热学基础3.ppt

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1、 第四节第四节 室内热环境室内热环境室内热环境室内热环境室内空气温度室内空气温度室内空气湿度室内空气湿度室内气流速度室内气流速度环境辐射温度环境辐射温度一、室内热环境组成要素及其对人体热舒适一、室内热环境组成要素及其对人体热舒适的影响的影响人体舒适度与人体舒适度与人体本身人体本身和和室内热环境室内热环境有关有关人体人体人体产热量人体产热量衣着情况衣着情况q=0 q0 体温恒定不变体温恒定不变体温上升体温上升体温下降体温下降人体得热人体得热q=qm-qeqr qcqmqeqrqcq人体产热量人体产热量人体蒸发散热量人体蒸发散热量人体辐射换热量人体辐射换热量人体对流换热量人体对流换热量人体得失的热

2、量人体得失的热量正常热平衡正常热平衡对流换热占对流换热占25%30%辐射散热占辐射散热占45%50%呼吸和无感觉散热占呼吸和无感觉散热占25%30%负载热平衡负载热平衡四要素四要素人体产热量人体产热量衣着情况衣着情况舒适的舒适的可以忍受可以忍受不可忍受不可忍受对于不舒适的热环境，可通过调温设施来改变对于不舒适的热环境，可通过调温设施来改变缺点缺点:1、经济上不合适、经济上不合适2、降低人体对环境变化的适应能力、降低人体对环境变化的适应能力 不利于健康不利于健康二、室内热环境的评价方法和标准二、室内热环境的评价方法和标准1、有效温度、有效温度ET 19231925包含因素：包含因素：气温、空气湿

3、度和气流速度气温、空气湿度和气流速度评价依据：评价依据：人的主观反映人的主观反映方法：方法：A相对湿度为相对湿度为100%气流速度为气流速度为0.1m/s温度？温度？B相对湿度相对湿度气流速度气流速度温度温度为为B室的有效温度室的有效温度新的有效温度新的有效温度ET()43403530201510主观热感觉主观热感觉允许上限允许上限 酷热酷热 炎热炎热 热热 稍热稍热 适中适中 稍冷稍冷 冷冷 寒冷寒冷 严寒严寒PMV -3 -2 -1 0 1 2 3热感觉寒冷 冷稍冷适中稍热 热炎热不满意率 90%70%30%5%30%70%90%2、PMV-PPD指标（指标（70年代年代 房格尔房格尔 丹

4、麦丹麦）包含因素：包含因素：四个环境要素，两个人体要素四个环境要素，两个人体要素（人的活动量和衣着情况）（人的活动量和衣着情况）方法：方法：受试对象在实验中对某种环境因受试对象在实验中对某种环境因数组合的人感觉的投票值数组合的人感觉的投票值 第四节第四节 室外热环境室外热环境一、地区性气候及其特征一、地区性气候及其特征1、室外气温、室外气温2、太阳辐射、太阳辐射是评价不同地区气候冷暖的根据是评价不同地区气候冷暖的根据地表大气热过程的主要能源地表大气热过程的主要能源太阳常数：太阳常数：垂直与入射光线的大气界面垂直与入射光线的大气界面单位面积上的热辐射流单位面积上的热辐射流实测大小为实测大小为 1

5、256W/m2总辐射量总辐射量直接辐射直接辐射散射辐射散射辐射3、空气湿度、空气湿度绝对湿度变化不大绝对湿度变化不大相对湿度变化很大相对湿度变化很大4、风、风NNEESESSWWNW风向频率图风向频率图（风向玫瑰图）（风向玫瑰图）注意：注意：除最里环外，除最里环外，每环代表每环代表5%实测时各个实测时各个方向上的风方向上的风出出现次数现次数占总占总次次数的百分比数的百分比包含：大气环流包含：大气环流 地方风地方风夜夜日日白天白天夜间和清晨夜间和清晨日日夜夜地方风地方风水陆风水陆风林原风林原风山谷风山谷风二、建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求二、建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求蒙古族毡

6、包蒙古族毡包西藏民居西藏民居沿崖窑洞沿崖窑洞云南竹楼云南竹楼北京四合院北京四合院三、城市气候及对建筑设计的影响三、城市气候及对建筑设计的影响1、空气温度和辐射温度、空气温度和辐射温度2、城市风、城市风3、空气湿度和降水、空气湿度和降水空气温度空气温度城市大于郊外城市大于郊外辐射温度辐射温度城市大于郊外城市大于郊外特征特征风速小于郊外风速小于郊外风向无规律风向无规律会形成无风、强风区会形成无风、强风区降水量多降水量多空气湿度小空气湿度小4、太阳辐射、太阳辐射强度较郊区小，但吸收高强度较郊区小，但吸收高影响因素：影响因素：参数变化特征 参数 变化特征 紫外辐射大量减少 紊流 增大可见光辐射 减少温

7、度 增加 红外辐射 增加湿度 白天增大，夜间减小 能见度 降低云量 城区湿雾，下风云量增加 蒸发 减少 雾 或增加，或减少 热流通量 增加降水 雨水增加，降雪减少 风速 减小1、地表形态的改变、地表形态的改变2、高密度的人口分布对能源与资源结构的改变、高密度的人口分布对能源与资源结构的改变第二章第二章 建筑围护结构的传热原理及计算建筑围护结构的传热原理及计算tite恒定的热作用恒定的热作用采暖房间冬季条采暖房间冬季条件下的保温设计件下的保温设计tite周期热作用周期热作用空调房间的隔空调房间的隔热设计热设计自然通风房间的自然通风房间的夏季隔热设计夏季隔热设计tite第一节第一节 平壁的稳定传热

