建筑热工的教案

建筑热工的教案第1页/共36页4:11上午2建筑热工学篇主要内容核心内容与学习目的通过规划和建筑设计手段，有效防护或利用室内外气候因素合理解决房屋的日照、保温、防热、防潮、通风、能耗等问题创造良好的室内气候环境并提高建筑围护结构的耐久性被动方式与主动方式的关系室内、外热环境传热的基础知识建筑保温、防潮；建筑防热；建筑日照；建筑节能第2页/共36页4:11上午3第一章室内外热环境学习重点室内热环境的组成要素、影响因素、室内热环境的评价室外热环境（气候）要素我国气候的特点及建筑热工气候分区改善室内热舒适的建筑途径第3页/共36页4:11上午4第一章室内外热环境1.1室内热环境组成要素室内气温ti、室内相对湿度i、气流速度vi、壁面的热辐射i不同的要素组成不同的室内热环境室内热环境的影响因素室外的热湿作用建筑设计及规划手段材料及构造的热物理性能室内产热设备第4页/共36页4:11上午5第一章室内外热环境1.1室内热环境人体的舒适感

人体热平衡方程：

人体热舒适的必要条件：

人体得失热量q的影响因素：室内气候四要素；人体活动量（新陈代谢率m）；皮肤平均温度；汗液蒸发率；衣服的热阻等

人体热舒适的充分条件：皮肤温度及汗液蒸发率处于舒适的范围，或称按正常比例散热：对流25%~30%，辐射45%~50%，呼吸和无感蒸发25%~30%。第5页/共36页4:11上午6第一章室内外热环境1.1室内热环境室内热环境的评价方法和标准室内热环境标准是建筑热工设计的基本依据之一最简单的标准是室内空气温度，如住宅冬季18℃

，夏季26℃

。缺点：不全面主要评价方法：有效温度(EffectiveTemperature,ET*)热应力指标(HeatStressIndex,HSI)预计热感觉指数（PMV-PPD指标）第6页/共36页4:11上午7第一章室内外热环境1.1室内热环境有效温度(ET*)由Houghton,Yaglou等人于1923年提出表征室内气温、湿度及气流速度三者对人体综合作用的一种主观评价指标未考虑辐射的影响，改进后称为ET*,1972成为ASHRAE的评价标准第7页/共36页4:11上午8第一章室内外热环境1.1室内热环境热应力指数(HSI)给定热环境中作用于人体的热应力等于人体所需的蒸发散热量；数值上等于需要的蒸发散热量与人体最大蒸发散热量之比乘以100；主要用于夏季室内热环境评价第8页/共36页4:11上午9第一章室内外热环境1.1室内热环境热应力指数(HSI)第9页/共36页4:11上午10第一章室内外热环境1.1室内热环境预计热感觉指数(PMV-PPD)

由丹麦学者P.O.Fanger在1960年代提出；被ISO采纳为国际标准ISO7730。基于下列方程：舒适的充要条件热平衡方程实际环境的舒适度PMV-3-2-10123热感觉寒冷冷稍冷舒适稍热热酷热abc第10页/共36页4:11上午11第一章室内外热环境1.1室内热环境预计热感觉指数(PMV-PPD)

PMV的影响因素：

环境变量：气温、辐射温度、相对湿度和气流速度人体条件：人体活动状况、人体衣着最为全面的评价方式，广为采用尽管PMV=0，仍有5%的人感觉不舒适（PPD）

ISO推荐-0.5~0.5为热舒适环境第11页/共36页4:11上午12第一章室内外热环境1.1室内热环境预计热感觉指数(PMV-PPD)IDEAThermalComfortMeterET-AEE第12页/共36页4:11上午13第一章室内外热环境1.1室内热环境PMV-PPD的局限ISO推荐适用范围：PMV：-2-＋2;新陈代谢率M：46-232W/m2(0.8-4Met);衣着热阻：0-0.31m2K/W(0-2Clo);气温：10-30℃;平均辐射温度：10-40℃;气流速度：0-1.0m/s;水蒸气分压力：0-2700Pa不同人种的体质差异人体的局部不舒适第13页/共36页4:11上午14局部不舒适冷风感(Draught)第一章室内外热环境1.1室内热环境第14页/共36页4:11上午15局部不舒适不对称辐射(RadiationAsymmetry)冷不对称辐射热不对称辐射第一章室内外热环境1.1室内热环境第15页/共36页4:11上午16局部不舒适垂直温差(VerticalTemperatureDifference)地板温度FloorTemperature第一章室内外热环境1.1室内热环境第16页/共36页4:11上午17ISO建议的热舒适标准-0.5<PMV<0.5;

室内作用温度：20~24℃(采暖，1.2Met，1.0Clo）

23~26℃(制冷，1.2Met，0.5Clo）冷风感DR<15%;

