建筑热工学基础课件

建筑热工基础知识，传热基础知识，平墙稳定传热过程，封闭空气层之间的传热，周期性不稳定传热湿空气和蒸汽渗透阻力的概念，建筑热工基础知识-传热，1。为什么传热？传热现象是由于温差而存在的。哪里有温差，哪里就会有传热现象。热量总是自发地从高温物体传递到低温物体。2.热传递的三种基本方式及其差异热传递是指当不同温度的物体直接接触时，由物质的微观粒子的热运动引起的热传递现象。它可以发生在固体、液体和气体中，但只有在致密的固体中才存在简单的热传导过程。建筑热工的基础知识传热、对流是指根据流体的宏观相对位移，将热量从一个地方传递到另一个地方的现象。这是一种独特的流体传热方式。工程中遇到大量流体离开固体壁时发生的热流交换过程称为对流传热。没有纯粹的对流传热过程，热传导总是伴随着对流。辐射指通过从物体表面发射热射线(能产生显著热效应的电磁波)来传输能量的现象。辐射换热中涉及的两个对象不需要直接接触，这与热传导和对流换热不同。比如太阳和地球。事实上，热传递过程通常是这三种热传递方法中的两种或三种的组合。传热基础知识是建筑热工的基础。3.温度场的概念实际温度经常变化。每个点的温度随着位置和时间的变化而变化，也就是说，温度是空间和时间的函数。在某一时刻，物体内部所有点的总温度称为温度场。如果温度是三个空间坐标的函数，这样的温度场称为三维温度场。当一个物体只在一个方向或两个方向上变化时，它相应地被称为单向或双向温度场。物体温度随时间变化的温度场称为不稳定温度场，而它是稳定的温度场。平墙的稳定传热过程是建筑热工的基础，通过围护结构实现室内外热环境的热交换过程，包括热传导、对流和辐射，是一个复杂的热交换过程，称为传热过程。温度场不随时间变化的传热过程称为稳定传热过程。假设三层外壳结构，平壁厚度分别为d1、d2、d3、1、2、3。假设ti te(如图1.1所示)，外壳两侧的空气和其他物体的表面温度分别为ti和te。通过围护结构将室内热量传递到室外的全过程经历了三个阶段：建筑热工基础平墙的稳定传热过程和建筑热工基础平墙的稳定传热过程。1.内表面吸热(由于ti I，平壁内表面获得热量，故称为吸热):它是对流换热和辐射换热的综合过程。2.平坦壁材料层3的热传导。外表面的散热(e称为散热，因为平壁的外表面由于 te而散热):与平壁内表面的吸热类似，只是平壁通过对流和辐射将热量传递给室外空气和环境。建筑热工的基础平墙的稳定传热过程是图1.1所示围护结构的一维稳定传热过程。每种材料的热量相等，可以用公式表示。建筑热工的基础平墙的稳定传热过程，其中：q通过平墙的传热称为平墙的总传热系数。其物理意义是：当ti-te=1时，单位时间内平壁单位表面积的传热量为W/(K)。它的倒数是总热量t建筑热工的基础封闭空气室之间的传热，以及有限空间内对流传热的强度，与室的厚度、室的方向和形状等因素有关。通过夹层传递的热量与夹层表面材料的辐射性能(辐射系数)和夹层的平均温度有关。对于普通空气夹层，在单位温差下，辐射传热量占总传热量的70%以上。因此，为了提高空气夹层的热阻，我们必须首先设法减少辐射热交换。空气夹层可布置在维护结构的冷侧，以降低夹层的平均温度和减少辐射热交换，但效果不显著。最有效的方法是在墙上涂上小系数的反光材料，如铝箔等。建筑热工基础周期性不稳定传热，不稳定传热周期性不稳定传热，建筑热工基础湿空气的概念和蒸汽渗透阻力的概念，自然空气是湿空气和干空气的混合物，含有水蒸气的空气是湿空气，湿空气压力PW=PdP.空气中含有的水分越多，空气中水蒸气的分压就越大。在一定的温度和压力条件下，一定体积的干燥空气中可以含有一定量的水蒸气，也就是说，湿空气中水蒸气的分压有一个极限值，而湿空气中水蒸气含量达到极限值时称为“饱和”湿空气。建筑热工基础湿空气的概念和水蒸气渗透阻力的概念，每立方米湿空气中所含水蒸气的重量，称为空气的绝对湿度，绝对湿度只能解释在一定温度条件下湿空气中实际所含水蒸气的重量，而不能直接解释空气的干湿程度。