建筑物理热工的基本知识.ppt

建筑物理热工的基建筑物理热工的基本知识本知识现在学习的是第1页，共24页1.1室外热环境：室外热环境：构成室外热环境的主要气候因素：太阳辐构成室外热环境的主要气候因素：太阳辐射、大气温度、空气湿度、风、降水等因素射、大气温度、空气湿度、风、降水等因素综合组成的一个热环境。综合组成的一个热环境。现在学习的是第2页，共24页1.1.太阳辐射太阳辐射:太阳辐射是房屋外部的主要热源：太阳辐射是房屋外部的主要热源：如图：太阳辐射图解如图：太阳辐射图解 到达地面的太阳辐到达地面的太阳辐射又可分为：射又可分为：直接辐射直接辐射和散射辐射。和散射辐射。进入大气上界的进入大气上界的太阳辐射太阳辐射100被气体分子被气体分子与尘埃吸收与尘埃吸收15云吸收云吸收 3因散射而反射因散射而反射5云反射云反射21地面反射地面反射 6总反射：总反射：32总吸收：总吸收：68地地面面吸吸收收50 影响太阳辐射强影响太阳辐射强度的因素：度的因素：太阳高太阳高度角、大气透明度、度角、大气透明度、地理纬度、云量和地理纬度、云量和海拔高度等。海拔高度等。现在学习的是第3页，共24页2.2.大气温度大气温度:气温：气温：指空气的温度。一般气象学上所指气温是距地面指空气的温度。一般气象学上所指气温是距地面 高处的空气温度。高处的空气温度。影响气温的主要因素：入射到地面上的太阳辐射热量，影响气温的主要因素：入射到地面上的太阳辐射热量，地形与地表面的覆盖以及大气环流的热交换作用等。其中，地形与地表面的覆盖以及大气环流的热交换作用等。其中，太阳辐射起决定作用。太阳辐射起决定作用。气温变化：四季变化气温变化：四季变化（年变化）、日变化和随（年变化）、日变化和随地理纬度的变化。地理纬度的变化。现在学习的是第4页，共24页3.3.空气湿度空气湿度:空气湿度：表示大气湿润程度。一般用相对湿度表示。空气湿度：表示大气湿润程度。一般用相对湿度表示。相对湿度的日变化通常与气温的日变化相反：如图相对湿度的日变化通常与气温的日变化相反：如图11-111-1 我国各地的相对湿度：我国各地的相对湿度：受海洋气候影响，南方大部分地区相对湿度一年内夏季最大，受海洋气候影响，南方大部分地区相对湿度一年内夏季最大，秋季最小；华南和东南沿海秋季最小；华南和东南沿海一带因春季海洋气团入侵，一带因春季海洋气团入侵，且此时温度还不高，形成较且此时温度还不高，形成较大相对湿度，大约以大相对湿度，大约以3-53-5月月为最大，秋季最小，南方地为最大，秋季最小，南方地区在夏季之交气候潮湿，室区在夏季之交气候潮湿，室内地面常出现泛潮现象。内地面常出现泛潮现象。现在学习的是第5页，共24页4.4.风风 风风指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。风的种类：风的种类：季候风季候风：由大气环流形成的风，在一年内随季节不：由大气环流形成的风，在一年内随季节不同而有规律变换方向。例如：我国气候特点之一就是同而有规律变换方向。例如：我国气候特点之一就是季风性强。季风性强。地方风地方风：由于地面上水陆分布，地势起伏，表面覆：由于地面上水陆分布，地势起伏，表面覆盖等地方性条件不同而引起小范围内的大气环流。盖等地方性条件不同而引起小范围内的大气环流。如：水陆风，山谷风，庭院风，巷道风，这些都是由如：水陆风，山谷风，庭院风，巷道风，这些都是由于局部受热不均而引起的，其特点是日夜交替变向。于局部受热不均而引起的，其特点是日夜交替变向。现在学习的是第6页，共24页 风的描述：风的描述：风通常是以水平运动为主的空气运动。风的描述风通常是以水平运动为主的空气运动。风的描述包括风向和风速。包括风向和风速。风玫瑰图能直观反映一个地方的风速和风向。如下图。风玫瑰图能直观反映一个地方的风速和风向。如下图。(a)a)为某地夏季七月的风向频率分布；为某地夏季七月的风向频率分布；(b)b)为各方位的风速。为各方位的风速。现在学习的是第7页，共24页5.5.降水降水:指从地球表面蒸发出去的大量水汽进入大气指从地球表面蒸发出去的大量水汽进入大气层，经凝结后又降到地面上的液态或固态水分。层，经凝结后又降到地面上的液态或固态水分。如：雨、雪、冰、雹等。如：雨、雪、冰、雹等。现在学习的是第8页，共24页中国的热工分区中国的热工分区l略略现在学习的是第9页，共24页l室内热环境室内热环境是指空气温度、湿度、风速及环境平是指空气温度、湿度、风速及环境平均辐射温度等因素综合组成的一种室内热环境。均辐射温度等因素综合组成的一种室内热环境。