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建筑物理概论 一 课程基本信息 学时 32学分 2 0适用对象 城市规划专业考核方式 考查 建筑实例分析ppt汇报 平时成绩占总成绩的30 二 课程简介 建筑物理是建筑环境科学的基本组成部分 从城市规划到建筑设计 甚至施工管理都涉及到建筑物理的相关知识和技能 建筑物理概论课程是全面 系统的向学生介绍建筑中的热 光 声等物理现象和材料的热物理 光学及声学性能 论述为获得良好的热光声环境的设计原理和方法 三 课程性质与教学目的 建筑物理概论是城市规划本科专业的专业基础课程之一 教学目的在于通过本课程的讲授 使学生了解建筑物理的基本原理 意识到建筑物理环境对于房屋的使用质量具有重大甚至是决定性意义 在设计中能考虑到建筑物对热 光 声的具体要求 教材 建筑物理第三版 刘加平主编 中国建工出版社 建筑物理的内容 建筑热工学 建筑光学 建筑声学 建筑热工学 1 建筑热工学基础知识 1 1建筑中的传热现象1 2建筑围护结构的传热原理及计算1 3湿空气的物理性质1 4室内热环境1 5室外热环境 1 1建筑中的传热现象 传热 热量的传递传热的方式 a 辐射传热b 对流传热c 导热 辐射传热 热量以电磁波的形式把热量由一个物体传向另一个物体的现象 对流传热 流体与流体之间 流体与固体之间发生相对位移时所产生的热量交换现象 导热 同一物体内部或相接触的俩物体之间由于分子热运动 热量由高温处向低温处转换的现象 1 2维护结构的传热基础知识 1 2 1导热1 2 2对流1 2 3辐射1 2 4维护结构的传热过程 1 2 1导热 1 温度场 温度梯度 热流密度温度场 在某一时刻物体内各点的温度分布等温面 温度场中同一时刻由相同温度各点相连成的面温度梯度 温度差与沿法线方向俩等温面之间距离的比值的极限热流密度 单位时间内 通过等温面上单位面积的热量 大气层垂直温度梯度 温度梯度是自然界中气温 水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象 1 2 1导热 2 傅立叶定律匀质材料物体内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比q dt dx 其中 是个比例常数 恒为正值 叫做材料的导热系数 1 2 1导热 3 导热系数当温度梯度为1 m 在单位时间内通过单位面积的导热量 导热系数越大 表明材料的导热能力越强 空气的导热系数很小 因此不流动的空气就是一种很好的绝热材料 因此绝热材料都制成多孔性的或松散性的 若材料含水率高 材料导热系数会显著提高 保温性能将降低 1 2 2对流 1 自然对流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2 受迫对流因为受外力作用 如风吹 泵压等 迫使流体产生对流 1 2 3辐射 1 物体的辐射特性黑体 太阳 灰体 建筑物 选择性辐射体 或称非灰体 2 物体表面对外来辐射的吸收与反射特性材料辐射能力愈大 它与外来辐射的吸收能力也愈大 反之亦然太阳辐射热的绝大部分 可见光 都能透过普通玻璃 而长波辐射 不可见光 则很少能透过 1 2 3辐射 3 物体之间的辐射换热在空间任意俩个相互分离的物体 彼此间都会产生辐射换热 即使俩个物体温度相同 1 24维护结构的传热过程 房屋围护结构时刻受到室内外的热作用 不断有热量通过围护结构传进传出 在冬季室内温度高于室外 热量由室内传向室外 在夏季则正好相反 热量由室外传向室内 传热有3个基本过程 即 表面吸热 结构传热 表面放热表面吸热和表面放热的机理是相同的 称为 表面换热 保温隔热材料 保温隔热材料 又称绝热材料 是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体 建筑常用保温隔热材料有 聚苯板 保温水泥砂浆 加气混凝土等根据材料的耐温范围保温隔热材料分为 低温保温隔热材料 中温保温隔热材料 高温保温隔热材料 保温隔热材料的形态有 板 毯 棉 纸 毡 异型件 纺织品等 不同类型的保温隔热材料化学特性 防水性 耐腐蚀性等 有所差异 1 3湿空气的物理性质 1 水蒸气分压力2 空气湿度3 露点温度4 湿球温度 1 4室内热环境 室内热环境的四要素 气温 气流速度 空气湿度 平均辐射温度我国建筑设计规范和标准以室内空气温度作为设计控制指标 例如居住建筑冬季采暖设计温度为18 托幼建筑采暖设计温度为20 办公建筑夏季空调设计温度为24 有效温度ET 气温 空气湿度与气流速度PMV PPD指标 四个热环境要素 人得活动量和衣着状况 1 5室外热环境 室外热环境是指作用在建筑外围护结构上的一切热物理量的总称 1 5 1地区性气候及其特征1 5 2建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求1 5 3城市气候及对建筑热工设计的影响 1 5 1地区性气候及其特征 1 室外温度 室外距地面1 5m高 背阴处的空气温度 日平均温度 日温度振辐 2 太阳辐射 太阳辐射热是地表大气热过程的主要能源 也是室外热环境各参数中对建筑物影响较大的一个 日照 遮阳 3 空气湿度 绝对湿度和相对湿度4 风 水平方向的气流 风向 以吹来的方向定名 这与一般表示向量的方向相反 风向频率图 风玫瑰 1 5 2建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求 1 5 3城市气候及对建筑热工设计的影响 城市气候 城市化引起城市区域气候因子变化而出现的一类特殊气候现象1 空气温度和辐射温度城市区域空气平均温度 瞬时温度值均大于郊区 形成城市热岛现象 城市的平均辐射温度 MRT 形成的热岛强度要大于空气温度形成的热岛强度 即在相同空气温度条件下 城区影响人体热舒适的有效温度明显高于郊区 这在夏季尤为明显 1 5 3城市气候及对建筑热工设计的影响 2 城市风 粗糙的城市下垫面层 热岛现象引起的热力紊流3 空气湿度和降水4 太阳辐射和日照 气温控制原则局部环境气候控制为达舒适 对于气温的控制应以避免较差过大为原则 控制手法 方位选择 控制热得植栽应用 产生热荫水池应用 增加热容量环境地物利用 增加热容量 湿度控制策略 太阳辐射照射 降低相对湿度植栽应用 植栽具有调湿的功能 亦可景观改善水池湖泊的应用 增加热容量风的引导 将风导入基地或建筑物内使相对湿度 RH 降低 风的控制策略1 建筑物群的配置a 将建筑物错开排列b 使建筑物与风向间有一微小的偏角c 避免扁长形 口字型与工字型的设计d 建筑