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建筑物理复习整理建筑热工学1.1室内外热环境室内热环境主要由室内气温、湿度、气流及壁面热辐射等因素综合而成的室内微气候。人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发三种。人体的热平衡是达到人体热舒适的必要条件：使q=0，即人体的新城代谢产热量正好与人体所处环境的热交换量处于平衡状态。1.2 建筑的传热与传湿1.2.1传热方式传热是物体内部或物体与物体之间热能转移的现象。传热的基本方式：导热，对流，辐射。导热：必须接触，发生在固体，导热系数P37，导热系数及其影响因素：0.02624,0.3，材质的影响、材料干密度的影响、湿度的影响。热阻：热流通过壁体时受到的阻力，或者说它反映了壁体抵抗热流通过的能力P38对流：对流是由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动、互相掺和而传递热能。只发生在流体之间或与其紧邻的运动流体之间。辐射：与导热对流有本质的不同。特点：能量转化：内能电磁能内能；不需要介质；凡是温度高于绝对零度的物体都在不断向外辐射不同波长的电磁波。绝对白体：凡能将辐射热全部反射的物体称为绝对白体。绝对黑体：凡能将辐射热全部吸收的物体称为绝对黑体。绝对透明体（透热体）：凡能将辐射热全部透过的物体称为绝对透明体。灰体：辐射光谱曲线的形状与黑体辐射光谱曲线的形状相似，且单色辐射本领不仅小于黑体同波长的单色辐射本领，两者的比例为不大于1的常数。大多数建筑材料都可看做灰体。同一物体的辐射本领随温度的升高而急剧增加（降低温度以减少辐射）（温度对辐射本领起决定性作用）。1.当黑体温度升高时，不仅其辐射本领增大，而且短波辐射所占比例增大，最大单色辐射本领向短波方向移动。2.物体的辐射本领与其辐射系数成正比，05.68。3.灰体的全辐射本领与同温度下绝对黑体全辐射本领的比值成为灰体的“黑度”（发射率），它表明灰体的辐射本领接近绝对黑体的程度，01。被动式太阳能建筑原理：当太阳辐射热透过日光室玻璃照射到墙面上时，墙面吸收热能，温度升高，并通过对流方式将热量传给日光室内的空气，使之温度升高，由上部开口流入室内；室内的低温空气由下部开口流进日光室，不断循环流动的空气提高了室内气温，从而改善了室内热环境。注意点：1）日光室的朝向应选择当地日照时间长，太阳辐射强烈的方位，一般以东南、南、西南向为宜；2）日光室的玻璃应选择热光比大的玻璃，并应有较大的面积。这是因为玻璃是短波热射线的透射体，而又是长波热射线的非透射体，能阻挡日光室的热量辐射外逸；3）墙面对太阳辐射热的吸收至关重要，表面一定要用对太阳辐射热吸收系数大的材料；4）上下通风口尺寸应适当，过大、过小都会影响采暖效果5）在使用上，当一晚或无日辐射的时候，如日光室的气温低于室外气温，应关闭上下通风口，避免室内热量的损失。1.2.2平壁的稳态传热（实际不存在）平壁：平直墙体、地板、平屋顶、曲率较大的穹顶、拱顶，大多数围护结构都是平壁。P50 计算题传热系数和导热热系数的区别：同一种材料的导热系数不会变，传热系数会变。1.2.3平壁的周期性传热半无限厚平壁在简谐作用下的传热特征：1.周期不变；2.振幅衰减；3.相位延迟。1.2.4建筑传湿P68饱和空气 未饱和空气；绝对湿度 相对湿度露点温度：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达到100%时所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度。它表示气体中的含水量，露点越低，表示空气中的含水量越低。冷凝：温度达到露点温度以下，空气中水蒸气液化析出的现象称为冷凝（结露）。1.3建筑保温与节能建筑保温途径：1.建筑体型的设计，尽量减少外围护结构的总面积（体型系数 0.3 0.35 0.4 体型系数超过规范值，要提高围护结构的保温性能加以弥补）2.