气流速度应保证在0.3m/s以下来自窗户的冷辐射温差应<10℃;来自顶棚的热辐射温差应<5℃;脚踝与头部的垂直温差应<3℃;地板温度应在19~29℃之间;相对湿度应在30%~70%之间第一章室内外热环境1.1室内热环境第17页/共36页4:11上午18第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）主要因素太阳辐射、空气温度、空气湿度、风、降水太阳辐射太阳辐射是地球的基本热量来源，也是决定地球气候的主要因素直接辐射和间接辐射第18页/共36页4:11上午19第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）太阳辐射辐射量的表征：太阳辐射照度（强度）I和日照时数直接(直射)辐射照度、间接(散射)辐射照度和总辐射照度太阳辐射照度的影响因素：太阳高度角、空气质量(大气透明度)、云量、云状、地理纬度、海拔高度、朝向等第19页/共36页4:11上午20第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）太阳辐射太阳辐射的特点直接辐射：与太阳高度角、大气透明度成正比的关系；云量少的地方，直接辐射的日总量和年总量都较大；海拔愈高，直接辐射愈强；低纬度地区的直接太阳辐射照度高于高纬度地区；城市区域的直接太阳辐射照度比郊区弱。间接辐射：与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比；有云天的散射辐射较无云天大高层云的散射辐射照度高于低层云太阳高度角紫外线可见光红外线904465030344530.502872第20页/共36页4:11上午21第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）太阳辐射日照时数、日照百分率可照时数和实照时数日照百分率=可照时数/实照时数x100%我国日照的特点：日照时数由西北向东南逐步减少；四川盆地日照时数最低一般在太阳能资源区划中有丰富区、欠丰富区和贫乏区之分建筑朝向对太阳辐射的影响第21页/共36页4:11上午22第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）空气温度室外气候分类的主要因素，热工设计的主要依据空气温度的主要影响因素太阳辐射，迟滞效应；地表状况（下垫面）大气的对流作用海拔高度、地形地貌空气温度的变化特点周期性变化——日周期和年周期日较差和年较差，自南向北逐渐增大第22页/共36页4:11上午23第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）空气湿度空气中水蒸气的含量，常用相对湿度或绝对湿度来表示空气湿度变化的特点及主要影响因素相对湿度的日变化主要受地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴等因素影响一般陆地大于海面；夏季大于冬季；晴天大于阴天相对湿度的日变化及年变化趋势一般与气温变化相反，但由于我国南方大多地区受海洋气候影响较大，夏季的相对湿度要高于冬季第23页/共36页4:11上午24第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）风由于大气压力差所产生的大气的运动，一般以水平方向运动为主，地表增温不同是产生大气压力差的主要原因风的根本成因在于太阳辐射的不均匀所导致的地表增温的不同风的主要形式有大气环流、季风和地方风三种大气环流因太阳辐射在赤道和两极之间的不均匀而产生，是各地气候差异的主要原因之一；季风因海陆间季节性气温的差异而引起。冬季由大陆吹向海洋，夏季则相反；由于地方性条件（如水陆分布、地势起伏、表面覆盖等）的不同所形成的风称为地方风，如山谷风、水陆风、巷道风及庭院风等第24页/共36页4:11上午25第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）风风的表征：风速和风向风速一般用m/s表示，在气象上也用“级”来表示，一般分12级风级风速风名风的目测标准风级风速风名风的目测标准00-0.5无风缕烟直上712.5-15.2疾风树杆摇摆，迎风步艰10.6-1.7软风缕烟一边斜815.3-18.2大风大树摇摆，细枝折断21.8-3.3轻风树叶沙沙响918.3-21.5烈风大枝折断33.4-5.2微风细枝动不息1021.6-25.1狂风拔树45.3-7.4和风细枝摇动1125.2-29.0暴风有重大损毁57.5-9.8清风大枝摆动12＞29.0飓风一片荒凉69.9-12.4强风粗枝摇摆，呼呼响第25页/共36页4:11上午26第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）风风向则描述来风的方位，粗略表示8个方位，细则16方位或更多风玫瑰图各方位出现风的频率主导风向第26页/共36页4:11上午27第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）降水表面水汽经蒸发进入大气层，遇冷凝结后又降到地面的液态或固态的水分，称为降水是造成空气湿度剧烈变化的主要因素主要形式为雨、雪、冰雹等表征：降水量、降水时间及降水强度夏季降水量大，而冬季则降水量小梅雨季节的特征第27页/共36页4:11上午28第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）气候因素对建筑的影响气候因素对建筑及室内环境的影响太阳辐射能耗、采光、生理健康气温能耗、舒适度等湿度舒适度、材料热性能、能耗风生理健康、舒适度、能耗降水结构防潮、防霉，健康等第28页/共36页4:11上午29第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）局域气候与微气候气候的一般分类全球性气候（GlobalClimate）区域性气候(RegionalClimate)局域性气候(LocalClimate)微气候(Microclimate)

第29页/共36页4:11上午30第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）局域气候与微气候局域气候各地地方性因素，如地形、地表覆盖（下垫面）、水文以及经济活动强度等的不同是形成该地局域性气候的主要原因，亦称“小气候”森林小气候、湖泊小气候、城市气候等局域性气候对建筑以及规划的形式影响很大，同时建筑与规划的形式又会对局域性气候产生影响第30页/共36页4:11上午31第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）城市气候城市气候的成因道路纵横、建筑密度大、高低错落、硬性下垫面高密度的人群、高强度的经济活动，产生大量的人为热、人为汽城市气候的特征大气透明度差，削弱了太阳辐射气温较高，形成“热岛效应”风速减小，风向随地而异蒸发减弱，湿度变小雾多，能见度差

第31页/共36页4:11上午32第一章室内外热环境1.2室外热环境（气候）局域气候与微气候微气候（或热微环境）下垫面的不同是造成微气候的主要原因建筑物、绿化和水体的影响建筑外表面对