大学建筑物理学课后习题答案

1、物理课后习题参考第一篇热工学第一章热工学基本知识习题1-1室内热环境的四项气候要素是什么？简述各个要素在冬（或夏）季，在居室内，是怎样影响热舒适感的。答：（1）室内空气温度：居住冬季采暖设计温度为 18，托幼采暖舒适设计温度为 20，办公度而定的要求。夏季空调设计温度为 24等。这些都是根据（2） 空气湿度：根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的湿度范围是 30-60%。冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。（3） 气流速度：当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不相同。如气流速度为 0 和 3m/s 时，3m/s 的气流速度使人更感觉舒适。（4） 环境辐射温度：与环境都有不断

2、发生辐射换热的现象。1-2、为什么说，即使人们，也不应该把房子搞成完全的“人工空间”？答：我们所生活的室外环境是一个不断变化的环境，它要求人有袍强的适应能力。而一个相对稳定而又级其舒适的室内环境，会导致人的生理功能的降低， 使人逐渐丧失适应环境的能力，从而危害人的健康。1-3、传热与导热（热传导）有什么区别？本书所说的对流换热与单纯在流体内部的对流传热有什么不同？答：导热是指同一物体内部或相接触的两物体之间由于热运动，热量由高温向低温处转换的现象。纯粹的导热现象只发生在密实的固体当中。围护结构的传热要经过三个过程：表面吸热、结构本身传热、表面放热。严格地说，每一传热过程部是三种基本传热方式的综

3、合过程。本书所说的对流换热即包括由空气所引起的对流传热过程，同时也包括之间的导热过程。对流换热是对空气间和接触的空气、空气与壁面流与导热的综合过程。而对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。1-4、表面的颜色、光滑程度，对护结构的外表面和对结构内空气间层的表面，在辐射传热方面，各有什么影响？答：对于短波辐色起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。如：1白色表面对可见光的反射能力最强，对于长波辐射，其反射能力则与黑色表面相差极小。而抛光的金属表面，不论对于短波辐射或是长波辐射，反射能力都很高， 所以围护结构外表面刷白在夏季反射太阳辐射热是非常

4、有效的，而在结构内空气间层的表面刷白是不起作用的。1-5、选择性辐射体的特性，对开发有利于夏季防热的外表面装修材料，有什？答：选择性辐射体又称非灰体，其辐射光谱与黑体光谱截然不同，甚至有的只能发射某些波长的辐射线。但是材料多属于灰体，根据非灰体的性质可开发非灰体的装修材料，辐射和吸收某种特定的辐射线。由图可知，选择性辐射体的特性，具有间断性，可将此特性利用起来，将外表面装饰材料刷白，或进行浅色处理，对夏季反射太阳辐射热也非常有效。1-6、书中给出的自然对算c 的三个公式中，系数分别为 2.0，2.5，1.3，试说明系数不同的。答：是因为结构和热源位置不同，高温密度小的空气和低温密度大的空气之间

5、进行对流换热。水平表面（热流由下而上）有利于对流，所以取 2.5水平表面（热流由上而下）不利于对流，所以取 1.3垂直表面1-7、试根据例，并说明结露的不影响对流，所以取 2.0的经验，列举几个外墙内表面或地面产生表面结露现象的实。答：例 1、有些户主由于使用不当，经常使室内出现许多水蒸气，室内空气容纳不了的水蒸气就凝结成水珠析出。由于山墙的构造做法，使山墙内表面温度低于室内的温度，而导致山墙表面出现结露，甚至霉变。 例 2、有些室内由于温度降低，而使温度降低，产生结露现象。若在构造无总是的情况下，居民生活方式不同，也会使房间产生结露的现象，居民在居住空间内频繁进行类似于大蒸汽作业，就会使室内