1.2 1.2 室内热环境室内热环境现在学习的是第10页，共24页l 室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感取决室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热量之间的于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热量之间的平衡关系，如图。平衡关系，如图。体温恒定；体温恒定；体温上升；体温上升；体温下降。体温下降。qr:人体与环境辐射换热率qw:人体蒸发散热率qm:人体新陈代谢产热率qc:人体与环境对流换热率现在学习的是第11页，共24页室内热环境的综合评价室内热环境的综合评价1 1、有效温度、有效温度ETET是室内气温、相对湿度、空气速度在一定组合下的综合指标。是室内气温、相对湿度、空气速度在一定组合下的综合指标。缺陷：缺陷：没有考虑热辐射变化的影响。没有考虑热辐射变化的影响。2 2、热应力指数、热应力指数HISHIS：全面考虑热环境四个因素的影响。：全面考虑热环境四个因素的影响。3 3、预测热感指数：、预测热感指数：PMVPMV是能全面反映室内各气候要素对人体热是能全面反映室内各气候要素对人体热感觉影响的评价方法。感觉影响的评价方法。由丹麦学者由丹麦学者P.O.FangerP.O.Fanger教授提出的。是迄今为止考虑人体热舒教授提出的。是迄今为止考虑人体热舒适感诸多有关因素最全面的评价指标。适感诸多有关因素最全面的评价指标。现在学习的是第12页，共24页第第1.21.2章章 建筑热工学基本知识建筑热工学基本知识1 1 传热的基本方式传热的基本方式2 2 围护结构的传热过程围护结构的传热过程3 3 湿空气的物理性质湿空气的物理性质现在学习的是第13页，共24页7-1 传热的基本方式传热的基本方式l传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是自发地由高传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是自发地由高温处向低温处传递。温处向低温处传递。l 实际传热过程l 温度场l传热有三种基本方式（如图传热有三种基本方式（如图7-17-1）：）：1.1.导热导热 2.2.对流对流 3.3.辐射辐射现在学习的是第14页，共24页一、导热：（传热）一、导热：（传热）l定义：指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒定义：指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒子（分子、原子、自由电子等）的热运动引起的热能子（分子、原子、自由电子等）的热运动引起的热能转移现象。转移现象。l导热可在固体、液体、和气体中发生，但只有在密实的固导热可在固体、液体、和气体中发生，但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。体中才存在单纯的导热过程。l在建筑热工学中，大量课题涉及非金属固体材料的导在建筑热工学中，大量课题涉及非金属固体材料的导热，有时也涉及空气、水分或金属导热问题。热，有时也涉及空气、水分或金属导热问题。现在学习的是第15页，共24页二、对流：二、对流：l定义：对流只发生在流体中，是因温度不同的各部分流体之间定义：对流只发生在流体中，是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。发生相对运动，互相掺合而传递热能的。l促使流体产生对流的原因：促使流体产生对流的原因：1.1.本来温度相同的流体，因其中某一部分受热（或冷却）本来温度相同的流体，因其中某一部分受热（或冷却）而产生温度差，形成对流运动，称为而产生温度差，形成对流运动，称为“自然对流自然对流”。2.2.因受外力作用（如风吹、泵压等）迫使流体产生对流，称为因受外力作用（如风吹、泵压等）迫使流体产生对流，称为“受迫对流受迫对流”。l工程上遇到的一般是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程，工程上遇到的一般是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程，称为称为“对流换热对流换热”。l单纯的对流换热不存在，总伴随有导热发生。单纯的对流换热不存在，总伴随有导热发生。现在学习的是第16页，共24页三、辐射：三、辐射：l定义：辐射指依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著效定义：辐射指依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著效应的电磁波）来传递能量的现象。