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1、單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標題樣式,第七章 建筑熱工學基本知識,第八章 穩(wěn)定傳熱,第九章 建筑保溫,第十章 外圍護結(jié)構的濕狀況,第十一章 建筑隔熱,第十二章 建筑日照,第七章 建筑熱工學基本知識,1,概述：,各地區(qū)建筑物的形式、風格受氣候條件的影響。,概述：各地區(qū)建筑物的形式、風格受氣候條件的影響。,2,建筑物理(建筑熱工學基本知識)課件,3,建筑物理(建筑熱工學基本知識)課件,4,建筑物的室內(nèi)外主要氣候因素：室外氣候因素：太陽熱輻射、空氣溫濕度、風、雨、雪等，統(tǒng)稱為“室外熱作用”；室內(nèi)氣候因素：空氣的溫濕度、生產(chǎn)和生活散發(fā)的熱量與水分等，統(tǒng)稱為
2、“室內(nèi)熱作用”。,作業(yè)（任選其一論述）：,風的形成機理,雨的形成機理,雪的形成機理,建筑物的室內(nèi)外主要氣候因素：,5,室內(nèi)氣候?qū)θ梭w的影響主要表現(xiàn)在冷熱感。冷熱感取決于人體新陳代謝產(chǎn)生的熱量和人體向周圍環(huán)境散熱量之間的平衡關系，如圖。,體溫恒定；體溫上升；體溫下降。,q,r,:,人體與環(huán)境輻射換熱率,q,w,:,人體蒸發(fā)散熱率,q,m,:,人體新陳代謝產(chǎn)熱率,q,c,:,人體與環(huán)境對流換熱率,室內(nèi)氣候?qū)θ梭w的影響主要表現(xiàn)在冷熱感。冷熱感,6,所謂按正常比例散熱，指的是對流換熱約占總散熱量的,25-30,，輻射散熱約為4,5-50,，呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱約占,25-30,，處于舒適狀況的熱平衡，
3、可稱之為“正常熱平衡”。,所謂按正常比例散熱，指的是對流換熱約占總散熱,7,建筑熱工學的任務：（1）如何通過建筑物和規(guī)劃上的手段有效防護或利用室內(nèi)外氣候因素，合理解決房屋的日照、保溫、防熱、防潮等問題；（2）如何配備適當?shù)脑O備進行人工調(diào)節(jié)（如采暖、空調(diào)等）；（3）如何創(chuàng)造和完善裝配房屋的建筑構件，以創(chuàng)造好室內(nèi)熱環(huán)境并提高圍護結(jié)構的耐久性。,建筑熱工學的任務：,8,第七章 建筑熱工學基本知識,7-1,傳熱的基本方式,7-2,圍護結(jié)構的傳熱過程,7-3,濕空氣的物理性質(zhì),第七章 建筑熱工學基本知識7-1 傳熱的基本方式,9,溫度,T=t+273.16,F=32+9/5t,溫度：分子平均平動動能。,
4、絕對,溫標,k，,絕對零度，水的三相點，溫度計，超導。,溫度T=t+273.16,10,國際單位制,SI,基本單位,國際單位制SI基本單位,11,7-1,傳熱的基本方式,傳熱的特點：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。,實際傳熱過程,溫度場,傳熱有三種基本方式（如圖7-1）：1.,導熱,2.,對流,3.,輻射,7-1 傳熱的基本方式傳熱的特點：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方,12,一、導熱：（傳熱）,定義：指溫度不同的物體直接接觸時，靠物質(zhì)微觀粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運動引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。,導熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密實的固體中才存在單純的導熱過
5、程。,在建筑熱工學中，大量課題涉及非金屬固體材料的導熱，有時也涉及空氣、水分或金屬導熱問題。,一、導熱：（傳熱）定義：指溫度不同的物體直接接觸時，靠物質(zhì)微,13,二、對流：,定義：對流只發(fā)生在流體中，是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。,促使流體產(chǎn)生對流的原因：1.本來溫度相同的流體，因其中某一部分受熱（或冷卻）而產(chǎn)生溫度差，形成對流運動，稱為“,自然對流,”。2.因受外力作用（如風吹、泵壓等）迫使流體產(chǎn)生對流，稱為“,受迫對流,”。,工程上遇到的一般是流體流過一個固體壁面時發(fā)生的熱量交換過程，稱為“,對流換熱,”。,單純的對流換熱不存在，總伴隨有導熱發(fā)生。,二、對
