建筑物理

建筑物理05设备王宁内容•第一篇建筑热工学•第二篇建筑光学•第三篇建筑声学第一篇建筑热工学1.建筑热工学基本知识2.建筑保温与防湿3.建筑防热4.建筑日照back1.建筑热工学基本知识教学目标：掌握热量传递的三种基本方式：导热、对流、辐射；掌握平壁稳定传热的规律、传热过程、计算内部温度分布。1.1围护结构传热的基本方式热量的传递方式：导热、对流、辐射。1.1.1导热•导热机理：同一物体内各部分温度不同、或温度不同的物体直接接触时，材料内部发生的热量转移过程。在固体、液体和气体中均存在导热现象。在建筑热工学中，遇到最多的是平壁的导热。•平壁的导热公式：；（）back1.1.2对流•定义对流是指依靠流体的宏观运动，把热量从一处传递到另一处的现象。工程上遇到的是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程，称为表面换热或对流传热。•分类对流按产生原因可分为：自然对流、受迫对流。自然对流是指本来温度相同的流体或流体与相邻的固体表面，因其中某一部分受热或遇冷产生温差，形成对流运动而传递热能；受迫对流是指因外力作用，如风力、水泵、风机等的扰动，迫使流体产生对流。•对流传热过程的计算公式（牛顿公式）：计算对流传热的面积热流量，也就是如何确定表面传热系数的问题。表面传热系数常用经验公式进行计算。1.1.3辐射•辐射机理任何物体只要热力学温度高于0K，表面就会不停的向四周发射电磁波，同时又不断的吸收其他物体投射来的电磁波。•辐射传热特点①辐射传热不需要物质间的相互接触，也不需要任何中间媒介。②辐射过程中伴随这能量的转换。③凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论它们的温度高低都在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。•辐射能的吸收、反射和透射当物体表面受到辐射强度为Io的辐射时，其能量守恒定律有：式中，－物体对辐射热的光谱反射比，；－物体对辐射热的光谱吸收比，；－物体对辐射热的光谱透射比，。1.2围护结构的稳定传热过程1.2.1围护结构一维稳定传热的基本规律稳定传热是最简单和最基本的传热过程，由于计算方便，建筑热工设计中常采用此种模型进行估算。（1）一维稳定传热假设：如果围护结构的宽度和高度的尺寸比厚度大得多，则通过平壁的热量流动可认为只有沿厚度一个方向，这就是一维稳定传热。（2）一维稳定传热的主要特征：•通过平壁的面界热流量q处处相同；•同一材质的平壁内部各界面间温度分布呈直线关系，即温度随距离的变化规律为直线。（3）围护结构（多层平壁）的传热过程：•内表面吸热•多层平壁材料层的导热过程•外表面散热（4）多层平壁稳定传热过程的计算公式：（5）一维稳定传热时平壁内部的温度分布•壁体内表面的温度：•多层平壁任一层的内表面温度：•壁体外表面温度：在稳定传热条件下，每一材料层内的温度分布是一直线，在多层平壁中成一条连续的折线。材料层内的温度降落程度与各层的热阻成正比，材料层的热阻愈大，在该层内的温度降落愈大。1.3周期性不稳定传热的基本规律1.3.1周期性不稳定传热的基本特点（1）温度波动过程延迟；其原因在于，材料层升温或降温，需要一定的时间供给或放出热量。（2）温度波“衰减”；其原因是由于结构材料层的热惰性造成的。1.3.2谐波作用下材料和围护结构的热特性指标（1）材料的蓄热系数S某一匀质半无限大壁体一侧受到谐波作用时，迎波面上受的面积热流量振幅Aq与该表面的温度振幅Aθ之比，称为材料的蓄热系数。（2）材料层的热惰性指标D材料层的热惰性指标是表示材料层受到波动热的作用后，背波面上温度波动剧烈程度的一个指标，它表明材料层抵抗温度波动的能力。D=RS1.4描述湿空气的物理量1.4.1水蒸气的分压力P•湿空气：含有水蒸气的空气称为湿空气。室内外的空气都是湿空气，湿空气是干空气和水蒸气的混合物。