建筑物理

建筑物理1.1室内外热环境室内热环境主要是由A.室内气温B.湿度C.气流D.壁面热辐射等因素综合而成的室内微气候空气温度:空气温度的高低有室内外之别，指离地面1.5米气温。空气相对湿度：一定温度，一定大气压下，湿空气的绝对温度t与同温同压下饱和蒸汽的百分比。人体与周围环境的换热方式有：对流，辐射，蒸发。室内热环境综合评价：A.有效温度B.热应力指数C.预计热感觉指数PMV1.1.2.1太阳辐射太阳辐射是地球上热量的基本来源，是决定气候的主要因素，也是建筑物外部最主要的气候条件之一。总辐射=直接辐射+散射辐射影响因素：太阳高度角大气透明度云量1.1.3我国建筑热工设计分区及其设计要求严寒地区：指累年最冷月平均温度低于或等于-10℃的地区。有：内蒙古和东北北部，新疆北部地区，西藏和青海北部地区。这一地区的建筑必须充分满足冬季保温要求，加强建筑的防寒措施，一般不考虑夏季防热。寒冷地区；指累年最冷月平均温度为0~-10℃的地区。有：华北地区，新疆和西藏南部地区及东北南部地区。这一地区的建筑应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。夏热冬冷地区；指累年最冷月平均温度为0~10℃，最热月平均温度25~30℃地区。有：长江中下游地区，即南岭以北，黄河以南地区。这一地区的建筑必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温。夏热冬暖地区：指累年最冷月平均温度高于10℃，最热月平均温度25~29℃地区。有；南岭以南及南方沿海地区。这一地区的建筑必须充分满足防热要求，一般可不考虑冬季保温。温和地区：指累年最冷月平均温度为0~13℃，最热月平均温度18~25℃地区。有；云南，贵州西部及四川南部地区。这一地区中，部分地区的建筑应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热。热岛效应；由于城市的人为热级下垫面向地面近处大气层散发的热量比郊区多，气温也就不同程度的比郊区高，而且由市区中心地带向郊区方向逐渐降低，这种气温分布的特殊现象叫做热岛效应。1.2建筑的传热与传湿传热方式：A.导热B.对流C.辐射导热机理：导热是由温度不同的质点（分子，原子，自由电子）在热运动中引起的热能传递现象。在固体，液体和气体中均能产生导热现象，但其机理却并不相同。固体导热是由于相邻分子发生的碰撞和自由电子迁移所引起的热量传递。液体导热是通过平衡位置间歇移动着的分子振动引起的。气体中则是通过分子无规律运动时互相碰撞而导热。单纯的导热仅能在密实的固体中发生。导热系数：物理意义：在稳定传热状态下当材料厚度为1m时，两表面的温度差为1℃时，在1小时内通过1截面积的导热量。导热系数越大，表明材料的导热能力越强。金属非金属液体气体热阻：热阻是热流通过壁体时受到的阻力，或者说它反映了壁体抵抗热流通过的能力。在同样的温差条件下，热阻越大，通过壁体的热量越少。想要增加热阻，可以加大平壁的厚度d，或选用导热系数值小的材料。公式：对流：对流是由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热量。因此，对流换热只发生在流体之中或者固体表面和与其紧邻的运动流体之间。1.2.1.3辐射热辐射的本质与特点：凡是温度高于绝对零度的物体，由于物体原子钟的电子振动或激动，就会从表面向外界空间辐射出电磁波，不同波长的电磁波落到物体上可产生各种不同的效应。1.2.2平壁的稳态传热室内，外热环境通过围护结构进行的热量交换过程，包含导热，对流及辐射方式的换热，是一种复杂的换热过程。表面对流换热：空气温度与物体表面温度不等时，由于空气沿壁面流动而使表面与空气之间所产生的热交换。其取决因素：温度差，热流方向，气流速度，物体表面状况。1.2.2.2封闭空气间层的传热为了提高围护结构的保温，隔热性能，常在房屋建筑中设置封闭空气间层。1.3建筑保温与节能建筑保温的途径：A建筑体型的设计，应尽量减少外围护结构的总面积。B围护结构应具有足够的保温性能。C争取良好的朝向和适当的建筑物间距。D增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。E避免潮湿，防止壁内产生冷凝。