中国地质大学 建筑热湿环境04.ppt

第四章 建筑热湿环境 建筑热湿环境是如何形成的? 是建筑环境中最重要的内容 主要成因是外扰和内扰的影响和建筑本身的热工性能 外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿度 内扰：室内设备、照明、人员等室内热湿源 建筑环境中最重要的部分 主线： 1.建筑物理因素－－热湿环境的形成。 2.影响因素对热湿环境的定量影响－－负荷计算。 3.人体对热湿环境的反应－－室内热湿环境的标准。 4.从人体生理学，心理学－－热湿环境的评价。 4.1影响室内热环境的物理因素 太阳辐射与室外空气综合温度 最重要的热扰：太阳辐射 1.大气透明度 考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于在室外气温上增加了一个太阳辐射的等效温度值。是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。 如果考虑围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射： 如果忽略围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射： 不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而白色表面可以反射几乎90％的可见光。 围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率就越高，反射率越低。 太阳辐射在玻璃中传递过程 玻璃对辐射的选择性 太阳辐射在玻璃中传递过程 阳光照射到单层半透明薄层时，半透明薄层对于太阳辐射的总反射率、吸收率和透过率是阳光在半透明薄层内进行反射、吸收和透过的无穷次反复之后的无穷多项之和。 太阳辐射在玻璃中传递过程 阳光照射到双层半透明薄层时，还要考虑两层半透明薄层之间的无穷次反射，以及再对反射辐射的透过。 假定两层材料的吸收百分比和反射百分比完全相同，两层的吸收率相同吗？ 低透low-e玻璃 将具有低发射率、高红外反射率的金属（铝、铜、银、锡等），使用真空沉积技术，在玻璃表面沉积一层极薄的金属涂层，这样就制成了 Low-e (Low-emissivity) 玻璃。对太阳辐射有高透和低透不同性能。 玻璃窗的种类与热工性能 不同结构的窗有着不同的热工性能 U即传热系数Kglass 气体夹层和玻璃本身均有热容，但较墙体小。 玻璃窗的种类与热工性能 窗框型材有木框、铝合金框、铝合金断热框、塑钢框、断热塑钢框等；玻璃层间可充空气、氮、氩、氪等或有真空夹层；玻璃层数有单玻、双玻、三玻等，玻璃类别有普通透明玻璃、有色玻璃、低辐射(Low-e)玻璃等；玻璃表面可以有各种辐射阻隔性能的镀膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在两层玻璃之间的空间中架一层对近红外线高反射率的热镜膜。 玻璃窗的种类与热工性能 我国 民用建筑最常见的是铝合金框或塑钢框配单层或双层普通透明玻璃，双层玻璃间为空气夹层，北方地区很多建筑装有两层单玻窗。 商用建筑有采用有色玻璃或反射镀膜玻璃。 发达国家 寒冷地区的住宅则多装有充惰性气体的双玻窗 商用建筑多采用高绝热性能的low-e玻璃窗。 基本概念 围护结构的热作用过程：无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形式包括对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。 得热(Heat Gain ?? HG)：某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热。如果得热0，意味着房间失去热量。 围护结构热过程特点：由于围护结构热惯性的存在，通过围护结构的得热量与外扰之间存在着衰减和延迟的关系。 第一节 影响室内热环境的物理因素 太阳辐射在玻璃中传递过程 3.大气长波辐射和晚间有效辐射 围护结构外表面与环境的长波辐射换热QL包括大气长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面的长波辐射。如果仅考虑对天空的大气长波辐射和对地面的长波辐射，则有： 白天有天空辐射吗？ 试算一个夜间的室外空气综合温度是多少？ 通过围护结构的显热得热 4.1.2 通过非透明围护结构的热传导 由于热惯性存在，通过围护结构的传热量和温度的波动幅度与外扰波动幅度之间存在衰减和延迟的关系。衰减和滞后的程度取决于围护结构的蓄热能力。 数学模型 非均质板壁的一维不稳定导热过程： 边界条件： t (x,0 ) = f (x) 其中内表面长波辐射： 数学模型 利用室外空气综合温度简化外边界条件： 实际由内表面传入室内的热量为： 这部分热量将以对流换热和长波辐射的形式向室内传播。只有对流换热部分直接进入了空气。 数值解结果 板壁各层温度随室外温度的变化 2、通过非透明围护结构的得热 板壁内表面温度同时受室内气温、室内辐射热源和其它表面的温度影响 气象和室内气温对板壁传热量的影响比较容易确定和求得。 内表面辐射对传热量的影响较复杂，涉及角系数和各表面温度。 内表面辐射如何影响板壁的传热？ 通过非透明围护结构的得热 ??内表面辐射导致的传热量差值 将