大学建筑物理学课后习题答案

建筑物理课后练习参考答案第一个是建筑热工程第一章建筑热工基础知识Xi话题1-1。构成室内热环境的四个气候因素是什么？简要描述每个元素如何影响人体在冬季(或夏季)和室内的热舒适性。答：(1)室内空气温度：住宅建筑冬季采暖设计温度为18，托儿所采暖设计温度为20，办公楼夏季空调设计温度为24。这些都是基于人类舒适度的要求。(2)空气湿度：根据卫生工作者的研究，室内热环境的正常湿度范围为30-60%。冬天，相对湿度高的房间容易结露。(3)风速：当室内温度相同，风速不同时，人的热感觉也不同。例如，当气流速度为0和3m/s时，3m/s的气流速度使人感觉更舒适。(4)环境辐射温度：人体与环境之间不断发生辐射热交换。1-2，为什么你说，即使人们很富有，他们也不应该把房子变成一个完整的“人造空间”？答：我们生活的室外环境是一个不断变化的环境，这要求人们有很强的适应性。然而，一个相对稳定和舒适的室内环境会导致人们生理功能的降低，逐渐失去对环境的适应能力，从而危及人们的健康。1-3。热传递和热传导(热传导)有什么区别？本书中提到的对流传热和流体内部的对流传热有什么区别？答：热传导是指由于同一物体中或接触的两个物体之间的分子热运动，热量从高温转化为低温的现象。纯热传导只发生在致密固体中。围护结构的传热必须经过三个过程：表面吸热、结构传热和表面放热。严格地说，每个传热过程部分是三种基本传热方式的综合过程。本书中提到的对流传热不仅包括空气流动引起的对流传热过程，还包括空气分子与接触空气、空气分子与壁分子之间的传热过程。对流传热是对流和热传导的综合过程。然而，对流传热只发生在流体中。由于不同温度下流体的相对运动和混合，它传递热能。1-4。表面的颜色和光滑度、外壳结构的外表面和结构中空气夹层的表面对辐射传热有什么影响？答：对于短波辐射，颜色起主导作用。对于长波辐射，材料特性起主导作用。例如，白色表面对可见光的反射能力最强，而对于长波辐射，其反射能力与黑色表面相差甚小。抛光后的金属表面对短波辐射和长波辐射都有很高的反射能力，所以在夏天对外壳结构的外表面进行增白在反射太阳辐射热方面非常有效，而对结构中的空气夹层表面进行增白则无效。1-5。选择性散热器的特性对开发有利于夏季隔热的外表面装饰材料有什么启示？答：选择性辐射体也称为非灰体。它们的辐射光谱与黑体完全不同，有些只能发射特定波长的辐射。然而，大多数建筑材料属于灰色物体。根据非灰体的性质，可以开发非灰装饰材料来辐射和吸收特定的辐射。从图中可以看出，选择性辐射器的特性是间歇性的。这一特性可用于增白外表面的装饰材料或进行浅色处理，这对于在夏天反射太阳辐射热也非常有效。1-6。在书中给出的计算自然对流中c的三个公式中，系数分别为2.0、2.5和1.3。试着解释不同系数的原因。答：由于热源的结构和位置不同，对流换热发生在空气和低温之间回答：例1:由于使用不当，一些住户的房间里经常有大量的水蒸气。室内空气中不能包含的水蒸气凝结成水滴并沉淀下来。由于山墙施工不当，山墙内表面温度低于室内露点温度，导致山墙表面结露甚至发霉。在一些房间，露点温度由于温度降低而降低，导致冷凝。如果建筑结构并不总是如此，居民不同的生活方式也会导致室内结露。居民经常在生活空间中进行类似于大蒸汽的操作，这将导致房间中过多的水蒸气含量和冷凝。第二章建筑围护结构传热原理及计算Xi话题2-1。建筑围护结构的传热过程涉及哪些基本过程和几种传热模式？分别简述了要点。答：建筑围护结构的传热过程主要包括三个过程：表面吸热、结构传热和表面放热。表面吸热内表面从房间吸收热量(冬季)或外表面从外部空间吸收热量(夏季)该结构本身将热量从高温表面传递到低温表面表面散热装置的外表面向室外空间散热(冬季)，或者内表面向室内散热(夏季)2-2。