6、水蒸气含量过高，出现结露现象。2第二章围护结构的传热原理及计算习题2-1、述其要点。答： 表面放热。围护结构的传热过程包括哪几个基本过程，几种传热方式？分别简围护结构传热过程主要包括三个过程：表面吸热、结构本身传热、表面吸热内表面从室内吸热（冬季），或外表面从事外空间吸热（夏季） 结构本身传热热量由高温表面传向低温表面表面放热外表面向室外空间散发热量（冬季）,或内表面向室内散热（夏季）2-2 、为什么空气间层的热阻与其厚度不是成正比关系？怎样提高空气间层的热阻？答：在空气间层中，其热阻主要取决于间层两个界面上的空气边界层厚度和界面之间的辐射换热强度。所以，空气间层的热阻于厚度之间不存在成比例地

7、增长关系。要提高空气间层的热阻可以增加间层界面上的空气边界层厚度以增加对流 换热热阻；或是在间层壁面上涂贴辐射系数小的反射材料以增加辐射换热热阻。2-3 、根据图 2-17 所示条件，定性地作为稳定传热条件下墙体内部的温度分布线，应区别出各层温度线的倾斜度，并说明理由。已知312。答：由q = -l dq 可知，由于是稳定传热，各壁面内的热流都相同，当l 值越dx大时，各壁层的温度梯度 dq 就越小，即各层温度线的倾斜度就越小。dx2-4、如图 2-18 所示的屋顶结构，在保证内表面不结露的情况下，室外外气温不得低于多少？并作为结构内部的温度分布线。已知：ti=22，i=60%，Ri= 0.1

8、15m2k/W，Re=0.043 m2k/W。解：由 ti=22，i=60%可查出 Ps=2642.4Pa则p = ps ´ ji = 2642.4 ´ 0.6 = 1585.44pa温度 t d = 13.88 可查出要保证内表面不结露，内表面最低温度不得低于温度31）将圆孔板折算成等面积的方孔板p d 2= a 2a = 0.097m42）计算计算多孔板的传热阻有空气间层的部分（其中空气间层的热阻是 0.17）R= 0.0265 + 0.17 + 0.0265 + 0.11 + 0.04 = 0.35 (m2 × K ) /W011.741.74无空气间层的部

9、分R= 0.15 + 0.11 + 0.04 = 0.24 (m2 × K ) /W021.743）求修正系数l = 0.097 = 0.57 W /(m × K )l = 1.74 W /(m × K )210.17l2= 0.57 = 0.33l11.74所以修正系数取 0.93 4）计算平均热阻éùR = ê 0.097 + 0.053ú- 0.15ú ´ 0.93 = 0.143 (m × K ) /Wúû2ê 0.0970.053ê+ë

10、0.350.245）计算屋顶总的传热系数R = 0.01 + 0.02 + 0.05 + 0.143 + 0.15 = 0.63 (m2 × K ) /W0.170.930.196）计算室外温度ti - te = ti - q i22 - te= 22 - 13.88RRi0.630.114得te=-24.79由此可得各层温度是1=3.45 3=-17.52=-15.92 e=-21.84可画出结构内部的温度分布线。第三章习题保温3-1 、采暖居住房间的密闭程度（气密化程度）对卫生等方面，各有什么影响？答：就保温而言，房间的密闭性越好，则热损失越少，从而可以在节约能源的基础上保持室温

11、。但从卫生要求来看，房间必须要有一定的换气量。另一方面， 过分密闭会妨碍湿气的排除，使室内湿度升高，从而容易造成表面结露和围护结构内部受潮。3-2 、试从节约能源的角度分析，在相同面积的情况下，正方形平面与长方形平面何者有利？、能源消费答：从节约能源的角度分析，就要其所包围的体积之比。对于同样的体积的的体形系数即的外表面积与，在各面护结构的传热情况均相同时，外表面面积越大，热损失越多，所以在相同面积的情况下，正方形平面更为有利。3-3、为什么我国规定围护结构的总热阻，不得小于最小总热阻 Rmin？ 答：规定围护结构的总热阻，不得小于最小总热阻 Rmin 主要是因为：保证内表面不结露，即内表面温

