建筑物理习题答案

第一章思考题与习题1、构成室内热湿环境的四项要素是什么？简述各个要素在冬（或夏）季，在居室内是怎样影响人体热舒适感的。答：（1）室内空气温度：居住建筑冬季采暖设计温度为18℃，托幼建筑采暖设计温度为20℃，办公建筑夏季空调设计温度为24℃等。这些都是根据人体舒适度而定的要求。（2）空气湿度：根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的湿度范围是30-60%。冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。（3）气流速度：当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不相同。如气流速度为0和3m/s时，3m/s的气流速度使人更感觉舒适。（4）环境辐射温度：人体与环境都有不断发生辐射换热的现象。5、分析几例我国的传统民居，说明在不同的气候分区中，建筑对气候的适应性表现。答：（1）云南的竹楼——气候湿热；（2）江浙一带的房屋屋顶斜度大——这里年降水量大，有利于雨水排泄；（3）西北地区的屋顶平坦——气候干旱，不需要考虑排水；（4）黄土高原的窑洞——冬暖夏凉，适应气温年较差大；气候干旱，森林少，缺乏木材；（5）东北的房屋墙体厚、窗户小——东北气候寒冷，可以保温。6、阐述城市气候的成因，讨论在住区规划与建筑设计中的相应对策。答：室外综合温度：夏季建筑外围护结构的隔热设计，不仅要同时考虑室外空气和太阳短波辐射的加热作用，而且要考虑结构外表面的有效长波辐射的自然散热作用。为了计算方便常将三者对外维护结构的共同作用综合成一个单一的室外气象参数，这个假想的参数用所谓室外综合温度表示。7、举例说明建筑材料表面的颜色、光滑程度，对围护结构的外表面和结构内空气层的表面，在传热方面各有什么影响？答：对于短波辐射，颜色起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。如：白色表面对可见光的反射能力最强，对于长波辐射，其反射能力则与黑色表面相差极小。而抛光的金属表面，不论对于短波辐射或是长波辐射，反射能力都很高，所以围护结构外表面刷白在夏季反射太阳辐射热是非常有效的，而在结构内空气间层的表面刷白是不起作用的。第二章求钢筋混凝土圆孔板夏季的热阻孔内单面贴铝箔（设热流为自上而下）（单位：m）解：（1）将圆孔折算成等面积正方孔，设正方形边长为b，则:mbbd082.0092.044222(2)计算各部分的传热阻第一部分1,0R（有空气间层部分）：WKmR/)(731.004.011.074.1036.054.074.1036.021,0（其中空气间层的热阻是0.54，由表2-4查出；0.11和0.04分别为内外表面换热阻，由表2-2和表2-3查出）。第二部分02R（没有空气间层部分）：WKmR/)(426.004.011.074.148.0202(3)计算两种不同的材料的导热系数比，求修正系数ψ钢筋混凝土的导热系数λ1=1.74W/(m.K)空气间层的当前导热系数λ2=152.054.0082.0RdW/(m.K)357.0426.0152.012查表2-1得修正系数ψ=0.93。（4）计算圆孔板的平均热阻R用公式)(12,02,021,0121einnnRRRFRFRFFFFR代入93.015.0426.0042.0731.0082.0042.0082.0R0.0360.0820.0360.0820.042得：平均热阻为0.588WKm/)(2思考题与习题1、建筑围护结构的传热过程包括哪几个基本过程，几种传热方式？分别简述其要点。答：建筑围护结构的传热过程包括：表面吸热，结构内部传热，表面放热。建筑围护结构的传热方式有导热，对流，辐射。在建筑本身的传热过程中，实体材料层以导热为主，空气层一般以辐射传热为主，而材料一般都有空隙，而空隙传热包括以上三种。表面吸热——内表面从室内吸热（冬季），或外表面从事外空间吸热（夏季）结构本身传热——热量由高温表面传向低温表面表面放热——外表面向室外空间散发热量（冬季）,或内表面向室内散热（夏季）2、为什么空气渐层的热阻与其厚度不是正比关系？怎样提高空气间层的热阻？