•道尔顿分压定律：湿空气的总压力等于干空气的分压力和水蒸气的分压力之和，即：1.4.2空气湿度（1）绝对湿度每立方米的湿空气所含水蒸气的质量，称为绝对湿度。绝对湿度一般用f表示，单位g/m3。饱和状态下的绝对湿度则用饱和蒸汽量fmax表示。（2）相对湿度相对湿度是指在一定温度及大气压力下，湿空气的绝对湿度f与同温度下的饱和蒸汽量fmax的比值，又称为饱和度。相对湿度一般用Φ表示：相对湿度可用来直接判断空气的干、湿程度。1.4.3露点温度空气在含湿量和大气压不变的情况下，冷却到饱和状态（即相对湿度Φ＝100％）所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度，以符号td表示。气温如低于露点温度，就会产生结露或接霜现象。1.4.4湿球温度和干球温度用两支相同的水银温度计，一支的水银球用浸在水中的湿纱布包起来，称为湿球温度计，其相应的读数为湿球温度twet；另一支不包纱布，称为干球温度计，其相应的读数为干球温度tdry。干球温度实际上就是空气的温度。湿球温度计和干球温度计共同构成干湿球温度计。干湿球温度计可以来测定空气的相对湿度。一般用图表来表示相对湿度与干球温度和湿球稳定的关系。1.5室内外热环境1.5.1室外热环境（1）与建筑物密切相关的气候因素一个地区的气候状况是许多因素综合作用的结果。与建筑物密切相关的气候因素为：气温、太阳辐射、空气湿度、风及降水等。（2）我国的建筑气候分区全球气候复杂，差异大。我国依据建筑特点、使用要求及各种气候因素对建筑物的影响，在全国范围内进行了建筑气候分区的工作，以指导作出适宜的设计。（3）城市小气候特点城市小气候是由于特殊的地表覆盖、人口排放的热量和水汽、废气及其他生活污染物造成的。城市区域的小气候要素体现在：•大气透明度小，消弱了太阳辐射；•气温较高，形成“热岛效应”•风速减小，风向因地而异；•蒸发减弱、湿度变小；•雾多，能见度差。城市建筑热工设计必须考虑上述小气候因素。1.5.2室内热平衡（1）人体的热平衡方程人体得失热量可用下式表示：Δq与人的体温变化率成正比，Δq＞0或Δq＜0对人体都有危害。为维持人体表面温度恒定在36.5℃不变，必须使人体得失热量Δq为零，即人体热平衡方程为：在达到热平衡时，如对流传热量占总散热量的25％～30％，辐射散热量占45％～50％，呼吸和有感觉蒸发散热量占25％～30％时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境就是人体热舒适的充分条件。（2）室内热环境的评价•新有效温度ET（新等感温度）•预测热感指数（PMV－PPD指标）2.建筑保温与防湿教学目标：掌握建筑保温设计的基本原则，围护结构保温设计的基本方法－最小总热阻法，特殊部位的保温设计，围护结构的蒸汽渗透，表面冷凝、内部冷凝的检验及防控措施。2.1围护结构的保温设计2.1.1建筑保温设计的基本原则（1）充分利用日照（2）增加房间的密闭性（3）合理选择建筑体型与平面形式（4）使房间具有良好的热特性与合理的供热系统2.1.2外围护结构的保温设计（1）围护结构保温设计的基本方法－最小总热阻法：back（2）绝热材料一般把热导率小于0.25W/（m.K），表观密度小于1000kg/m2，并可用于绝热工程的材料称为绝热材料。习惯上把用于控制室内热量外流的叫做保温材料，用于防止室外热量进入室内的叫做隔热材料。•绝热材料的分类•影响材料热导率的因素（3）外围护结构的保温构造3.建筑防热back4.建筑日照back第二篇建筑光学1.建筑光学基本知识2.天然采光3.建筑照明back1.建筑光学基本知识back2.天然采光back3.建筑照明back第三篇建筑声学1.建筑声学基本知识2.建筑材料及结构的吸声与隔声3.噪声控制与建筑隔振4.室内音质设计back1.建筑声学基本知识back2.建筑材料及结构的吸声与隔振back3.噪声控制与建筑隔振back4.室内音质设计backtheend^_^