12、度不得低于室内空气的温度；同时还要满足一定的热舒适条件，限制内表面温度，以免产生过强的冷辐射效应。3-4、说明为什么？温差t的意义，并回答t大或小，哪一种的质量要求高？答：温差是根据卫生和建造成本等因素确定的。按温差设计的围护结构，其内表面温度太低，一般可保证产生结露现象，对形成过分的冷辐射，同时，热损失也太多。使用质量要求高的房间温差小一些。因为在同样的室内外气象条件下，按较下的温差确定的最小传热阻值，显然要大一些，从而其围护结构就具有了更大的保温能力。3-5、试说明一般轻质材料保温性能都比较好的道理，并解释为什么并非总是越轻越好？答：影响材料保温性能因一就是材料的密度。材料导热系数的差别就

13、在5于材料的孔隙率的不同，孔隙越多，则孔隙传热的影响就越大，材料的导热系数越小，材料的保温性能越好。所以说一般轻质材料的保温性能较好。但当孔隙率增加到一定程度，其孔壁温差变大，辐射传热量加大，同时，大孔隙内的对流传热也增多，特别是由于材料骨架所剩无几，使许多孔隙变成互相贯通的，使对流传热量显著增加。所以说并非越轻越好。3-6、试详述外保温构造方法的优缺点。答：外保温的优点：1、使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏，提高结构的耐久性；2、外保温对结构及房间的热稳定性有利；3、外保温有利于防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结；4、外保温法使热桥处的热损失减少，并能防止热桥内部表面局部

14、结露5、对于旧房的节能改造，外保温处理的效果最好。外保温的缺点：1、适用于规模不太大的性；，才能准确外保温是否提高房间的热稳定2、在构造上较复杂，必须有保护层；3、由于要设保护层，所以造价要高。3-7、倒铺屋面有哪些好处？目前在推广应用方面存在什么？答：到铺屋面法不仅可能完全消除内部结露的可能性，又是防水层得到保护， 从而大大提高其耐久性。这种方法对保温材料的要求更高，而求目前都要在保温层上面设置某种覆盖层加以保护。对于保温层，还没有合适的理想材料，有些材料虽有不吸水、耐火、耐化学侵蚀等优点，但英属于脆性材料不利于施工，所以推广有一定的。3-8、设在哈尔滨地区有一办公楼，其屋顶为加气混凝土条板

15、平屋顶（图 3-26），试校核该屋顶是否满足保温要求？已知：ti=18，t=-26，t=-29，t=-31，t=-33。提示：加气混凝土用在这种构造内时，其值和s 值均应修正。a=1.15解：1）计算热惰性指标，确定墙体类型D = R × S = d1 × S = 0.01 ´ 3.33 = 0.196111l10.171= d 2× S = 0.02 ´11.26 = 0.242D = R × S222l20.9326= d30.26D = R × S× S =´1.15 ´ 3.45 = 3

16、.74333l31.15 ´ 0.243D = D1 + D2 + D3 = 0.196 + 0.242 + 3.74 = 4.18则属于 II 型，取 t=-29 2）计算最低热阻R= (ti - te ) × n × R = 18 + 29 ´1´ 0.11 = 1.1480 miniDt4.5= 1.3´ R= 1.3´1.148 = 1.494R '底限附加热阻0 min0 min3）计算屋顶的总热阻R = 0.01 + 0.02 + 0.26 + 0.11 + 0.04 = 1.31400.170.930.

17、24R < R'所以不满足要求00 min7第四章护结构的湿状况习题4-1、围护结构受潮后为什么会降低其保温性能，试从传热机理上加以阐明。答：材料的导热系数是固体液体气体，当围护结构受潮后原来围护结构中的水蒸气就以液态凝结水的形式存在于围护结构中，使围护结构的导热系数增大，保温能力降低。4-2、采暖房屋与冷库在蒸汽渗透过程和隔汽处理原则上有何差异？答：对于采暖房屋蒸汽渗透过程是从室内向室外，而对于冷库过程是从室外向室内的过程。蒸汽渗透在设置隔汽层时，隔汽层应布置在蒸汽流入的一侧，所以对采暖房屋应布置在保温层内侧，对于冷库应布置在隔热层外侧。4-3、试检验图 4-12 中的屋顶结构