6、流：定義：對流只發(fā)生在流體中，是因溫度不同的各部分流體,14,三、輻射：,定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著效應的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。,自然界中凡溫度高于絕對零度（0,K）,的物體，都能發(fā)射輻射熱，同時，也不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。,特點：輻射換熱時有能量轉(zhuǎn)化：,熱能,-,輻射能,-,熱能,參與換熱的物體無須接觸。,如圖，輻射熱的反射、吸收與透射。例：普通窗玻璃 的保溫能力、吸熱玻璃,三、輻射：定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著,15,實際傳熱過程：,例：冬季，室內(nèi)通過外墻向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的復雜過程。如圖所示：,對流,輻射,導熱,對流
7、,輻射,實際傳熱過程：例：冬季，室內(nèi)通過外墻向室外傳熱是包含三,16,溫度場：,熱量傳遞的動力是溫度差，研究傳熱時必須知道物體的溫度分布。,對某一物體或某一空間來說，某一瞬時，物體內(nèi)各點的溫度總計叫,溫度場,。,物體內(nèi)各點溫度不隨時間變化，稱為,穩(wěn)定溫度場,；反之，則為,不穩(wěn)定溫度場,。,在穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為,穩(wěn)定傳熱過程,；在不穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為,不穩(wěn)定傳熱過程。,溫度場：熱量傳遞的動力是溫度差，研究傳熱時必須知道物體的溫,17,7-2,圍護結(jié)構的傳熱過程,一、,平壁導熱,二、對流換熱,三、,輻射換熱,7-2 圍護結(jié)構的傳熱過程一、平壁導熱二、對流換熱三、,18,
8、一、平壁導熱：,定義：指通過圍護結(jié)構材料傳熱。,經(jīng)過單層平壁導熱,經(jīng)過多層平壁導熱,一、平壁導熱：定義：指通過圍護結(jié)構材料傳熱。,19,經(jīng)過單層平壁導熱：,設一單層勻質(zhì)平壁（,如圖7-2），厚,d,平壁內(nèi)、外溫度為,i,、,e,（設,i,e,且均不隨時間變化）。,單位時間內(nèi)通過單位面積的熱流量，稱為,熱流強度,。,（7-3）,這是一穩(wěn)定導熱問題，實踐證明，通過壁體的熱流量,Q,滿足下面關系式：,經(jīng)過單層平壁導熱：設一單層勻質(zhì)平壁（如圖7-2），厚 d 平,20,熱阻 ：在同樣溫差條件下，熱阻越大，通過材料層的熱量越少；增加熱阻的方法：加大平壁厚度或選用導熱系數(shù)小的材料。,說明：,導熱系數(shù) ：當
9、材料層單位厚度內(nèi)的溫差為 1,0,C,時，在 1小時內(nèi)通過 1,m,2,表面積的熱量。,影響 的最大因素是：,容重,和,濕度,。,熱阻 ：在同樣溫差條件下，熱阻越大，,21,材料,導熱系數(shù),W/(m,K),特點,氣體,0.0060.6,最小,液體,0.070.7,次之,金屬,2.2420,最大,非金屬,0.33.5,常用建材,保溫隔熱材料,e,且均不隨時間變化），可用,2,、,3,表示層間接觸面的溫度。,經(jīng)過多層平壁導熱：設三層材料組成多層壁（如圖7-3），各材料,23,將多層壁視為三個單層壁，分別算出通過每層壁的熱流強度為：,穩(wěn)定導熱條件下有：,由以上四式解得：,（7-4）,將多層壁視為三個
10、單層壁，分別算出通過每層壁的熱流強度為：穩(wěn)定,24,n,層多層壁的導熱計算公式：,各層接觸面的溫度：,多層壁內(nèi)第 層與第 層之間接觸面溫度：,n層多層壁的導熱計算公式：各層接觸面的,25,二、對流換熱：,層流邊界層：由于摩擦力作用，在緊貼固體壁面處有一平行于固體壁面流動的流體薄層，叫“,層流邊界層,”。,對流換熱系數(shù),對流換熱熱阻,對流換熱過程：（,如圖7-4）傾斜直線區(qū),層流邊界層,；拋物線區(qū),流體核心部分,；水平線區(qū),過度區(qū)。,對流換熱計算公式：,二、對流換熱：層流邊界層：由于摩擦力作用，在緊貼固體壁面處有,26,確定對流換熱系數(shù) ：對流換熱系數(shù)包含了影響對流換熱強度的一切因素。建筑熱工學
