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热工学框架

建筑物理热工学，大学建筑物理，建筑热工学知识点，课程学习，考研，建筑物理知识框架，室内外热环境，建筑传热与传湿，建筑保温节能，建筑日照与遮阳内容点总结。

编辑于2022-06-10 12:37:15

建筑物理
大学建筑物理

似水流年

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建筑物理知识框架

建筑热工学

室内外热环境

室内热环境

组成

温度

相对湿度

壁面平均辐射温度

气流速度

影响因素

室外热环境

热环境设备

其他设备

人体活动影响

人体与室内热环境

人体热平衡方程

q=qm+_qc+_qr+_qw

必要条件

产热等于散热

充分条件

一定范围，适宜比例

对流25-30

辐射45～50

呼吸和无感蒸发25-30

热平衡影响因素

人体新陈代谢产热量

蒸发散热量

对流换热量

辐射换热量

热感觉影响因素

温度

湿度

气流速度

壁面平均辐射温度

衣着

人体新陈代谢量

室内热环境的评价

有效温度（ET ）

依据半裸的人和穿夏季长衫的人在一定条件环境所反映的瞬时热感觉

考虑因素：室内气温、室内空气湿度、室内气流速度

预计热感觉指数（PMV ）

-0.5 到0.5 ppd 小于等于10%

热应力指数（HSI ）

依据半裸的和穿夏季长衫的人在一定条件环境所反映的瞬时热感觉

心理适应性模型

解释在自然通风建筑中实际观测结果与PMV 预测结果不同的原因

室外热环境

组成

太阳辐射

直接辐射

直接到达地面，互相平行

高度角，透明度成正比

间接辐射

经大气散射，来自各个方向

高度角成正比，透明度成反比

可照时数

晴朗天气下，从日出到日落

日照百分率

实际日照时数/ 可照时数

气温

定义

离地面1.5 米处空气温度

影响因素

太阳辐射总量

下垫面性质

大气的对流作用

地形地貌，海拔高低

日较差

低纬大于高纬

年较差

低纬小于高纬

逆温现象

空气湿度

定义

空气中含有水蒸气的质量

绝对湿度

1 千克空气中含有水蒸气的质量

相对湿度

一定温度及大气压力下，空气的绝对湿度与同温同压下饱和蒸汽量的比值

湿度变化规律

日变化规律

地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴

年变化规律

绝对湿度夏季最大，冬季最小

相对湿度变化相反

风

描述

风向，风速

定义

压力差引起的大气水平方向移动

降水

定义

水汽经过凝结后降到地面上的液态或固态水分

描述

降水量

降到地面的雨雪冰雹等未经蒸发或渗透流失在地面上形成的厚度

降水时间

开始到结束

降水强度

单位时间的降水量

影响因素

蒸发量、凝结核、水陆分布

我国建筑热工设计分区及要求

原因

幅员辽阔，气候差异悬殊

不同的建筑设计对气候有不同要求

为了明确建筑设计与气候的关系，充分适用和利用气候

标准

主要指标

累年最冷月与最热月平均温度

辅助指标

累年日平均温度大于25 和小与5 天数

分区

严寒地区

最冷月-10

冬季保温

寒冷地区

最冷月-10 到0

冬季保温兼顾夏季防热

夏热等冷地区

最冷月0 到10 最热月25 到30

夏季防热兼顾冬季保温

夏热冬暖地区

最冷月大于10 最热月25 到29

夏季防热

温和地区

最冷月0 到13 最热月18 到25

部分地区考虑冬季保温

城市气候

定义

由于人类活动特别是城市化活动引起的特殊气候形式，气候要素产生显著变化

成因

城市人类生产生活活动密集，消耗大量能源，产生人为热，人为水汽和污染物

下垫面的性质，接到纵横，建筑鳞次栉比

特点

太阳辐射弱

空气温度高，形成热岛效应

蒸发减弱，湿度减小

风速减弱，风向因地而异

雾大，能见度小

小气候

微气候

由于建筑形式、建筑布局等的不同导致相同城市气候条件下微环境的差异