空气的干湿程度用相对湿度来表示。相对湿度是指在一定温度和大气压力下，在相同温度和压力下，湿空气的绝对湿度f与饱和蒸汽量fmax的比值。相对湿度一般用 (%)表示：露点温度是指空气在一定的湿度条件下冷却到相对湿度时，在一定状态下对应的温度，这种状态下称为露点温度。建筑热工基础湿空气的概念和蒸汽渗透阻力的概念，计算蒸汽渗透阻力由于室内和室外空气中水蒸气含量的不同，在外围结构的两侧有一个蒸汽分压差，这时，水蒸气分子从高分压侧通过维修结构向低分压侧渗透扩散，这种现象称为蒸汽渗透。因为与结构材料层本身的蒸汽渗透阻力相比，维护结构的内表面和外表面附近的空气边界层的蒸汽渗透阻力非常小，所以在计算总蒸汽渗透阻力时可以忽略它。总的蒸汽渗透阻力可根据以下公式计算：湿空气和蒸汽渗透阻力的概念、总的空气渗透阻力、建筑热设计和建筑热设计中常用术语的解释以及年复一年。具体而言，它指的是在汇编气象数据时使用的前一个连续年份。好几年了。特别是，它是指过去在编制气象数据时连续3年(不少于)的积累。设计计算采暖期天数年平均日温度小于等于5的天数。该天数仅用于建筑热工设计计算，因此在设计计算中称为采暖期天数。建筑热设计-建筑热设计中常用术语的解释，采暖期度天数-采暖期室内空气18与室外平均温度之间的差值乘以采暖期天数。如果室外平均温度为10，采暖期为100天，采暖期度数天数=(18-10) 100=800。当地太阳时以太阳面向当地子午线的时间为中午12点计算的时间。S材料蓄热系数当厚度足够大的单个材料层的一侧受到谐波热作用时，表面温度将按照相同的周期波动，通过表面热流振幅与表面温度振幅的比值。该值越大，材料的热稳定性越好。表面蓄热系数物体表面温度在周期性热量作用下变化1时，在1小时内以1的表面积储存或释放的热量。建筑物的热设计(续)，导热系数-当物体被加热或冷却时，表征物体各部分温度的能力。热导率等于热导率除以比热和密度的乘积。维护结构-建筑物和房间各部分的外壳，如墙壁、门窗、屋顶等。它分为透明和不透明两部分。根据是否与空气直接接触，分为外部维护结构和内部维护结构。外部保护结构-与室外空气直接接触的维护结构，如外墙、屋顶、外门、外窗等。内部维护结构-直接接触不同室外空气的维护结构，如隔墙、楼板、外门、外窗等。热阻一个物理量，代表维护结构本身或其中一层材料的电阻和传热能力。内表面传热系数维护结构内表面温度与室外空气湿度之差为1，1小时内通过1表面积传热。内表面传热阻力-内表面传热系数的倒数。外表面传热系数维护结构的外表面温度与室外空气温度之差为1，1小时内通过1表面积传递的热量。外表面传热阻力-外表面传热系数的倒数。建筑热设计建筑热设计中常用术语的解释传热系数在稳态条件下，维修结构两侧的温差为1，1小时内热量通过1的表面积传递。传热阻力代表维护结构(包括表面两侧的空气边界层)的阻力和传热能力的物理量，它是传热系数的倒数。最小传热阻力具体指设计计算中允许使用的维护结构传热阻力的下限值。规定最小传热阻力的目的是限制通过维护结构的过度传热，防止内表面上的冷凝，并限制内表面和人体之间的过度辐射热以冻结人体。建筑物的热设计建筑物热设计中常用术语的解释，经济传热阻力建筑成本(初始投资和折旧成本)和使用成本(维护结构单位面积分摊的供暖运行成本和设备折旧成本)之和达到最小值时的传热阻力。热惰性指数-一个无量纲指数，表明维护结构衰减温度波的速度。d=卢比.D值越大，其中的温度波衰减越快，维护结构的热稳定性越好。保持结构的热稳定性保持结构本身在周期性热效应下抵抗温度波动的能力。维修结构的热惯性指数是影响其热稳定性的主要因素。建筑热设计-建筑热设计中常用术语的解释，房间的热稳定性-整个房间在室内和室外循环热作用下抵抗温度波动的能力。房间的热稳定性主要取决于内部和外部维护结构的热稳定性。窗户与墙壁的面积比窗户开口面积与房间立面单元面积之比(即房间高度和隔间位置线包围的面积)。