为什么空气夹层的热阻与其厚度不成正比？如何提高空气夹层的热阻？答：在空气夹层中，其热阻主要取决于夹层两界面上空气边界层的厚度和界面间的辐射换热强度。因此，空气夹层的热阻不会随厚度成比例增加。为了增加空气夹层的热阻，可以增加夹层界面上空气边界层的厚度，以增加对流传热热阻。或者在夹层的壁面上涂覆辐射系数小的反射材料，以增加辐射换热阻力。2-3、根据图2-17所示的条件，定性为稳定传热条件下的壁内温度分布线，应区分各层温度线的倾斜度，并说明原因。已知 3 1 2。答：可以看出，由于传热稳定，各壁的热流是相同的。该值越大，每个壁层的温度梯度越小，即每个层的温度线的梯度越小。2-4。对于图2-18所示的屋顶结构，在保证内表面不结露的情况下，室外和室外温度不低于多少？并作为结构内部的温度分布线。已知：ti=22，i=60%，ri=0.115m2k，re=0.043m2k。解决方案：从ti=22，i=60%，Ps=2642.4Pa帕可以找到然后露点温度可达100为确保内表面无冷凝，内表面的最低温度不得低于露点温度。1)将圆孔板转换成等面积的方孔板2)计算多孔板的传热阻力有空气夹层的部分(空气夹层的热阻为0.17)没有空气夹层的零件3)找出修正系数所以修正系数是0.934)计算平均热阻5)计算屋顶的总传热系数6)计算室外温度Te=-24.79如此获得的每一层的温度为1=3.45 2=-15.923=-17.5 e=-21.84可以画出结构内部的温度分布线。第三章建筑保温Xi话题3-1。供暖住宅房间的气密性(气密性)对医疗保健、经济和能源消耗有什么影响？答：就保温而言，房间的密封性越好，热量损失就越少，从而在节能的基础上保持室温。但是，根据卫生要求，房间必须有一定的通风。另一方面，过度的密封会阻碍湿气的去除并增加室内湿度，从而容易导致表面冷凝和外壳结构中的湿气。3-2，试着从节能的角度分析，在现有条件下答：规定围护结构的总热阻不小于最小总热阻Rmin，主要是因为：内表面不结露，即内表面温度不低于室内空气的露点温度；同时，必须满足一定的热舒适条件来限制内表面温度，以免产生太强的冷辐射效应。3-4。解释允许温差t的含义，并回答t是大还是小，哪个有高质量要求？为什么？答：允许的温差是根据卫生和建筑成本等因素决定的。根据围护结构的允许温差设计，其内表面温度不会太低，一般可以保证不会产生结露现象，不会对人体形成过多的冷辐射，同时热量损失也不会太大。使用高质量要求的房间，允许较小的温差。因为在相同的室内和室外天气条件下，由较低允许温差确定的最小传热阻力明显较大，因此围护结构具有较大的保温能力。3-5。试着解释为什么一般轻质材料有更好的隔热性能，并解释为什么越轻越好。影响材料隔热性能的因素之一是材料的密度。材料热导率的差异在于材料的不同孔隙率。孔隙越多，孔隙传热的影响越大。材料的导热系数越小，材料的隔热性能越好。因此，一般轻质材料具有较好的隔热性能。然而，当孔隙率增加到一定程度时，孔壁之间的温差将增加，辐射传热将增加。与此同时，大孔中的对流传热也将增加，特别是由于骨架所剩无几，许多孔将相互连接，对流传热将显著增加。因此，越轻越好。3-6。试阐述外保温施工方法的优缺点。答：外部绝缘的优点：1、保护了墙体或屋顶的主要部分，大大降低了温度应力的波动，提高了结构的耐久性；2.外部隔热有利于结构和房间的热稳定性。3.外部隔热有助于防止或减少隔热层内部产生的水蒸气凝结；4.外保温方法可以减少热桥处的热损失，防止热桥内表面局部结露5.对于旧房的节能改造，外保温处理效果最好。外部绝缘的缺点：1.