围护结构应有足够的保温性能 3.争取良好的朝向和适当的建筑物间距4.增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响（在设计中尽可能避开迎风地段，减少门窗洞口，加强门窗的密闭性；在出入频繁的大门处设置门斗）5.避免潮湿，防止壁内产生冷凝（建筑材料的导热系数随材料的含湿量增大而增大）最小传热阻的计算 p77围护结构的保温构造分为三种：保温、承重合二为一（自保温）构造；保温层、结构层复合构造；单一轻质保温构造。保温构造优缺点适用范围保温、承重合二为一（自保温）构造构造简单、施工方便、能保证保温构造与建筑同寿命，这类构造的传热阻不会很高，一般不适宜在保温构造性能要求很高的建筑中使用。多用于低层或多层墙体承重的建筑保温层、结构层复合构造（内 外 夹芯）有效地增加围护结构的传热阻、满足保温要求，也可减轻围护结构的自重，使承重结构更加经济合理。单一轻质保温构造（加气混凝土砌块和配筋的加气混凝土墙板）热阻很大，可以满足围护结构保温要求，同时减轻建筑的荷载，但热稳定性较差，对于热稳定性要求较高的建筑，应对热阻进行附加修正多层和高层建筑内保温保温层在承重层内侧保温材料不受室外气候的影响，无需特殊的防护；且在间歇使用的建筑空间如影剧院观众厅、体育馆等，室内供热时温度上升快；但对间歇采暖的居室等连续使用的建筑空间则热稳定性不足，且极易在围护结构内部产生冷凝水。外保温保温层在承重层外侧热容量大；房间热稳定性较好；对防止和减少保温层内部产生冷凝水和防止围护结构的热桥部位内表面局部凝结都有利；有效的保护了主体结构；施工对室内影响不大，有利于节能改造。夹芯保温将保温层布置在两个结构层中间使保温层两侧都有保护，对保温材料的要求不高，要严格控制非透气性材料的湿度窗的保温措施：A.提高窗的保温性能：1.改善玻璃部分的保温性能（增加空气层，镀低辐射涂层（low-e玻璃），挂窗帘（铝箔窗帘） 2.提高窗框的保温性能（塑料窗框）B.控制各向墙面的开窗面积C.提高窗的气密性，减少冷风渗透D.提高窗户冬季太阳辐射得热围护结构内部是否出现冷凝现象主要取决于内部各处的温度是否低于该处的露点温度。“P”分布线：有交点冷凝；无交点无冷凝。（南方泛潮也是冷凝）冷凝界面：把极易出现冷凝现象，且凝结最为严重的界面称为围护结构内部的“冷凝界面”。当蒸汽渗透系数由大到小或材料的导热系数由小到大时，极易出现冷凝。防止和控制冷凝的措施：1.防止和控制表面冷凝 （1.正常湿度的采暖房间2.高湿房间3.防止地面泛潮）2.防止和控制内部冷凝（1.材料层布置遵循“难进易出”原则：材料蒸汽系数由小变大或材料导热系数由大变小外保温；倒置屋面p992.设置隔气层3.设置通风间层或泄气通道）1.4建筑防热的途径建筑防热的途径：1.减弱室外热作用2.窗口遮阳3.围护结构的隔热与散热4.合理组织自然通风5.尽量减少室内余热室外综合温度：1.定义：建筑物外围护结构受到室外温度和太阳辐射的两部分的作用，将二者合二为一称为室外综合温度，是假想的、实际不存在的温度。2.物理意义：用室外综合温度计算出建筑外围护结构的热性能、建筑冷负荷和热负荷。3.影响因素：1.外界空气温度2.外表面所吸收的太阳辐射3.与外界环境的长波辐射交换。P105外围护结构的隔热措施：1.屋顶隔热（1.采用浅色外表面，减少太阳辐射当量温度2.提高屋顶自身的隔热性能3.通风隔热屋顶4.种植屋面隔热5.水隔热屋顶）2.外墙隔热自然通风的原理：风压作用（穿堂风），热压作用（烟囱效应，解决竖向通风问题）1.5建筑日照与遮阳太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角，叫太阳赤纬角。赤纬角在+-23度27分之间变化。P133太阳高度角指太阳直射光线与地平面间的夹角。日出日落的太阳高度角为0度，正午12点的太阳高度角最大，太阳方位角为0度或180度。上下午的太阳高度角对称。向东为正，向西为负。