18、是否需要设置隔汽层。已知：ti=18，i=65%；采暖期室外平均气温 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：1）计算各层的热阻和水蒸汽渗透阻*1040.0750.91.990.9H=d/*104材料层 二毡三油水泥砂浆加气混凝土水泥砂浆 钢筋混凝土板dR=d/0.0590.0220.2750.0110.010.020.060.010.170.930.190.930.020.030.010.031.740.0170.1580.19H=0.25*104R=0.384由此可得：R0=0.11+0.384+0.04=0.5342）计算室内外空气的

19、水蒸汽分H0=2500ti=18 ps=2062.5pa则 pi=2062.5×65%=1340.6pa ti=-5 ps=401.3pa则 pi=401.3×50%=200.7pa 3）计算围护结构各层的温度和水蒸汽分0.11q = 18 -´ (18 + 5) = 13.3i0.534= 1526.5 paps,i8q = 18 - 0.11+ 0.017 ´ (18 + 5) = 12.520.534= 1449.2 paps,2= 18 - 0.011+ 0.017 + 0.11 ´ (18 + 5) = 12.1q30.534= 14

20、10.5 paps,3= 18 - 0.011 + 0.017 + 0.275 + 0.11 ´ (18 + 5) = 0.2q40.534= 619.9 paps,4= 18 - 0.534 - 0.059 - 0.022 ´ (18 + 5) = -1.5q50.534= 540.0 paps,5q = 18 - 0.534 - 0.059 ´ (18 + 5) = -2.5e0.534= 496.0 paps,epi = 1340.6 pap = 1340.6 - 1900 ´ (1340.6 - 200.7) = 474.3pa22500p =

21、1340.6 - 1900 +100 ´ (1340.6 - 200.7) = 428.7pa325009+2500p = p5 = 1340.6 -´ (1340.6 - 200.7) = 291.9 pape = 200.7 pa做出 ps 和 p 的分布线，两线不相交，说明不需设置隔汽层。10第五章防热习题5-1、试计算值与最高值。地区（北纬 30°）某厂房卷材屋顶的室外综合温度的平均I = 326 W/m2；te，max=37（出现于 15已知：Imax=998W/m2（出现在 12 点）；点）； te = 32.2 ；a e= 19 W/（m2.K）;

22、r s = 0.88解:1）室外平均综合温度,取 tlr=3.5= te + rs I a e - tlr = 32.2 + 0.88´ 326 19 - 3.5 = 43.80 tsa2） Ats = (I max - I )rS /a e = (998 - 326) ´ 0.88 /19 = 31.12Ate = te max - te= 37 - 32.2 = 4.8Ats Ate= 31.12 = 6.48所以取修正系数为 0.954.8Atsa = ( Ate + Ats )b = (4.8 + 31.12) ´ 0.95 = 34.12= tsa +

23、Atsa = 43.8 + 34.12 = 77.92 tsa max5-2、试计算地区某厂房在自然通风下屋顶的内表面温度状况。其屋顶结构为：（1）钢筋混凝土板：厚度（2）混凝土隔热层：厚度（3） 水泥砂浆抹平层：厚度（4） 卷村屋面：厚度（水平面的太阳辐射和室外气温资料参照习题 5-1； 其他条件可自行假设）。5-3、设北纬 30°地区某住宅窗口需设遮阳板，求遮挡七月中旬 9 时到15 时所需遮阳板挑出长度及合理形式。已知窗口高 1.8 米，宽 2.4 米，窗间墙宽 1.6 米，厚 0.18 米。5-4、试从隔热的观点来分析：（1）多层实体结构；（2）有封闭空气间层结构；（3）带有