8、平壁的稳定传热传热过程传热过程室内外热环境通过围护结构而进行室内外热环境通过围护结构而进行的热量交换，包含导热、对流以及辐射换热方式的热量交换，包含导热、对流以及辐射换热方式温度场不随时间变化的传热过程温度场不随时间变化的传热过程稳定传热过程稳定传热过程1 2 3d1 d2 d3tite设设:ti te传热过程经历三个阶段传热过程经历三个阶段1 2 3d1 d2 d3tite一、内表面吸热一、内表面吸热tii ,内表面以内表面以对流对流和和辐射辐射的方式吸热的方式吸热平壁内表面吸热量平壁内表面吸热量w/m2 室内空气以对流形式传给平壁内表面的热量室内空气以对流形式传给平壁内表面的热量室内其它表

9、面以辐射形式传给室内其它表面以辐射形式传给平壁内表面的热量平壁内表面的热量 w/m2平壁内表面的热转移系数平壁内表面的热转移系数 w/（m2K）室内空气及其它表面的温度室内空气及其它表面的温度围护结构内表面的温度围护结构内表面的温度i内表面热转移阻内表面热转移阻Ri经验数据经验数据 表面特性表面特性 I W/(m2K)RI(m2K)/W)墙面、地面、表面平整或墙面、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚有肋状突出物的顶棚（h/s 0.3）8.7 0.11有肋状突出物的顶棚有肋状突出物的顶棚（h/s0.3）7.6 0.131 2 3d1 d2 d3tite二、平壁材料层的导热二、平壁材料层的导热ie

10、通过平壁的导热量通过平壁的导热量w/m2平壁外表面的温度平壁外表面的温度三、外表面的散热三、外表面的散热e te,外表面把热量以对流和辐射的方式传给室外表面把热量以对流和辐射的方式传给室外的空气外的空气外表面的散热量，外表面的散热量，w/m2外表面的热转移系数，外表面的热转移系数，w/（m2K)季节 表面特征eRe冬季 外墙、屋顶、与室外空气直接接触的表面 23.0 0.04与室外空气相通的不采暖地下室上面楼板 17.0 0.06闷顶、外墙上有窗不采暖地下室上面楼板 12.0 0.08外墙上无窗的不采暖地下室上面的楼板6.00.17夏季 外墙和屋顶19.0 0.05qe e对于一维稳定传热过程

11、对于一维稳定传热过程,上上式式联联立立:q通过平壁的传热量通过平壁的传热量 w/m2R0平壁的总传热阻平壁的总传热阻R0平壁的总传热阻，表示热量丛平壁一侧平壁的总传热阻，表示热量丛平壁一侧传到另一侧是所受到的总阻力传到另一侧是所受到的总阻力（m2K/w）物理含义：当物理含义：当 ti-te=1 时，单位时间内通过平时，单位时间内通过平壁单位表面积的传热量壁单位表面积的传热量 w/（m2K)K0平壁的传热系数平壁的传热系数常见的围护结构有：常见的围护结构有：单一材料层、组合材料层和封闭空气间层等单一材料层、组合材料层和封闭空气间层等（一）单一材料层的热阻（一）单一材料层的热阻（二）组合材料层的热

12、阻（二）组合材料层的热阻组合壁：在建筑工程中，维护组合壁：在建筑工程中，维护结构内部个别材料层常出现两结构内部个别材料层常出现两种以上材料组成的组合材料层。种以上材料组成的组合材料层。材料层的热阻材料层的热阻组合壁的平均导热热阻组合壁的平均导热热阻：式中式中F是各部分在垂直热流方向是各部分在垂直热流方向的表面积的表面积M2 平行于热流方向沿材料平行于热流方向沿材料层中不同材料的界面将其层中不同材料的界面将其分隔为分隔为1、2、3等部分等部分计算各部分的热阻计算各部分的热阻R1 R2 R3123求组合壁的导热热阻求组合壁的导热热阻1石灰沙浆石灰沙浆2红砖砌体红砖砌体3炉渣炉渣4水泥沙浆水泥沙浆1

13、2341402801401515120120240解解 由附录由附录I查得各种材料的导热系数为查得各种材料的导热系数为砖砌体砖砌体炉渣炉渣石灰砂浆石灰砂浆水泥砂浆水泥砂浆这里我们截取高为这里我们截取高为6m、宽宽为为1m的一块砖作为计算单的一块砖作为计算单元。元。1.求各材料热阻：求各材料热阻：R砖砖=R渣渣=2.求平均热阻（由式1-7得）3.整个多层壁的导热热阻为：R=R1+R2+R3+R4+R5 =0.015/0.93 +0.12/0.81 +0.541+0.12/0.81+0.015/0.81 =0.872 m2*K/W组合壁的平均热阻组合壁的平均热阻：F是各部分是各部分在垂直热流在垂直

14、热流方向的表面方向的表面积积m2 平行于热流方向沿材料层平行于热流方向沿材料层中不同材料的界面将其分隔中不同材料的界面将其分隔为为、等部分等部分计算各部分的热阻计算各部分的热阻R R R 修修正系数，正系数，3、若围护结构存在圆孔时，应先将圆孔折算成、若围护结构存在圆孔时，应先将圆孔折算成 同等面积的方孔。同等面积的方孔。1、当围护结构有两种材料组成，、当围护结构有两种材料组成，1 为较大值，为较大值，2为较小值，为较小值，按按 2/1取值取值2、当围护结构有三种材料组成，、当围护结构有三种材料组成，1 为较大值，为较大值，按按比值（比值（2+3）/2 1 取值取值 修修正系数，正系数，注意：注意：