答：在空气间层中，导热、对流和辐射三种传热方式都是明显存在的，其传热过程实际上是一个有限的空气层的两个表面之间的热转移过程，包括对流换热和辐射换热。因此，空气间层不像实体材料层一样，当导热系数一定后，材料层的热阻和厚度成正比关系。在空气间层中，其热阻主要取决于两个界面上的空气边界厚度和界面之间的辐射换热强度。通过间层的辐射换热量，与间层表面材料的辐射性能（黑度或辐射系数）和间层的平均温度有关。设法减少辐射换热量，可以提高空气间层的热阻。将空气间层布置在维护结构的冷侧，见底间层的平均温度，可减少辐射换热量，但效果不显著。最有效的是在间层壁面上涂贴辐射系数小的反射材料。3、根据图2-20所示条件，定性地做出稳定传热条件下墙体内部的温度分布线，区别出各层温度线的倾斜度，并说明理由。已知λ3＞λ1＞λ2。答：由dxdq可知，由于是稳定传热，各壁面内的热流都相同，当值越大时，各壁层的温度梯度dxd就越小，即各层温度线的倾斜度就越小。已知λ3＞λ1＞λ2，可知斜率[2]＞[1]＞[3]。4、图2-21所示的屋顶结构，在保证内表面不结露的情况下，室外气温不得低于多少？并作出结构内部的温度分布线。已知：ti=22℃,ψi=60%.解：由ti=22℃，ψi=60%可查出Ps=2642.4Pa则pappis44.15856.04.2642可查出露点温度88.13dt℃要保证内表面不结露，内表面最低温度不得低于露点温度（1）将圆孔板折算成等面积的方孔板maad097.0422（2）计算计算多孔板的传热阻有空气间层的部分（其中空气间层的热阻是0.17）WKmR/)(35.004.011.074.10265.017.074.10265.0201无空气间层的部分WKmR/)(24.004.011.074.115.0202（3）求修正系数)/(74.11KmW)/(57.017.0097.02KmW33.074.157.012所以修正系数取0.93（4）计算平均热阻WKmR/)(143.093.015.024.0053.035.0097.0053.0097.02（5）计算屋顶总的传热系数WKmR/)(63.015.0143.019.005.093.002.017.001.02（6）计算室外温度11.088.132263.022eiiieitRtRtt得te=-24.79℃由此可得各层温度是θ1=3.45℃θ2=-15.92℃θ3=-17.5℃θe=-21.84℃可画出结构内部的温度分布线。5、试确定习题4中的屋顶结构在室外单向温度谐波热作用下的衰减倍数和延迟时间。解：(1)计算各层热阻R和热惰性指数指标D过程如下表：得∑D=2.584﹙2﹚计算各材料层外表面的蓄热系数Y①屋顶结构各层的外表面蓄热系数（温度波由外向内时）﹕D1﹤1K)W/(m61.187.80952.017.816.3120.0952αiR11αiS21R1Ye1,D2﹤1K)W/(m34.1561.180215.0161.1811.2620.0215Y1R21Y1S22R2Ye2,D3﹤1K)W/(m44.334.15263.0134.152.7620.263Y2R31Y2S23R3Ye3,D4＞1K)W/(m2.17Ye4,4SK)W/(m2.17Ye4,Ye（3）计算屋顶结构在室外单向温度谐波热作用下的衰减倍数ν0（αi=8.7αe=19）ee4,.Ye4,e3,.Ye3,e2,.Ye2,e1,.Ye1,i.9.04433221120YYYYeDsssssssseV=0.919192.172.172.1744.32.1744.376.234.1576.234.1526.1161.1826.1161.1831.167.831.162584.2e=(4)计算屋顶结构在室外单向温度谐波热作用下的延迟时间ξ02arctan2arctan5.401510,,,YYYfiiiefefeD=22.177.87.8arctan2192.172.17arctan2.584×5.40151=材料层dλR=d/λSD=R.S1-油毡防水层0.011.050.095216.310.1552-水泥砂浆找平层0.020.930.021511.260.2423-加气混凝土0.050.190.2632.760.7264-钢筋混凝土多孔板0.151.740.08617.21.483