10-2006年教材作业答案建筑物理(热工).doc

建筑物理（刘加平主编）第1章：建筑热工基础知识作业（P23）1-1构成室内热环境的四项气候要素是什么？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。答案要点：室内热环境的四项气候要素是：室内空气温度，空气湿度，气流速度，环境辐射温度。各要素均影响人体热舒适感。室内空气温度：是表征室内热环境的主要参数。对于一般民用建筑，按房间的使用要求而对房间的温度有相应的规定：冬季室内气温一般应在1622，夏季空调房间的气温多规定为2428 ，并以此作为室内计算温度。室内实际温度则由房间内得热和失热、围护结构内表面的温度及通风等因素构成的热平衡所决定，设计者的任务就在于使实际温度达到室内计算温度。空气湿度：最适宜的相对湿度应为5060%。在大多数情况下，即气温在1625时、相对湿度在3070%范围内变化，对人体得热感觉影响不大。如湿度过低（低于30 %），则人会感到干燥、呼吸器官不适；湿度过高则影响正常排汗，尤其在夏季高温时，如湿度过高（高于70 %）则汗液不易蒸发，最令人不舒适。气流速度：室内气流状态影响人的对流换热和蒸发换热，也影响室内空气的更新。在一般情况下，对人体舒适的气流速度应小于0.3m/s；环境辐射温度：环境辐射温度对室内热环境有很大影响。在炎热地区，夏季室内过热的原因除了夏季气温高外，主要是外围护结构内表面的热辐射，特别是由通过窗口进入的日辐射所造成。而在寒冷地区，如外围护结构内表面的温度过低，将对人产生“冷辐射”，也严重影响室内热环境。1- 4：表面的颜色、光滑程度，对外围护结构的外表面和对结构内空气间层的表面，在辐射传热方面，各有什么影响？答案要点：1、表观颜色对外围护结构外表面的辐射传热有影响：黑色表面，其辐射能力和对外来辐射的吸收能力均较大，浅色表面，对可见光部分辐射吸收很少，在长波部分，其吸收能力和黑色面几乎一样；表观颜色对结构内的空气间层没有影响。2、光滑程度对外围护结构的外表面和对结构内空气间层的表面，均有影响，比较粗糙的表面，无形中加大的外表辐射的面积，增大了辐射传热。1- 5：选择性辐射体的特性，对开发有利于夏季防热的外表面装修材料，有什么启发？答案要点：选择性辐射体也称非灰体，只能发射某一些波长的辐射线，同时也只能吸收某一些波长的辐射线，不像黑体全波段吸收和反射辐射热，所以，夏季作为以非灰体为主要成分的外饰面材料，自然得热少，表面温度低，起到防热的作用。1- 7：根据自己的经验，列举几个外墙内表面或地面产生表面结露现象的实例，并说明结露的原因 答案要点： 1、淋浴房内表面有水析出：原因在于，在一定的温度下，空气中的水蒸气达到饱和状态，多余的水蒸气被析出变成水附着在墙壁表面。 2、冬天窗玻璃表面的水珠或冰花：原因在于：窗玻璃处的温度过低，低于室内的露点温度，多余的水蒸气变成水或结冰。第2章：建筑围护结构的传热原理及计算作业（P40）1-1、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。答案要点： 建筑围护结构传热过程包括：表面的换热过程和结构的传热过程，（或如冬季内表面的吸热、结构的传热、外表面的散热过程）。表面的换热过程包括：辐射和对流两种传热方式，结构的传热主要是热量的传导。如冬季室内空气温度高于内表面，热空气和壁内表面进行对流换热，另外，温度较高的暖气设施向内表面辐射热。从而提高内表面温度，内表面吸热。由于内表面温度较高，壁内外表面存在温差，就会有热量的传递，以导热的形式向外传热。2- 2：为什么空气间层的热阻与其厚度不是成正比关系？怎样提高空气间层的热阻？