热岛效应

建筑传热与传湿

建筑传热

传热方式

导热

定义

温度不同的质点在热运动中引起的热能传递现象

分类

导电固体间

自由电子的移动

非导电固体

相邻分子间的碰撞

液体间

分子平衡位置的间歇移动

气体

分子的无规则运动时的相互碰撞

机理

一维稳态导热傅立叶公式

导热系数

单位厚度、温差1k ，单面面积，单位时间

材料层的导热性能

子主题

影响因素

材质

干密度

湿度

温度

导热热阻

热流通过壁体时遇到的阻力，反映了壁体抵抗热流通过的能力

传热系数

单位面积，单位时间，温度差为1 摄氏度

壁体的传热能力

对流

定义

温度不同的流体之间相对运动，互相掺和传递热能

条件

流体之间或固体表面与紧邻的运动流体之间

运动流体与紧邻壁体间

层流边界层

导热为主，温度分布呈倾斜直线

过渡区

过渡区，温度分布抛物线状

紊流区

温度分布稳定，水平直线状

影响对流换热强度的因素

固体壁面形状，大小，位置

流体与固体壁面的温差

流体的运动状况，流体的物性

层流边界层内的换热与流体运动发生的原因

对流换热系数影响因素

气流状况

构件状况

传热方向

辐射

定义

物体之间通过热射线（0.4 到40um ）传递热能

特点

内能- 电磁能- 内能

凡是高于绝对零度物体都在辐射，且是相互的

不需要任何介质，不需要接触

物体的辐射

定义

全辐射本领

单位面积，单位时间，所有波长

单色辐射本领

单位面积，单位时间，某一波长

辐射系数

物体向外辐射的能力，与物体表面的化学性质，温度，光洁度有关

吸收反射透射系数

取决于材质，光洁度，表面颜色

辐射光谱

同一温度下，不同波长的单色辐射能力

黑度

同一温度，同一波长灰体的单色辐射本领与黑体单色辐射本领的比值，是一个小于1 的常数

辐射本领（吸收本领）

绝对黑体

绝对白体

绝对透明体

斯蒂芬- 玻尔兹曼定律

绝对黑体的全辐射本领与绝对温度的四次幂成正比

cb=5.68

C 灰体= 黑度*c b

特点

温度升高，辐射性能迅速增加

韦恩位移定律

短波辐射能增加

最大单色辐射能向短波方向移动

温度升高到一定程度，可见光和红外线增多

温度低时，可见可忽略不计

普朗克定律

任意温度，黑体频率与辐射率的关系，揭示了波长，单色辐射能力及热力学温度关系

定律

一定温度下，灰体的黑度与其吸收系数数值上相等

辐射换热

辐射换热系数

影响因素

温度，相对位置，物体表面的辐射系数

稳态传热

定义

温度场的温度恒定不变，通过材料层的热流大小不变的传热过程

过程

壁体的传热过程

内表面吸热

材料层导热

外表面放热

封闭空气间层的传热

过程

导热、对流、辐射

导热

空气导热系数小，导热可以忽略不计，主要在接近壁面的层流边界层内导热

对流

对流换热强度主要与间层的厚度、位置、形状等因素有关

辐射

取决于间层表面材料的辐射系数和间层温度状态

特点

辐射换热占70% 以上

通过降低间层两表面的辐射系数降低辐射传热量，如贴铝箔，且在高温侧

间层厚度超过4 厘米，增加厚底并不能有效减少传热量

应用中应注意的问题

有效增加热阻，且重量轻材料省，措施有效

一个厚的不如几个薄的

减少辐射换热系数，涂贴反射材料

周期性传热

定义

外界温度随时间周期性变化

谐波

正余弦

特点

周期不变

振幅衰减

相位延迟

蓄热系数

半无限厚壁体，表面热流波动振幅与温度波动振幅的比值，物理意义是表面对谐波作用的敏感程度

表面蓄热系数

有限厚壁体

原因/ 适用条件

材料都是有厚度的

相邻材料的热物理性质和换热条件会对研究材料的表面温度产生影响

衰减度大于2 ，热惰性指标大于1 时可等于

热惰性指标

维护结构在谐波作用下，反抗温度波动的能力，数值等于蓄热系数和热阻的乘积

材料层热阻计算

复合材料

计算面积为垂直热流方向

建筑传湿

湿空气的危害

水分进入维护结构，使维护结构受潮腐烂，影响建筑耐久

水分进入保温材料，使保温材料导热系数增大，保温性能下降

影响环境卫生和人体健康