应的电磁波）来传递能量的现象。l自然界中凡温度高于绝对零度（自然界中凡温度高于绝对零度（0 0K K）的物体，都能发射辐射热，）的物体，都能发射辐射热，同时，也不断吸收其它物体投射来的辐射热。同时，也不断吸收其它物体投射来的辐射热。l特点：辐射换热时有能量转化：特点：辐射换热时有能量转化：热能热能-辐射能辐射能-热能热能 参参与换热的物体无须接触。与换热的物体无须接触。l如图，辐射热的反射、如图，辐射热的反射、吸收与透射。吸收与透射。例：普通窗玻璃例：普通窗玻璃 的保温能力、吸热玻璃的保温能力、吸热玻璃现在学习的是第17页，共24页 实际传热过程：实际传热过程：l例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含三种基本例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含三种基本传热方式的复杂过程。如图所示：传热方式的复杂过程。如图所示：对流辐射导热对流辐射现在学习的是第18页，共24页 温度场：温度场：l热量传递的动力是温度差，研究传热时必须知道物体的热量传递的动力是温度差，研究传热时必须知道物体的温度分布。温度分布。l对某一物体或某一空间来说，某一瞬时，物体内各点的对某一物体或某一空间来说，某一瞬时，物体内各点的温度总计叫温度总计叫温度场温度场。l物体内各点温度不随时间变化，称为物体内各点温度不随时间变化，称为稳定温度场稳定温度场；反之，；反之，则为则为不稳定温度场不稳定温度场。l在稳定温度场内发生的热量传递过程为在稳定温度场内发生的热量传递过程为稳定传热过程稳定传热过程；在不稳定温度场内发生的热量传递过程为在不稳定温度场内发生的热量传递过程为不稳定传热过程不稳定传热过程。现在学习的是第19页，共24页2-3 湿空气的物理性质湿空气的物理性质一、一、水蒸气分压力水蒸气分压力二、二、空气湿度空气湿度三、三、露点温度露点温度现在学习的是第20页，共24页一、水蒸气分压力：一、水蒸气分压力：l湿空气湿空气：指干空气与水蒸气的混合物。：指干空气与水蒸气的混合物。l道尔顿分压定律：道尔顿分压定律：l在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸气量是有一定限度的。气量是有一定限度的。水蒸气的含量未达到限度的湿空气，叫水蒸气的含量未达到限度的湿空气，叫未饱和湿空气未饱和湿空气；达到限度；达到限度时则叫时则叫饱和湿空气饱和湿空气。l饱和蒸汽压（或最大水蒸气分压力）饱和蒸汽压（或最大水蒸气分压力）：处于饱和状态的湿空气：处于饱和状态的湿空气中水蒸气所呈现的压力。中水蒸气所呈现的压力。l标准大气压下，饱和蒸汽压随温度的升高而增大。标准大气压下，饱和蒸汽压随温度的升高而增大。现在学习的是第21页，共24页二、空气湿度：二、空气湿度：l湿度湿度：空气的干湿程度。：空气的干湿程度。l绝对湿度绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸气的重量。：单位体积空气中所含水蒸气的重量。绝对湿度绝对湿度一般用一般用 表示；饱和空气的绝对湿度用表示；饱和空气的绝对湿度用饱和蒸气量饱和蒸气量 表示。表示。l相对湿度相对湿度：一定温度和大气压下，湿空气的绝对湿度与同温同压：一定温度和大气压下，湿空气的绝对湿度与同温同压下的饱和蒸气量的百分比。下的饱和蒸气量的百分比。表示为表示为=f/f max X100%现在学习的是第22页，共24页三、露点温度：三、露点温度：l露点温度露点温度：（设不人为地增加或减少空气含湿量，而只用干法加热：（设不人为地增加或减少空气含湿量，而只用干法加热或降温空气）或降温空气）某一状态的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它某一状态的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它的相对湿度的相对湿度 时所对应的温度，称为该状态下空气的时所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度，用露点温度，用 表示。表示。若从若从 往下继续降温，则空气中容纳不了原有水蒸气，迫使部分水蒸气凝往下继续降温，则空气中容纳不了原有水蒸气，迫使部分水蒸气凝结成水珠（露水）析出。结成水珠（露水）析出。现在学习的是第23页，共24页THE END现在学习的是第24页，共24页