温度振幅-当温度周期性波动时，最高或最低值与平均值之间的差值。综合温度建筑热设计建筑热设计中常用术语的解释，水蒸气分压在一定温度下潮湿空气中水蒸气产生的压力。饱和水蒸气分压当空气中的水蒸气饱和时，水蒸气部分产生的压力。空气相对湿度在相同温度下，空气中水蒸气的实际分压与水蒸气的饱和分压的百分比。蒸汽渗透系数当1米厚物体两侧的水蒸气分压差为1Pa时，透过1面积的水蒸气量。蒸汽渗透阻力保持结构或材料层两侧的水蒸汽分压差为1Pa，并使1g水渗透通过1。建筑热设计-建筑热设计中常用参数的计算，(1)维护结构的传热阻力，(2)维护结构的传热系数，建筑热设计中常用参数的计算-传热阻力、传热系数、热阻和热惯性指数的计算，单层热阻：多层维护结构：复合材料和两种异质维护结构(空心砌块、填充保温材料的墙体等)的平均热阻。但不包括多孔粘土空心砖)，建筑热设计中常用参数的计算-传热阻力、传热系数、热阻和热惯性指数的计算，建筑热设计中常用参数的计算-传热阻力、传热系数、热阻和热惯性指数的计算。注：注意：如果维护结构由三种材料或两种不同的空气夹层组成，值应根据比例确定。c .将圆孔转换为面积相同的孔进行计算。建筑热工设计中常用参数的计算传热阻力、传热系数、热阻和热惯性指数的计算(3)维修结构的热惯性指数单层材料：多层：一层材料由两种或两种以上的材料组成，要求该层材料的平均热阻和平均蓄热系数，要求该层材料的平均热阻， 建筑热工设计中常用参数的计算-传热阻力、传热系数、热阻和热惯性指数的计算，各层的平均传热系数为：建筑热工设计中常用参数的计算(续)-维修结构内表面和内部温度的计算，建筑热工设计中常用参数的计算(续)-维修结构内表面和内部温度的计算(续)， 内表面温度：维修结构内表面m层内表面温度，建筑热工设计常用参数计算(续)-热桥部位内表面温度计算，常用五种热桥，建筑热工设计常用参数计算(续)-热桥内表面温度及其内表面温度计算：其中为热桥形式修正系数。 建筑热设计中常见参数的计算(续)-检查维修结构中内部冷凝和潮湿的计算，(1)维修结构中内部冷凝的识别a .内部冷凝条件：内部某处水蒸气的分压Pm大于该处饱和水蒸气的分压Ps。 b .判断方法：找出每个界面的温度m，并制作一条配电线；计算并绘制了对应于这些界面温度的饱和水蒸气分压Ps。计算并绘制每个界面上水蒸气的实际分压Pm。建筑热设计中常用参数的计算(续)-维护结构内部冷凝和湿度的计算，建筑热设计中常用参数的计算(续)-维护结构内部冷凝和湿度的计算，每个界面上的实际水蒸气分压Pm可通过以下公式计算：其中Pi和PE，-内表面和外表面上的水蒸气分压，以及室内和室外空气的水蒸气分压；-各层的水蒸气渗透阻力；H0-总水量，建筑热设计中常见参数的计算(续)-检查维护结构内的冷凝和潮湿的计算，(a)和(b)、(a)、(b)，建筑热设计中常见参数的计算(续)-检查维护结构内的冷凝和潮湿的计算，(2)内部冷凝的计算如果判断内部可能发生冷凝，每小时的冷凝量：其中， PSC冷凝界面温度下饱和水蒸汽的气体分压H0i水蒸气渗透阻力H0e从内表面到冷凝界面从外表面到冷凝界面的水蒸气渗透阻力，建筑热设计中常用参数的计算(续)维修结构中冷凝湿度的校核计算， 冷凝界面温度：每加热期的冷凝量：(3)计算冷凝界面内所需的水蒸气渗透阻力，以确保加热期内维护结构内保温材料的重量湿度增量不超过冷凝和潮湿的允许值，冷凝界面内所需的水蒸气渗透阻力：建筑热设计常用参数的计算(续)-维护结构内冷凝和潮湿的计算。 当冷凝界面内的实际水蒸气渗透阻力小于要求值时，应设置气体屏障或其他结构措施，以提高内部的气体屏障能力。一、建筑热工设计中常用参数的计算(续)地面热吸收系数b的计算，即地面热吸收系数b，应根据影响地面热吸收的界面位置进行计算，分为三种情况。具体算法见民用建筑热工设计规范 (GB 50176-93) P30-31。建筑热工设计