太阳方位角指太阳直射光线在地平线上的投影线与地平面正南向所夹得角，通常以正南向为0度。向西为正，向东为负。时角指太阳所在的时圈与通过正南点的时圈所构成的夹角，单位为度。15度 15（t-12）春秋分昼夜等长，所以日出时间为上午6:00，日落时间为下午6:00.1.5.4建筑遮阳固定式外遮阳遮阳形式适用范围水平式遮阳南向 南向北向竖直式遮阳北向，东北向、西北向综合式遮阳东南向、西南向挡板式遮阳东向、西向可调式外遮阳遮阳篷、百叶窗、室外卷帘玻璃式外遮阳吸热玻璃、反射玻璃、低辐射玻璃2.1建筑光学可见光波长范围：380780mm光谱光视效应：人眼看同样功率的辐射，在不同波长时感觉到的明亮程度不同。人眼的这种特性用光谱光视效率曲线来表示。（表示两种颜色的波长比值）明视觉曲线波长的最大值在波长555nm处，即在黄绿光部位最亮。（辐射强度相同，黄绿光的发光强度最大） 光通量、发光强度、照度、亮度光的反射、吸收、透射2.1.4可见度及其影响因素定义：可见度是指人眼辨识物体存在或形状的难以程度。影响因素：1、亮度 最低亮度：10-5asb；刺眼亮度：16sb 2、物体的相对尺寸（用视角描述） 3、亮度对比p175（观看对象和背景之间亮度的差异 天然光比人工光的效果好） 4、识别时间 5、眩光就是在视野中由于亮度的分布或亮度范围不适宜，或存在着极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。（直接眩光：发光体引起；反射眩光：由视野中的反射引起）直接眩光解决措施：（1）限制光源亮度 （2）增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比 （3）减少形成眩光的光源视看面积（减小立体角） （4）尽可能的增大眩光源的仰角反射眩光解决措施：（1）尽可能使视觉作业的表面为无光泽表面，以减少规则反射形成的反射眩光 （2）应使视觉作业避开和远离照明同人眼形成的规则反射区域 （3）使发光表面面积大、亮度低的光源 （4）使引起反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少。P183计算题光气候分区P190 P205采光系数（C）是个相对值，比值。它是在室内给定平面上的某一点由全阴天天空漫射光所产生的照度与同一时间、地点，在室外无遮挡水平面上由全阴天天空漫射光所产生的照度的比值。窗洞口：天然采光方式：侧面采光、顶部采光、混合采光1、 侧窗（侧面采光） 采光量：正方形窗竖长方形橫长方形；照度均匀性：竖长方形正方形橫长方形（窄而深的房间宜用竖长方形窗，宽而浅的房间宜采用橫长方形窗）高侧窗（用于美术展览）侧窗采光缺点：照度沿房间进深下降很快，分布很不均匀，房间深处照度不足。 解决措施：提高窗位置或采用乳白玻璃、玻璃砖等扩散透光材料或采用将光线折射至顶棚的折射玻璃。2、 天窗（顶部采光）种类：（1）矩形天窗（纵向矩形天窗、梯形天窗、横向矩形天窗、井式天窗）（2）锯齿形天窗（3）平天窗采光效果最好：平天窗；通风效果最好：下沉式天窗矩形天窗纵向矩形天窗梯形天窗（矩形天窗的玻璃倾斜放置）采光量优于矩形天窗，但易积尘，进而影响采光横向矩形天窗（下沉式天窗）通风效果最好井式天窗无论是热压还是风压通风，天窗总是负压区。主要用于高温车间锯齿形天窗窗口朝向北面用于恒温恒湿的车间如纺织厂的纺纱、织布、印染等车间平天窗可用于坡屋顶和坡度较小的屋面，可做成采光罩、采光板、采光带采光效果最好灯罩的作用：（1）重新分配光通量，提高光通量的利用率（2）避免眩光描述灯具的光特性（1）配光曲线 a.定义：光强分布就是用曲线或表格表示光源或灯具在空间各方向的发光强度值，通常把某一平面上的光强分布曲线称为配光曲线。（用极坐标表示）b.配光曲线上的每一点，表示灯具在该方向上的发光强度 c.配光曲线按光源发出的光通量为1000lm来绘制。（2）遮光角 a.目的：降低或消除眩光 b.定义：指光源最边缘一点和灯具出光口的连线与水平线之间的夹角。