答案要点：固体材料层内是以导热方式传递热量的。在空气间层中，导热、对流和辐射三种传热方式都明显的存在着，其传热过程实际上是在一个有限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，其热阻取决于间层两个界面上的空气边界层厚度和界面之间的辐射换热强度。所以，空气间层的热阻与厚度之间不存在成比例地增长关系。2-3：如图2-17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：，。解：（1）、求内表面的露点温度：时，饱和水蒸汽压力实际水蒸汽分压力：对应的露点温度：（2）、由壁体和内表面温度应不低于才不结露所以：（3）求结构的总热阻（a）求第四层热阻将圆孔折成等面积方孔。正方形边长为b b=0.098; 空气层热阻0.17=0.138多孔板取单位长度，则。（b）求1，2，3层热阻： 故总热阻为：则有： 则结构内部温度线分布 第3章：建筑保温设计作业（P86）3- 5 试说明一般轻质材料保温性能都比较好的道理，并解释为什么并非总是越轻越好？答案要点：轻质材料一般空隙率较大，导热系数随空隙率的增加而减小，所以材料的热阻比较大，保温性能比较好。但是，当材料轻（密度小）到一定的地步，太大的空隙率，会使对流传热显著增加，孔壁温差变大，辐射传热加大，这样会使大量的热量散失掉，保温性能降低。3-6 试详述外保温构造方法的优缺点。答案要点：外保温的优点：（1）使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏。（2）由于承重层材料的热容量一般都远大于保温层，所以，外保温对结构及房间的热稳定性有利。（3）外保温对防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结十分有利（4）外保温法使热桥处的热损失减少并能防止热桥内表面局部结露。（5）对于旧房的节能改造，外保温处理的效果最好。外保温的缺点：（a）外保温比较适合住宅，规模较大的建筑如办公大楼，外保温效果不明显。（b）墙体外保温处理，在构造上比内保温复杂，外饰面比较难处理。3-7 倒铺屋面有哪些好处？目前在推广应用方面存在什么困难？答案要点：倒铺屋面好处：可消除屋顶内部结露，从而提高保温层的保温效果，又使防水层得到保护，大大提高防水层的耐久性。推广应用方面存在困难：一是倒铺屋面对保温材料要求高，目前，还没有适合倒铺屋面的理想材料；二是保温层上面的覆盖层，一般用大阶砖、混凝土预制板、卵石、蛭石等，造价比较高。第4章：外围护结构的湿状况作业（P77）4- 2 采暖房屋与冷库建筑在蒸汽渗透过程和隔汽处理原则上有何差异？答案要点：采暖房屋：水蒸汽是由室内向室外渗透，隔汽层应设置在室内高温高湿的一侧冷库建筑：水蒸气是由室外向室内渗透，隔汽层应设置在室外高温高湿的一侧4-3 试检验图4-14中的屋顶结构是否需要设置隔汽层。已知：，；采暖期室外平均气温，平均相对湿度； 采暖期，加气混凝土的干密度。解（1）计算各分层的热阻和水蒸汽渗透量序号材料层厚度d导热系数蒸汽渗透系数蒸汽渗透组1钢混凝土0.031.740.0170.1581898.72水泥砂浆0.010.930.0110.900111.13加气混凝土0.060.190.3161.99301.54水泥砂浆0.020.930.0220.900222.25二毡三油0.010.170.0590.01357407.4（2）计算室内外空气的水蒸汽分压力 由 室内: 室外：(3)计算围护结构内部各层的温度和水蒸汽分压力由式:则:查表的 际水蒸汽分压力: (4)作及的曲线如右图：则两相交线说明内部有冷凝(5)计算冷凝量交界面3层与四层相交面冷凝冷凝量在允许增量4内不需加隔汽层第5章：建筑防热作业（P116）5-4 试从隔热的观点来分析：（1）多层实体结构；（2）有封闭空气间层的结构；（3）带有通风间层的结构；它们的传热原理及隔热的处理原则。