觉分7个等级。二、围护结构传热原理1、保温材料导热系数随湿度增大而增大；有些保温材料的导热系数随干密度减小，导热系数先减小，后增大。2、材料导热热阻R=d（材料厚度）/λ（导热系数）单位：m2*K/W。3、确定围护结构最小传热阻公式中，在选择冬季室外计算温度值时，热惰性指标将围护结构分成4类。4、稳定传热条件下：围护结构内部的温度不随时间变化，通过各材料层的热流强度处处相等。材料层内的温度分布为一次函数（直线）。5、多层平壁稳定传热：导热系数与温度关系平壁稳定传热公式：q=△t/R将R=d/λ代入，得出q=（ti-τ1）/(Ri+R1)=（ti-τe）/(Re+R2)由于保温层泡沫板热阻R1＞砼热阻R2，而表面换热阻Ri＞Re，得出(Ri+R1)＞(Re+R2)故（ti-τ1）＞（ti-τe）6、简谐热作用下，材料与围护结构的热特性指标：由多层材料构成的围护结构中，当某一材料层的热惰性指标D≥1时可以忽略边界条件（相邻材料层或空气）对温度波动的影响，此时材料层表面的蓄热系数与材料的蓄热系数近似相等。D=R*S——材料的蓄热系数表示在简谐热作用下，直接受热作用一侧表面对谐波热作用的敏感程度。材料蓄热系数越大，表面温度波动越小。7、围护结构的总衰减度是指室外温度波的振幅与由室外温度波引起的围护结构内表面温度波的振幅比。——总衰减度υ0=Atsa/Aif,e8、封闭空气间层：传热过程实际是有限空间内的两个表面之间的热传递过程，包括对流换热、辐射换热。因此其热阻取决于对流传热与辐射传热（占70%）。其间层内贴铝箔可大大降低间层表面黑度，从而减小了空气间层的辐射换热，增加了热阻。2——封闭空气间层的热阻：热流向上2cm厚水平式一般封闭空气间层＜2cm厚垂直式一般封闭空气间层Rg＜热流向下2cm厚垂直式一般封闭空气间层4cm厚垂直式一般封闭空气间层≠2Rg三、保温1、建筑保温综合处理的一个原则：根据房间性质合理选择热特性，为了保证间歇使用的采暖建筑在其使用时环境达到采暖要求，往往要求在使用前提前加暖提高室内温度，为了使围护结构也迅速升温，要求房间的热稳定性小一些。2、保温验算：同一建筑的屋顶和外墙的允许温差不同。3、地板对人体热舒适感及健康影响最大的是地板面层材料。——对地板进行保温处理时，由于地面以下接触的是土壤层，热量通过地面的传热不属于一维传热，通过周边土层薄，热阻小热量损失多，因此沿地板的周边作局部保温。——《民用建筑热工设计规范》规定将吸热指数B作为评价采暖建筑地面热工性能的指标，将依据B值大小将地面分为3类。4、窗户保温措施采用密封条提高窗户气密性、将钢窗框改为塑料窗框、增加玻璃层数、增加玻璃厚度相比，因为玻璃导热系数小0.76W/m*K增加玻璃厚度不能明显增加热阻效果最差。5、冬季外围结构热桥部分两侧温度状况：热桥热阻比围护结构主体小，热桥内表面失去的热量多，使得热桥内表面温度低于室内主体表面其它部分，而热桥外表面由于传到的热量比主体部分多，因此温度高于主体部分外表面。6、冬季墙交角处内表面温度比主体表面温度低，因为交角处外表面的散热面积大于内表面吸热面积。五、蒸气渗透1、空气含水蒸气的能力随温度的降低而减弱。2、蒸气渗透是以气态的形式从围护结构一侧迁移到另一侧，因此属于物质的迁移；传热属于能量的迁移。3、材料层的蒸气渗透阻计算公式H=d/μd～材料层厚度单位mm；μ～材料的蒸气渗透系数单位：g/（m*h*Pa）4、围护结构内设置隔汽层的条件是保温材料层受潮后的重量湿度增量超过允许湿度增量。5、隔汽层的作用是阻挡水蒸气进入保温层以防止其受潮。因此隔汽层应放在沿蒸气流入的一侧，进入保温层以前的材料层交界面上。六、日照及防热1、太阳高度角计算公式。2、太阳的赤纬角和时角。3、室外综合温度：与室外温度、所在朝向的太阳辐射照度以及外饰面材料对太阳辐射吸收3率有关。