适用于小规模建筑，以准确判断外保温是否提高了房间的热稳定性。2、在结构比较复杂的地方，必须有保护层；3.由于保护层，施工成本高。3-7。反向屋面有什么好处？目前推广应用有哪些困难？答：屋面方法不仅可以完全消除内部结露的可能性，还可以保护防水层，从而大大提高其耐久性。这种方法对绝缘材料要求较高，需要在绝缘层上设置某种覆盖层来保护它。对于保温层，没有合适的理想材料。虽然有些材料具有不吸水、耐火、耐化学侵蚀等优点。英国的脆性材料不利于建筑，所以很难推广它们。3-8。哈尔滨地区有一座办公楼。它的屋顶是带有加气混凝土板条的平屋顶(图3-26)。试着检查屋顶是否符合隔热要求。已知：ti=18，t=-26，t=-29，t=-31，t=-33。注：本结构采用加气混凝土时，其值和S值应进行修正。a=1.15解决方案：1)计算热惯性指数并确定墙体类型属于型，取t=-292)计算最低热阻基础附加热阻3)计算屋顶的总热阻因此，这些要求没有得到满足。第四章是关于周边街道的潮湿状况在设置蒸汽屏障时，蒸汽屏障应设置在蒸汽流入的一侧，因此供暖房间应设置在保温层的内侧，冷库建筑应设置在保温层的外侧。4-3。测试图4-12中的屋顶结构是否需要设置蒸汽屏障。已知：ti=18，I=65%；采暖期室外平均温度T=-5；平均相对湿度=50%；采暖期 h=200天，加气混凝土容重0=500kg/m3。解决方案：1)计算每层的热阻和水蒸气渗透阻力材料层dR=d/*104H=d/*104二毡三油0.010.170.0590.075水泥砂浆0.020.930.0220.90.02加气混凝土0.060.190.2751.990.03水泥砂浆0.010.930.0110.90.01钢筋混凝土板0.031.740.0170.1580.19R=0.384H=0.25*104因此，可以获得R0=0.11 0.384 0.04=0.534 H0=25002)计算室内外空气的水蒸气分压Ti=18，ps=2062.5 pa，pi=2062.565%=1340.6paTi=-5 ps=401.3pa，pi=401.350%=200.7pa3)计算围护结构各层的温度和水蒸气分压制成了ps和P的分配线，并且这两条线不相交，表明不需要设置蒸汽屏障。第五章建筑热防护Xi话题5-1。尝试计算武汉地区某厂房卷材屋面室外综合温度的平均值和最高值(30 N)。已知：Imax=998W瓦/平方米(12点钟方向)；326瓦/平方米；Te，最大值=37(15点)；摄氏度。W/(m2。k)。解决方案：1)室外平均综合温度，tlr=3.52)所以取0.95的修正系数5-2。尝试计算自然通风条件下武汉某厂房屋顶的内表面温度。其屋顶结构为：(1)钢筋混凝土板：厚度(2)泡沫混凝土保温层：厚度(3)水泥砂浆找平层：厚度(4)卷起村庄屋顶：厚度(水平面内的太阳辐射和室外气温数据见练习5-1；其他条件可以自己假设)。5-3。在北纬30度地区的住宅建筑中设置一扇朝南的窗户需要设置一个遮阳板，寻找遮阳板的长度和合理形式，以便在7月中旬的9: 00到15: 00时遮阳。众所周知，窗户高1.8米，宽2.4米，宽1.6米，厚0.18米。5-4。试从隔热的角度分析：(1)多层固体结构；(2)具有封闭的空气夹层结构；(3)带通风夹层的结构；它们的传热原理和隔热处理原理。回答：1。多层固体结构的传热主要是固体结构的传热。在隔热处理过程中，可以增加固体结构的热阻，降低结构的导热系数，从而提高隔热能力；2.有一个封闭的空气夹层结构。其传热主要是夹层中的辐射传热。在隔热处理过程中，可以在夹层壁上粘贴辐射系数小的反射材料，以减少辐射传热，从而提高隔热能力。3.带通风夹层的结构其传