（3）灯具效率：与灯源的发光效率无关。灯具a.分类：按光通量在上下半球的分布分为：直接型、半直接型、漫射型、半间接型和间接型b.应用：宽赔光的直接型灯具适用于广场和道路照明、公共建筑中的暗灯照明方式：a.分类：一般照明、分区一般照明、局部照明、混合照明一般照明适合于对光的投射方向没有特殊要求，在工作面上没有需要特殊提高可见度的工作点，以及工作点很密或不固定的场所（办公室）分区一般照明开敞式办公室局部照明（不能单独使用）混合照明（常用）由一般照明和局部照明组成工业建筑 图书馆 教室色温：光源的相关色温大于5300K，产生冷的感觉；小于3000K，暖。（色温高冷；色温低暖）冷色用于高照度水平、热加工车间，暖色用于车间局部照明、工厂辅助生活设施。显色性：光源对物体本身颜色呈现的能力，也就是颜色逼真的程度。显色性越差，色差程度越大。显色指数：显色指数是指光源显色性的度量（一般应用）倍频带：频带指两个频率限值之间的连续频率，频带宽度是指频率上限值与下限值之差。 1/3倍频带:在某些情况下，为了更仔细地分析与声源频率有关的建筑材料、噪声环境和围壁空间的声学特性，用1/3倍频带做测量分析。 250Hz以下低频；5001000Hz中频；2000Hz以上高频声音的计量：声功率 声强 声压各种声源的声功率差别很大，正常人耳对声音响应的范围也很大，刚刚可以听到的声音强度称为闻阀（10-12W/m2），人耳感觉疼痛的声音强度是10 W/m2 （1013倍）。人耳对声音变化的反应不是线性的，而是接近于对数关系，所以对声音的计量用对数标度比较方便。（公式）0db的声音能感觉到0db+0db=3db 10db+10db=13db 0db+10db=10db (P309)声源分为点声源（飞机）、线声源（火车）、面声源（大海、成片布置的机器）平方反比律：I=W/4R2与声源距离为r处的声压级的计算公式：Lp=Lw-11-20lgrr2=nr1,lp2=lp1-20lgr2r1=lp1-20lgn(n=2，当室外点声源距离增加1倍，声压级降低6dB)Lp=Lw-8-10lgr P312声波的反射、折射、衍射、扩散、吸收和透射反射（遇到不同介质）：空谷回音 平面 曲面折射（遇到不同介质）：白天向上弯曲，夜晚向下弯曲；顺风向下弯曲，逆风向上弯曲。（故夜晚和顺风时，声音传播的更远）衍射（遇到障壁或建筑部件）：衍射是声波绕过障壁弯折的能力。屏障小衍射强，屏障大衍射弱。低频 （未见其人，先闻其声）扩散（遇到表面有凹凸变化的反射面）：吸收：由于振动的空气质点之间摩擦使一小部分声能转化为热能，与频率有关，频率越大，摩擦生热越多，损失能量越多，被吸收的声音越多。 材料的吸声系数：被吸收的声能（或没有被表面反射的部分）与入射声能之比。透射：声能透过建筑部件传播到另一侧。透射系数+反射系数+吸收系数=1（入射声能）（类光）（隔墙有耳）3.1.5声音在围壁空间内的传播当声源停止辐射，空间内的声能逐渐减弱，不会立即消失。（绕梁三日，不绝于耳（反射）混响：概念：混响是在声源停止发声后，声音由于多次反射或散射延续的现象；或者说声源停止发声后，由于多次反射或散射而延续的声音。混响时间：塞宾公式P320 音乐厅的混响时间长，电影院的混响时间短。稳态声压级的计算（室内与室外的公式对比）A.多孔材料吸声：吸声机理：多材孔料的构造特点是材料中有许多微小间隙和连续气泡，因而具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料时，引起小孔或间隙中空气的振动。由于摩擦和空气的粘滞阻力，使空气质点的动能转化为热能而被吸收。（保温材料独立气泡 原理：空气的导热系数小 聚苯板、聚乙烯不能作为吸声材料）多空材料的吸声频响特性：中高频吸声较大，低频吸声较小。B.共振结构吸声：原理：当入射声波的频率和这个系统固有频率相同时，在穿孔孔径的空气就会因共振而剧烈振动。在振动过程中主要由于穿孔附近的摩擦损失而吸收声能。（频率越大，振动越大，摩擦越多，损失声能越多，吸声越多）P340公式了解金属微穿孔