第一章 建筑热工学基础知识.ppt

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1、建筑物理2010年9月第一篇建筑热工学我对于建筑的定义，一是为了宗教仪式的需要，另一方面是为了保持体温的需要。——汉斯.霍莱茵建筑热工学的形成为热工学形成奠定基础的是：发明于十八世纪初的蒸汽供暖设备。到了十九世纪末，开始研究建筑围护结构和环境相互作用的传热机理，以及房屋的保温措施。二十世纪以来，为了解决采暖房屋的热平衡问题，提出了稳定传热和非稳定传热的计算方法，还研究出了材料导热性能测定的方法。在以上研究的基础上，就逐渐形成了建筑热工学。建筑热工学的任务介绍建筑热工学原理，论述如何通过建筑规划和设计上的相应措施，有效地防

2、护和利用室内外热湿作用，合理地解决房屋的保温、防热、防潮、节能等问题，以创造良好的室内热环境并提高围护结构的耐久性。建筑热工学的内容主要包括：工业与民用建筑的热工设计，包括建筑保温设计、防潮设计、防热设计和建筑节能设计以及建筑日照设计等。建筑热环境室外热湿作用室内热湿作用太阳辐射空气的温湿度风、雨、雪等空气温湿度生产和生活发生得热量与水分等第一章建筑热工学基础知识第一节建筑中的传热现象第二节围护结构传热基础知识第三节湿空气的物理性质第四节室内热环境第五节室外热环境第一节建筑中的传热现象由于冬夏两季热量传递特征不同，因而围

3、护结构的热工对策也不同。围护结构的热工设计不仅仅是简单地增厚墙体或提高保温性能，而是要根据建筑物室内外的热量传递状况，传热部位以及建筑结构形式结合当地室外气候特征，采取不同的措施和处理方法。第一节建筑中的传热现象导热对流辐射建筑中传热现象的种类第一节建筑中的传热现象导热是指同一物体内部或相接触的两物体之间由于分子热运动，热量由高温处向低温处转换的现象。对流传热是指流体之间、流体固体之间发生相对位移时所产生的热量交换现象。辐射传热是指热量以电磁波的形式把热量由一个物体传向另一个物体的现象。第一节建筑中的传热现象第二节围护结

4、构传热基础知识一、导热导热是指物体中有温差时由于直接接触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程。（在固体、液体和气体中都存在导热现象，但在不同的物质中导热的机理是有区别的。）（1）在气体中是通过分子做无规则运动时互相碰撞而导热；（2）在液体中是通过平衡位置间歇移动的分子振动引起的；（3）在固体中，除金属外，都是由平衡位置不变的质点振动引起，在金属中，主要是通过自由电子的转移而导热。（纯粹的导热现象仅发生在理想的密实固体中）第二节围护结构传热基础知识1）温度场温度梯度热流密度温度场：在某一时刻物体内各点的温度分布。热量传递

5、与物体内部温度的分布密切相关。温度t是空间坐标x、y、z和时间τ的函数即：t=f(x、y、z、τ）不稳定温度场：温度分布随时间而变稳定温度场：温度分布不随时间而变一维温度场：温度只沿x一个坐标轴发生变化t＝f（x）第二节围护结构传热基础知识温度梯度等温面：温度场中同一时刻有相同温度各点连成的面。温度梯度：温度差△t与沿法线方向两等温面之间距离△n的比值的极限。第二节围护结构传热基础知识热流密度（q）导热不能沿等温面进行，但必须穿过等温面。热流密度(q）：单位时间内，通过等温面上单位面积的热量。等温面上单位面积为dF(m2

6、)，单位时间内通过的热量为dQ(w)如果热流密度在面积F上均匀分布则热流量为右式。第二节围护结构传热基础知识2）傅立叶定律傅立叶定律内容：匀质材料内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比。或：一个物体在单位时间、单位面积上传递的热量于在其法线方向的温度变化率成正比。用公式表示：q－单位时间、单位面积上通过的热量，又称热流密度或热流强度－等温面温度在其法线方向上的变化率叫温度梯度λ－表示材料导热能力的系数，称导热系数（负号是因为热流有方向性，是以从高温向低温方向流动为正值;温度也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。第二节围

7、护结构传热基础知识3）导热系数导热系数：指温度在其法线方向的变化率（温度梯度）为1℃/m时，在单位时间内通过单位面积的导热量。导热系数大，表明材料的导热能力强。）其物理意义：在稳定传热状态下当材料厚度为1m两表面的温差为1℃时，在一小时内通过1m2截面积的导热量。材料导热系数表达图第二节围护结构传热基础知识导热系数各种物质的导热系数，均由试验确定。以金属的导热系数最大，非金属和液体次之，气体最小。各种材料的λ值大致范围是：气体为0.006~0.6；液体为0.07~0.7；建筑材料和绝热材料为0.025~3；金属为

8、2.2~420。导热系数小于0.25的材料叫隔热材料（绝热材料），如石棉制品，泡沫混凝土，不流动的空气等。影响导热系数数值的因素：物质的种类（液体、气体、固体）、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。其中主要影响因素是密度和湿度。第二节围护结构传热基础知识二、对流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