24、通风间层的结构；它们的传热原理及隔热的处理原则。答：1、多层实体结构它的传热主要是实体结构的导热，在进行隔热处理时11可通过增加实体结构的热阻，以降低结构的导热系数，从而增加隔热能力；2、有封闭空气间层结构它的传热主要是间层中的辐射传热，在进行隔热处理时可在间层壁面贴辐射系数小的反射材料，以减小辐射传热量，从而增加隔热能力；3、带有通风间层的结构它的传热主要是对流传热，当室外空气流经间层时， 带走部分从面层传下的热量，从而减少透过基层传入室内的热量。因此，可通过增加间层的通风量，来达到隔热的目的。5-5、为提高封闭间层的隔热能力应采取什么措施？护结构中设置封闭空气间层其热阻值在冬季和夏季是否一

25、样？试从外墙及屋顶的不同位置加以分析。答：为提高封闭间层的隔热能力，可以在间层内铺设反射系数大、辐射系数小的材料（如铝箔），以减少辐射传热量。由于季节不同，太阳的高度角和方位角的不同，所以在冬季屋顶的太阳辐射热较小，而外墙接受的太阳辐射于夏季相比较变化不大。所以对于屋顶冬季的热阻值比，而外墙则变化不大。5-6、试从降温与防止地面的角度来分析南方地区几种室内地面（板、水泥地、磨石子地或其他地面）中，在春季和夏季哪一种地面较好？该地面外于底层或楼层时有无区别？答：采用热惰性小、表面呼吸性较好的地面材料，较为适宜。所以采用板为宜。底层的地面对防潮要求更为严格。12第六章日照习题6-1、用计算法计算出

26、北纬 40°地区四月下旬下午 3 点的太阳高度角和方位角，日出、日没时刻和方位角。解：）d = 23.45´ siné(115 - 80) ´ 360ù = 13.130êëúû370（）sinh s = sinj × sin d + cosj × cosd × cos W= sin13.13× sin 40 + cos 40 × cos13.13× cos 45= 0.146 + 0.5275 = 0.6735hs = 42.330） cos

27、As = sinh s × cosj - sin d = sin 42.33× cos 40 - sin13.13 = 0.4cosh s × cosjcos 42.33× cos13.13As = 66.36= sin13.13 = 0.2966） cos Ascos 40A = ±72.750 = ±72045'scos W = -tgj × tgd = -tg 40 × tg13.13 = -0.196W = ±101.30 = ±101018'即±时分日出时刻时

28、分时分 日落时刻时分时分6-2、试求学校所在地区或任选一地区的当地平均太阳时 12 点，相当于北京13标准时间多少？两地时差多少？的经度是 87037解：T = T + 4(L - L ) = 12 + 4(1200 - 87037' ) = 时分0m0m时分所以，两地时差为时分6-3 、试绘制学校所在地或任选一纬度地区（如北纬 30°、35°、45°等） 春秋分的棒影日照图。6-4 、有正南此朝向的一群房屋，要求冬至日中午能充分利用阳光，试求（北纬 39°06´）和上海（北纬 31°12´）两地，其房屋最小间距各为

29、多少？（提示：先求出两地冬至中午有太阳高度角，再按棒与影的关系式求得间距）。6-5 、北纬 40°地区有一双坡顶房屋，朝向正南、北，东西长 8 米，南北宽6 米，地面至屋檐高 4 米，檐口屋屋脊高 2 米，试用日照棒影图求该房屋于春（秋）分上午 10 点投于地面上的日照阴影。6-6、将例 5-2用计算法求遮阳板挑出长度和合理形式，改用棒影图方法解之，并与第五板如何设计。计算法所得的结果加以比较。若朝向改为南偏东 10°，则遮阳14第二篇光学第七章光学基本知识习 题7-1 波长为 540nm 的单色光源，其辐射功率为 5W，试求（1）这单色光源发出的光通量；（2）如它向四周均

30、匀发射光通量，求其发光强度；（3）离它 2 米处的照度。解：）对于波长为的 光视效率是F540= 683´ 5´ 0.98 = 3346.7 lm则有I = F = 3346.7 = 266.3 cd）发光强度W4pE = F = 3346.7 = 66.6 lx）照度A4pR 27-、一个直径为 250mm 的乳白球形灯罩，内装一个光通量为 1260lm的白炽灯，设灯罩的透光系数为 0.60,求灯罩外表面亮度(不考虑灯罩的内反射)。解： I = F = 1250 = 99.5cdW4pI99.5L =´ 0.6 =´ 0.6 = 304 cd / m2