围护结构传热异常部位的保温措施窗的保温：A提高窗的保温性能B控制各向墙面的开窗面积C提高窗的气密性，减少冷风渗透D提高窗户冬季太阳辐射得热热桥保温：外墙交角的保温：地面的保温：1.4建筑的隔热与通风夏季室内过热的原因：A室外较高气温通过室外，外空气对流将大量的热量传入室内。B太阳辐射热透过窗户直接进入室内C外来长波辐射透过窗户传入室内D通过围护结构传入热量E室内生产，生活及设备产生的余热建筑防热的途径：A减弱室内热作用B窗口遮阳C围护结构的隔热与散热D合理的组织自然通风E尽量减少室内余热室内综合温度：A太阳辐射热的作用:当太阳辐射热作用到围护结构外表面时，一部分被围护结构外表面所吸收。B室外空气的传热:由于室外空气温度与外表面存在着温度差，将以对流换热为主要形式与围护结构的外表面进行换热。C在围护结构受到上述两种热作用后，外表面温度升高，辐射本领增大，向外界发射长波辐射热，失去一部分热能。外围护结构隔热措施屋顶隔热重点在屋顶，然后西墙，东墙，北墙。1.4.2.4屋顶隔热措施：A采用浅色外饰面，减小当量温度。B提高屋顶自身的隔热性能。C通风隔热屋顶。D种植隔热屋顶。E水隔热屋顶。1.4.3.3自然通风原理建筑物的自然通风是由于开口处（门，窗，过道）存在着空气压力差而产生的空气流动。产生压力差的原因有：风压作用和热压作用。风压作用下的自然通风：风压作用是风作用于建筑物上产生的风压差。当风吹向建筑物时，因受到建筑物阻挡，在迎风面上的压力大于大气压产生正压区，气流绕过建筑物屋顶，侧面及背面，在这些区域的压力小于大气压产生负压区，压力差的存在导致了空气的流动。热压作用下的自然通风。当室外风速较小而室内外温差大时，可考虑通过热压作用（即烟囱效应）产生通风。室内温度高，密度低的空气向上运动，底部形成负压区，室外温度较低，密度略大的空气则源源不断补充进来，形成自然通风。热压作用的大小取决于室内外空气温差导致的空气密度差和进气口的高度差，它主要解决竖向通风问题。自然通风组织：通过自然通风形成原理，在建筑设计中灵活运用，合理组织通风。可以根据风压原理，通过选择适宜的建筑朝向，间距以及建筑群布局，通过设计门窗洞口等方法，创造住宅自然通风的先决条件。风压差热压差穿堂风1.5建筑日照与遮阳太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角称为太阳高度角太阳方位角:太阳光线在地平面上的投射线与地平面正线所夹的角AB称为太阳方位角。日照标准和日照间距日照间距指前后两排房屋之间，为保证后排房屋在规定的时日获得所需日照量而保持的一定间隔距离。满足冬至日时满窗日照1h棒影图原理：棒影日照图是以地面上某点的棒及其影的关系来描述太阳运行的规律，也就是以棒在直射阳光下产生的棒影端点移动的轨迹，来代表太阳运行的轨迹。制作棒影日照图时，首先需要通过计算求出某天（如冬至日，大寒日等）不同时刻棒高和影长的关系以及棒影的方位，然后在一张图中绘出不同高度的棒在一天中影长的变化轨迹。固定式外遮阳水平式：在北回归线以北地区，适用于南向附近窗口。在北回归线以南地区，既可用于南向窗口，也可用于北向窗口。垂直式：适用于北向，东北向和西北向附近的窗口。综合式：适用于东南向或西南向附近窗口，且适应范围较大。挡板式：适用于东向，西向附近窗口。2.1建筑光学基本知识眼睛的构造：瞳孔，水晶体，视网膜，感光细胞。感光细胞：锥体细胞在明亮环境下对色觉和视觉敏锐度起决定作用，即它能分辨出物体的细部和颜色，并对环境的明暗变化作出迅速地反映，以适应新的环境。而杆体细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用，它虽能看到物体，但不能分辨其细部和颜色，对明暗变化的反应缓慢。2.1.2基本光度单位和应用光通量:根据辐射对标准光度观察者的作用导出的光度量。计量单位：lm例:100w白炽灯发出1179lm光通量。发光强度：某一光源向四周空间发射的光能总量。计量单位：cd照度：落在被照面单位面积上的光通量多少来衡量它被照射的程度。计量单位:lx光通量均匀分布在被照面上发光强度和照度的关系：亮度：发光强度在给定方向上的单位投影面积的发光强度。单位：cd/㎡2.1.3.3扩散反射和透射：半透明材料使入射光线发生扩散透射，表面粗糙的不透明度材料使用=入射光线发生扩散反射，将光线分散在更大的立体角范围内。