答案要点：（1）多层实体结构：多层实体材料的传热方式主要是导热。处理原则：（1）为了提高材料层隔热的能力，最好选用和都比较小的材料；（2）采用粘土方砖或外饰面采用浅色，可使隔热效果良好。（2）有封闭空气间层的结构：在封闭空气间层中的传热方式主要是辐射。处理原则：（1）在间层内铺设反射系数大、辐射系数小的材料如铝箔；（2）外饰面的轻质隔热材料和浅色也很重要。（3）带有通风间层的结构：是当室外空气流经间层时，带走部分从面层传下的热量，从而减少透过基层传入室内的热量。处理原则：（1）增加进气口和排气口处的风压或热压；（2）通风间层内表面不宜过分粗糙 ，进、出口的面积与间层横截面的面积比要大。 5-5 为提高封闭间层的隔热能力应采取什么措施？外围护结构中设置封闭间层其热阻值在冬季和夏季是否一样？试从外墙及屋顶的不同位置加以分析。答案要点：提高封闭间层的隔热能力采取措施：（1）在间层内铺设反射系数大、辐射系数小的材料如铝箔；（2）把封闭间层放置在冷侧外围护结构中设置封闭间层，在冬季和夏季其热阻值情况：（1）空气间层的热阻主要取决于两个方面：（1）间层两个界面上的空气边界层厚度-对流换热；（2）是界面之间的辐射换热强度-辐射换热。（2）由于冬、夏空气间层所处的环境温度，其间层中的辐射和对流换热量都随环境温度的不同而有较大变化，其辐射传热不同，在低温环境中辐射换热量比高温环境少，热阻较大。所以、冬季热阻大于夏季。（3）在有限空间的对流换热强度，与间层的厚度，间层的位置、形状，间层的密闭性等因素有关，所以，对流换热不同，屋顶和外墙的热阻不同。夏季屋顶间层两面温差相对大，对流和辐射换热较强，热阻相对外墙小。冬季二者区别不大。5-6 试从降温与防止地面泛潮的角度来分析南方地区几种室内地面（木地板、水泥地面、磨石子地面或其它地面）中，在春季和夏季哪一种地面较好？该地面处于底层或楼层时有无区别？答案要点：从降温与防止地面泛潮的角度来看，在春季和夏季用选用:木地板.因为，在南方湿热气候区，在春夏季节，为了要避免“差迟凝结”现象（室外空气温度和湿度骤然增加时，室内物体表面由于热容量的影响而上升缓慢，滞后若干时间而低于室外空气的露点温度，当高温高湿的室外空气流过室内低温表面时必然发生大强度的表面凝结），用热容量小的材料装饰地板表面，提高表面温度，减小夏季结露的可能性，效果较好。若用木地板，处于底层时，由于地层土地的热惰性大，表面温度较低，结露更为严重，所以，用木地板时要架空地面，用空气层防结露。第6章：建筑日照作业（P127）6-1 用计算法计算出北纬地区4月下旬下午3点的太阳高度角和方位角，日出、日没时刻和方位角。解：已知 日出日没时刻和方位角带入公式： 即：99.2/15 = 6.61(h) 即6小时37分日出时刻：-6小时37分 + 12 = 5时23分日没时刻：+6小时37分 + 12 = 18时37分方位角：6-2 试求学校所在地区或任选一地区的地方平均太阳时的12点，相当于北京标准时间多少？两地时差多少？解：1、求喀什地区：经度：76度，纬度：39度 喀什地区经度39度，在我国标准经度120度以西，差44度，相当于2小时56分（44/15=2.93小时），当地方时为12点时，标准时间为：14点56分。 2、求佳木斯地区：经度：130度，纬度：47度 在我国标准经度120度以东，差10度，相当于40分（0.67小时） 当地方时为12点时，标准时间为：11点20分。