31、a0.25Acos 04p ()227-、一房间平面的均匀扩散光源，其内反射光）。为 7×15m5m。在天棚中布置一亮度为 500nt为 5×13m，求房间正中和四角处的地面照度（不考虑室解：）正中 W = A cosa = 5´13 ´1 = 2.6r 252155´135）四角地面 W =×= 0.3597 )2 + (215)2 + 52715(2( ) + () + 5 222225cos i = 0.517( 7 )2 + (15)2 + 5222E = La ×W × cosi = 500 ´

32、 0.359 ´ 0.517 = 92.8 lx7-、有一物件为 0.22mm，视距为 750mm，设它与背景的亮度对比为0.25。求达到辨别机率为 95%时所需的照度。如对比下降为 0.2，需要增加照度若干才能达到相同视度？a = 3440 d = 3440 ´ 0.22 = 1解：求视角l可得750由于所需照度若对比度下降为 0.则所需照度7-、有一白纸的反光系数为 0.8，最低照度是多少是我们才能看见它？达到刺眼时的照度又是多少？10-5-5解：最低照度 E = 1.25´10asb0.816达到刺眼的照度E = 20 sb0.87-、式说明光通量与发光强度

33、，照度与亮度间的区别和关系？答：光通量是人眼对光的感觉量为基准的发光强度是光通量的空间密度；照度是被照面光通量的密度；亮度是发光体在视线方向上7-、看电视时，房间完全答：房间亮点好。面积发出的发光强度。好，还是有一定亮度好？为什么？这是因为人眼的感光细胞分为：杆体细胞和椎体细胞。在亮环境下是锥体细16胞起作用，暗环境下是杆体细胞起作用。当房间亮一些时，使杆体细胞和椎体细胞交替起作用，可以减少视觉疲劳。同时，房间亮一点可以避免产生直接眩光。7-、为什么有的商店大陈列的展品？答：这是由于产生二次反射眩光橱窗能够象镜子似地照出人像，却看不清里面采取的措施：提高橱窗里商品的表面亮度；将橱窗做成倾斜或弯

34、曲。7-、消除它？教室的黑板上是否存在反射眩光（窗、灯具），怎么形成的？如何答：存在。是由视野中的光泽表面的反射所产生的。减小或消除办法：1、尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱镜面反射而形成的反射眩光；2、应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域；3、使用发光表面面积大、亮度低的光源；4、使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而减少反射眩光的影响。第八章天然采光习题8-1、从图 8-5 中查出重庆月份上午 8：30 时散射光照度和总照度。答：从图上可查出总照度为 38500；散射光照度为 265008-、根据图 8-5 找出重庆月份室外散射光照度高于 50

35、0的延续时间。答：早上 6 点到下午 6 点，延续时间为 12 小时。8-、按例题 7-4 所给房间剖面，标准阴天室外水平照度为 10000时，求水平窗洞在桌面上形成的采光系数；若窗洞上装有0.8 的透明时的采光系数；若窗上装有0.5 的乳白时的采光系数。En2500解：1） C =´100% =Ew´100% = 25%100002） C = En ´t ´100% = 2500 ´ 0.8 ´100% = 20%Ew10000173） C = En ´t ´100% = 2500 ´ 0.5 ´100% = 12.5%Ew8-4、会议室平面平、剖面图。10000为 5×7m，高 3.6m，求出需要的侧窗面积并绘出其解：由表 8-5 可知，会议室属 III 级采光等级。由表 8-6 可知，单侧窗要求窗地比为 1/4。则窗户的面积为 35/4=8.75 米 2。双侧窗要求窗地比为 1/3.5。则窗户的面积为 35/3.5=10 米 2。8-5、一单跨机加车间，跨度为 30m，长 72m，屋架下弦高 10m，室内表面浅色粉刷，室外物遮挡，估计需要的单层钢窗面积，并验算