这类材料又可按它的扩散特性分为两种：漫射材料，混合反射和混合透射材料。常用：乳白玻璃。2.1.4.5眩光眩光就是在视野中由于亮度的分布或亮度范围不适宜，或存在着极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。根据眩光对视觉的影响程度，可分为失能眩光和不舒适眩光。降低视觉对象的可见度，但并不一定产生不舒适感觉的眩光称为失能眩光。出现失能眩光后，就会降低目标和背景间的亮度对比，使可见度下降，甚至丧失视力。产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对象的可见度的眩光称为不舒适眩光。直接眩光可用下述措施使其减轻或消除：A.限制光源亮度B.增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比。C.减小形成眩光的光源视看面积。D.尽可能增大眩光源的仰角。反射眩光用下列方法减少至最低程度:A.尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减少规则反射而形成的反射眩光。B.应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的规则反射区域。C.使用发光表面面积大，亮度低的光源。D.使引起规则反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而减少反射眩光的影响。：2.3.8绿色照明工程在制作光源等照明器材时应采用绿色照明技术，生产出高效节能，不污染环境的光源等照明器材。照明设计节能：采用高光效长寿命光源选用高效灯具，对于气体放电灯还要选用配套的高质量电子镇流器或者节能电感阵流器。选用配光合理的灯具。根据视觉作业要求，确定合理的照明标准值，并选用合适的照明方式。室内顶棚，墙面，地面宜采用浅色装饰。工业企业的车间，宿舍和住宅等场所的照明用电均应单独计算。3.1声音的物理性质及人对声音的感受。声音是人耳所感受到的弹性介质中振动或压力的迅速而微小的起伏变化。弹性介质：是指在受到振动波干扰后，介质的质点即回到起原来的位置。频率和频谱声波在空气中的传播速度通常取340m/s，频率，波长和声速之间的恒定关系为：波长=声速/频率20-2Whz500-1000HZ中频小于500HZ低频大于1000HZ高频倍频带：表明正常人耳可听的频率范围相当大（20-2wHZ），不可能处理其中某一个的频率，只能将整个可听声音额度频率范围划分成为许多频带，以便研究与声源频带有关的建筑材料和围蔽空间的声学特性。1/3倍频带：在某些情况下，为了更仔细的分析与声源倍频有关的建筑材料，噪声环境和围蔽空间的声学特性，用1/3倍频带作测量分析，每个倍频带分为3个1/3倍频带，把1/3倍频带中心频率乘1.26就得到相邻较高1/3倍频带中心频率。用1.26除就得到相邻较低的1/3倍频带中心频率。3.1.2.2声音的计量声功率:声源在单位时间内向外辐射的声音能量。记作W，单位为瓦w,或者微瓦。声强：在声波传播过程中，每单位面积波阵面上通过的声功率称为声强。记作I，单位是瓦每平方米。声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏称为声压。记作p，单位是牛顿每平方米。声压级的概念及其公式。声压级：各种声源的声功率差别很大，正常人耳对声音响应的范围也很大，刚刚可以听到的声音强度成为闻阀，经试验决定的闻阀是10-12W/㎡，人耳感觉疼痛的声音强度是10w/㎡。引起人耳听觉系统响应的最强的声音是最弱的声音的1013倍，此外，人耳对声音变化的反应不是线性的，而是接近与对数关系，所以对声音的计量用对数标度比较方便。通常取一个物理量的两个数值之比的对数称为该物理量的级，其中被比的数值称为基准量或者是参考量。对于声压级总是以整数表示，如果声压级改变1dB，人们很难察觉这种变化。人耳能判断的声压级最小变化是3dB，如果变化达到5Db则有明显的感觉。在分贝标度中，声压每加一倍，声压级增加6Db。声压每乘十，声压级增加20Db声压级每增加10Db，人耳主观听闻响度增加一倍。人们长时间暴露在高于80D