4、等效温度：与屋顶和墙面所在朝向的太阳辐射照度以及屋顶和墙面材料对太阳辐射吸收率有关。5、外围护结构的隔热设计要求：围护结构内表面的最高温度≤夏季室外计算温度的最高值6、为夏季少开空调，首先应抑制窗户传热。窗户传热数倍于屋顶、墙体传热。——炎热南方：用中空玻璃代替原单层玻璃对空调减负最有效。7、造成夏季玻璃幕墙建筑室内夏季过热的最主要原因：（1）夏季室内得热有通过玻璃幕墙室内外温差传热和进入玻璃幕墙的太阳辐射。（2）但在III、IV区，夏季空调期的太阳辐射得热引起的负荷成为主要矛盾。（3）故要求窗和幕墙有较高的遮阳系数。8、当风向投射角加大时，建筑物后的漩涡区变小。七、节能1、已经颁布了I、II、IV区的居住建筑节能设计标准，缺III区。另外还颁布了《公共建筑节能设计标准》；2、我国第二阶段节能目标：新建住宅在第一阶段节能基础上再降低30%（建筑节能95计划和2010年规划）3、节能计算时：对一般住宅建筑，全部房间的平均室内计算温度为16℃。住宅建筑的内部得热为3.8W/m2；围护结构的传热系数要修正。4、采暖居住建筑节能设计中（1）室外计算温度应该按采暖期室外平均温度计算。（2）应该使建筑物的耗热量指标满足设计标准的要求。（3）用于估算建筑物的耗热量指标时，室内计算温度16℃。5、采暖期室外平均温度低于-6℃地区楼梯间应该采暖，住宅入口处应设门斗。6、节能设计标准要求：（1）III区节能设计标准要求：单位面积全年的采暖和空调总能耗应减少50%。（2）III区节能设计标准要求：对窗户气密性有一定要求，因为空气渗透增加采暖能耗。单位面积全年的采暖和空调总能耗应减少50%。卧室、起居室的室内设计温度16℃～18℃（3）IV区又分为北区和南区，北区兼顾冬季采暖。北区冬季采暖室内计算温度16℃，夏季空调室内设计温度26℃。7、《公共建筑节能设计标准》限制外墙透明部分不应超过外墙总面积的70%，因为：外墙透明部分（包括窗户和玻璃幕墙）由于本身的功能和构造特点，窗户和玻璃幕墙的传热系数很高，如单玻铝合金窗6.4W/m2，双玻铝合金窗3.6W/m2，都是墙体的数倍。外墙透明部分是最容易传热的部分，占建筑能耗的46%；而不是夏季太阳辐射大。45建筑光学1、发光强度是光源光通量在空间的分布密度，即在一个立体角内光源发出多少光通量，它与观测点的距离无关。2、灯的光通量不变。灯垂直上下移动，灯与桌面的距离增加，桌面的水平面照度值降低，亮度L=E（lx）Xρ/π（cd/m2）也随着降低，桌面本身的发光强度也随着降低。3、反射比ρ值：石膏0.91、调和漆白色和米黄色0.7、大理石白色0.6黑色0.08、陶瓷锦砖白色0.59深咖啡色0.20；4、3mm厚的普通玻璃的透光系数约0.82，3mm厚的磨砂玻璃0.6。5、经漫反射（均匀扩散反射）表面的亮度为：L=E（lx）Xρ/π（cd/m2），如果光投射到漫反射表面的照度相同，则其亮度和漫反射表面的反射比成正比。6、由于人眼锥状细胞的分布特点，从中心视场往外直到30°范围内是视觉清楚区域。7、孟赛尔表色系统中，颜色三属性：色调、明度、彩度（饱和度）。（1）光色的三原色红（R）、绿（G）、蓝（B）三种光色等量相加，其合成光色为白色。（2）物色的三原色靛蓝（C）、黄（Y）、品红（M）三种光色等量相加，合成光色为黑色。（3）孟赛尔系统的表色方法：色调、明度/彩度，如5R4/135R色调、4为明度、13为彩度无彩色的表色方法：N明度/如N7.5/表示明度为7.5的无彩色8、白炽灯等热辐射光源的色品坐标点正好落在黑体轨迹上，因此色温的概念能恰当地描述白炽灯等光源的光色（色表）。气体放电灯，如荧光灯、高压钠灯等，它们的色品坐标点在黑体轨迹附近，其色表用相关色温表征。