11、中常遇到的對流換熱問題都是指固體壁面與空氣間的換熱，據(jù)具體情況選用表7-1公式：,確定對流換熱系數(shù) ：,27,三、輻射換熱：,本質(zhì)：物體表面向外輻射出的電磁波在空間傳播；電磁波的波長可從 到數(shù)公里；不同波長的電磁波落到物體上可產(chǎn)生各種不同的效應（如圖,7-5,）；紅外線：波長范圍 ；熱射線：波長范圍 ；熱輻射：熱射線的傳播過程。,1、輻射換熱的本質(zhì)和特點：,三、輻射換熱：本質(zhì)：物體表面向外輻射出的電磁波在空間傳播；電,28,特點：（,1）輻射換熱中伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)化：,一物體內(nèi)能,電磁波另一物體內(nèi)能,；（2）電磁波可在真空中傳播，故輻射換熱不需有任何中間介質(zhì)，也不需冷熱物體直接接觸；（3）一
12、切物體，不論溫度高低都在不停地對外輻射電磁波，輻射換熱是兩物體互相輻射的結(jié)果。,高溫,低溫,特點：,29,物體對外來射線的反應遵循與可見光相同的規(guī)律。設有能量為,I,0,的熱射線投射到物體表面，則其中,I,r,被反射，,I,a,被吸收，,I,t,可能透過物體。（如圖,7-6）,2、輻射能的吸收、反射和透射：,反射系數(shù),吸收系數(shù),透射系數(shù),由能量守恒：或,物體對外來射線的反應遵循與可見光相同的規(guī)律。設有能量為,30,一般，固體和液體都是不透明的，即,h,=0,因此,h,+,h,=1,所以，凡是善于反射的物體一定不善于吸收（磨光的鋁、鎳鉻板、研磨的黃銅,h,0.02,0.04,，反之亦然。,嚴格說
13、，物體對不同波長的外來輻射的吸收、反射及透射的性能不同。,絕對白體,（簡稱白體）：能將外來輻射全部反射的物體；,絕對黑體,（簡稱黑體）：能將外來輻射全部吸收的物體；,絕對透明體,（透熱體）：能將外來輻射全部透過的物體。,一般，固體和液體都是不透明的，即 h=0,31,玻璃窗的 特性,玻璃窗的 特性,32,7-3,濕空氣的物理性質(zhì),一、,水蒸氣分壓力,二、,空氣濕度,三、,露點溫度,7-3 濕空氣的物理性質(zhì)一、水蒸氣分壓力二、空氣濕度三,33,一、水蒸氣分壓力：,濕空氣：指干空氣與水蒸氣的混合物。,道爾頓分壓定律：,在溫度和壓力一定的條件下，一定容積的干空氣所能容納的水蒸氣量是有一定限度的。水蒸
14、氣的含量未達到限度的濕空氣，叫,未飽和濕空氣,；達到限度時則叫,飽和濕空氣。,飽和蒸汽壓（或最大水蒸氣分壓力）：處于飽和狀態(tài)的濕空氣中水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力。飽和蒸汽壓用 表示；未飽和水蒸氣分壓力用 表示。,標準大氣壓下，飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大。,一、水蒸氣分壓力：濕空氣：指干空氣與水蒸氣的混合物。道爾頓分,34,建筑物理(建筑熱工學基本知識)課件,35,二、空氣濕度：,濕度,：空氣的干濕程度。,絕對濕度,：每立方米空氣中所含水蒸氣的重量。絕對濕度一般用 表示；飽和空氣的絕對濕度用飽和蒸氣量 表示。,相對濕度,：一定溫度和大氣壓下，濕空氣的絕對濕度與同溫同壓下的飽和蒸氣量的百分比。表示為,e
15、/E.100%,二、空氣濕度：濕度：空氣的干濕程度。絕對濕度：每立方米空氣中,36,三、露點溫度：,露點溫度,：（設不人為地增加或減少空氣含濕量，而只用干法加熱或降溫空氣）某一狀態(tài)的空氣，在含濕量不變的情況下，冷卻到它的相對濕度 時所對應的溫度，稱為該狀態(tài)下空氣的露點溫度，用 表示。若從 往下繼續(xù)降溫，則空氣中容納不了原有水蒸氣，迫使部分水蒸氣凝結(jié)成水珠（露水）析出。,定溫定壓下，一定的空氣，其 一定；空氣所能容納的最大水蒸氣含量 以及與之相對應的最大水蒸氣分壓力 ，也都一定；所以，相對濕度 當然也一定。,三、露點溫度：露點溫度：（設不人為地增加或減少空氣含濕量，而,37,建筑物理(建筑熱工學基本知識)課件,38,建筑物理(建筑熱工學基本知識)課件,39,空調(diào)冷凝水,電冰箱內(nèi)的霜,降雨過程,空調(diào)冷凝水,40,作業(yè)：,傳熱的基本方式有哪些，它們分別有哪些特點？,為減少圍護結(jié)構的,傳熱,，可采用哪些措施？,試列舉生活中外墻內(nèi)表面結(jié)露現(xiàn)象實例，并說明結(jié)露原因。,作業(yè)：傳熱的基本方式有哪些，它們分別有哪些特點？,41,
建筑物理(建筑熱工學基本知識)課件
