一级注册建筑师 建筑物理与建筑设备笔记

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1、2012年一级注册建筑师学习笔记建筑物理与建筑设备第十四章建筑热工与节能第一节传热的基本知识一、传热的基本概念㈠温度温度是表征物体冷热程度的物理量，温度使用的单位为K或℃。㈡温度场某一瞬间，物体内所有各点的温度分布称为温度场。温度场可分为：稳定温度场、不稳定温度场。㈢等温面温度场中同一时刻由温度相同的各点相连所形成的面。使用等温面可以形象地表示温度场内的温度分布。不同温度的等温面绝对不会相交。㈣温度梯度温度差位Δt与沿法线方向两个等温面之间距离Δn的比值的极限叫做温度梯度。㈤热流密度(热流强度)热流密度是在单位时间内，通过等温面上单位

2、面积的热量，单位为W/m2。若单位时间通过等温面上微元面积dF的热量为dQ，则热流密度定义式为：q=dQ/dF104二、传热的基本方式：导热、对流、辐射㈠导热(热传导)1.傅立叶定律均质材料物体内各点的热流密度与温度梯度成正比。热量传递的方向(由高温向低温)和温度梯度的方向(由低温向高温)相反。2.材料的导热系数λ导热系数是表征材料导热能力大小的物理量，单位为W/(m·K)。它的物理意义是，当材料层厚度为lm，材料层两表面的温差为1K时，在单位时间内通过lm2截面积的导热量。各种材料导热系数的大致范围是：建筑材料和绝热材料0.025～

3、3液体0.07～0.7气体0.006～0.6金属2.2～420㈡对流由于引起流体流动的动力不同，对流的类型可分为：1.自由对流：由温度差形成的对流。2.受迫对流：由外力作用形成的对流。受迫对流在传递热量的强度方面要大于自由对流。㈢辐射凡是温度高于绝对零度(0K)的物体都发射辐射能。1.物体对外来辐射的反射、吸收和透射(见图l4—2)。⑴反射系数rh:被反射的辐射能Ir与入射辐射能I0的比值。⑵吸收系数ρh：被吸收的辐射能Iα与入射辐射能I0的比值。⑶透射系数τh：被透射的辐射能Iτ与入射辐射能I0的比值。rh+ρh+τh＝12.白体、

4、黑体和完全透热体⑴白体(绝对白体)：能将外来辐射全部反射的物体，rh＝1。⑵黑体(绝对黑体)：能将外来辐射全部吸收的物体ρh＝1。⑶完全透热体：能将外来辐射全部透过的物体，τh＝1。3.物体表面的辐射本领⑴全辐射力E(辐射本领，全辐射本领)：在单位时间内、从单位表面积上以波长0～∞的全波段向半球空间辐射的总能量，单位：W/m2。⑵单色辐射力Eλ(单色辐射本领)：在单位时间内、从单位表面积向半球空间辐射出的某一波长的能量，单位：W/m2·μm。⑶灰体：物体在每一波长下的单色辐射力与同温度、同波长下黑体的单色辐射力的比值为一常数。一般建筑

5、材料均可看作为灰体。⑷非灰体(选择性辐射体)：物体的单色辐射力与黑体、灰体截然不同，有的只能发射某些波长的辐射能量。⑸黑度ε(辐射率)：灰体的辐射本领Eλ与同温度下黑体的辐射本领Eλ，b的比值。4.辐射本领的计算(斯蒂芬一波尔兹曼定律)5.影响材料吸收率、反射率、透射率的因素材料吸收率、反射率、透射率与外来辐射的波长、材料的颜色、材性、材料的光滑和平整程度有关。材料表面对外来辐射的反射、吸收和透射能力与外来辐射的波长有密切的关系。根据克希荷夫定律，在给定表面温度下，表面的辐射率(黑度)与该表面对来自同温度的投射辐射的吸收系数在数值上相

6、等。物体对不同波长的外来辐射的反射能力不同，对短波辐射，颜色起主导作用；对长波辐射，材性(导体还是非导体)起主导作用。例如，在阳光下，黑色物体与白色物体的反射能力相差很大，白色反射能力强；而在室内，黑、白物体表面的反射能力相差极小。常温下，一般材料对辐射的吸收系数可取其黑度值，而对来104自太阳的辐射，材料的吸收系数并不等于物体表面的黑度。玻璃作为建筑常用的材料属于选择性辐射体，其透射率与外来辐射的波长有密切的关系。易于透过短波而不易透过长波的玻璃建筑具有温室效应。6.辐射换热两表面间的辐射换热量主要与表面的温度、表面发射和吸收辐射的

7、能力、表面的几何尺寸与相对位置有关。辐射换热系数αr取决于表面的温度、表面发射和吸收辐射的能力、表面的几何尺寸与相对位置。三、围护结构的传热过程㈠围护结构的传热过程通过围护结构的传热要经过三个过程(见图14—3)：⑴表面吸热：内表面从室内吸热(冬季)或外表面从室外空间吸热(夏季)。⑵结构本身传热：热量由结构的高温表面传向低温表面。⑶表面放热：外表面向室外空间放热(冬季)或内表面向室内空间放热(夏季)。㈡表面换热热量在围护结构的内表面和室内空间或在外表面和室外空间进行传递的现象称为表面换热。表面换热由对流换热、辐射换热两部分组成。1.对

8、流换热对流换热是指流体与固体壁面在有温差时产生的热传递现象。它是对流和导热综合作用的结果。如墙体表面与空气间的热交换。在建筑热工中，对流换热系数主要与气流的状况、结构所处的部位、壁面状况、热流方向有关。2.表面换热系数和