9、全云天空亮度分布的特点：天空全部被云所遮挡，看不清太阳位置，并且天空的亮度分布满足Lθ=（1+2sinθ）*Lz/3，这样天空叫全云天空，推导出天顶亮度是接近地平线处天空亮度的3倍。10、采光系数与窗地面积比（1）《建筑采光标准》表3.1.3视觉作业场所工作面上的采光系数标准值，侧面采光的采光系数标准值是采光系数最低值Cmin（%），顶部是采光系数平均值Cav。（2）根据采光系数C=En/EwX100%，III类光气候区的室外临界照度Ew为5000lx。如该区精美加工车间工作面天然照度为250lx，则C=5%。（3）住宅的卧室、起居室和厨房的窗地面积比为1/7（采光系数最低值1%，临界照度50lx）综合医院的医生办公室、病房的窗地面积比为1/7图书馆的目录室窗地面积比1/7（4）计算北京设计教室单侧开窗时，最小开窗面积与教室地板面积的比例：从《建筑采光设计标准》查学校建筑采光设计标准，北京属于III类光气候区，教室用侧面采光，室内采光系数最低值为2%，室内天然光临界照度应为100lx.；再从表5.0.1窗地面积比Ac/Ad得出，采光等级为III级时，612、天窗从照度与亮度的关系式E=L*Ω*cosi看出，计算点处于相同位置的矩形天窗和平天窗，如果面积相等，平天窗对计算点形成的立体角大，采光效率高，所以照度值就高。如果工作面的采光系数相同，平天窗的开窗面积小。13、采光计算中，因为对称采光应取假定工作面与房间典型剖面交线中点上的数值。如果东西向双侧窗口的尺寸一样，采光的计算点在房间中点处。14、K’～顶部采光的总透比K’=τ*τc*τwτ～采光材料透射比τc～窗结构的挡光折减系数τw～窗玻璃污染折减系数与顶部采光不同，没有τj～室内构件的挡光折减系数。15、侧面采光计算公式Cmin=Cd‘*Kτ’*Kρ’*Kw*Kc建筑物的长度与采光系数的计算无关。16、《建筑采光设计标准》第5.0.2第1、2条之注1和附录D表D-3，朝北窗口的晴天方向系数值为1，其它方向系数值都＞1，朝南最大，所以考虑到晴天方向的影响，朝南的窗口要比朝北的窗口面积小。17灯具：《建筑照明设计标准》（1）灯的光效：白炽灯光效7～19lm/W，卤钨灯15～21lm/W，荧光灯32～70lm/W，白光发光二极管90～100lm/W，低压钠灯100～175lm/W,。荧光灯中，细管荧光灯发光效率比粗管荧光灯发光效率高，显色性能好，是粗管荧光灯的替代产品。（2）灯具选择——可采用白炽灯的场所：要求瞬间启动和连续调光的场所；开关频繁的场所；照度要求不高的场所；对装饰有特殊要求的场所；对防止电磁干扰要求严格的场所。——高度较低的办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径型荧光灯。——博物馆珍品陈列室宜采用无紫外线荧光灯。（3）眩光——表4.3.1：直接型灯具光源平均亮度≥500cd/m2，其遮光角应≥30°。——从光源位置的眩光效应，眩光光源或灯具位置偏离视线的角度越大，眩光越小，超过60°后无眩光。——采用遮光角大的灯具、采用低亮度的光源，提高灯具悬挂高度都可减少眩光。——统一眩光值UGR公式的含义（4）《建筑照明设计标准》规定应选用效率高的灯具：1、荧光灯开敞式灯具效率应≥75%；带有保护罩的透明灯效率应≥65%；磨砂、棱镜灯具的效率≥55%；2、高强度气体放电灯灯具效率，开敞式灯具效率应≥75%，格栅或透光罩灯具效率应≥60%。（5）教室、阅览室、实验室、多媒体教室的照明功率密度现行值11W/m2，对应照度300lx/m2（6）要转播彩色电视的体育场馆，标准所规定的照度标准值是指参考平面及其高度栏为1.0m垂直面上的照度值。（7）第4.2.1条：——公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域内的一般照明照度均匀度，按最低