笔记-建筑物理与建筑设备

笔记-建筑物理与建筑设备内容摘要：

感觉 300G超大一级注册建筑师备考资料网盘 23823724 密码： dkdkdk 交流 ： 352500 11 室内热环境对人体的影响主要表现在人的冷热感。 人体的冷热感取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热量之间的平衡关系。 当 △ q＝ 0，体温恒定不变； △q ＞ 0，体温上升； △ q＜ 0，体温下降。 热舒适是指人对环境的冷热程度感觉满意，不因冷或热感到不舒适。 满足热舒适的条件是： ⑴ 必要条件： △ q＝ 0； ⑵ 充分条件：皮肤温度处于舒适的温度范围内，汗液蒸发率处于舒适的蒸发范围内。 室内热环境可分为舒适、可以忍受和不能忍受三种情况，只有采用充分空调设备的房间才能实现舒适的要求。 ㈢ 室内热环境的评价方法 使用 室内空气温度 作为热环境评价指标。 对冬季采暖的室内设计温度，规范规定 居住建筑为 18℃ ，托幼建筑为 20℃。 有效温度 ET(Effective Temperature)是依据 半裸的人与穿夏季薄衫的人 在一定条件的环境中所反应的瞬时热感觉作为决定各项因素综合作用的评价标准， 是室内气温、相对湿度和空气速度在一定组合下的综合指标。 缺陷是没有考虑热辐射变化的影响，在评价环境时有时难免出现一定的偏差。 PMV(Predicted Mean Vote)指标是全面反映室内各气候要 素 （ 室内空气温度、湿度、速度、壁面平均辐射温度、人体活动强度、衣服热阻 ） 对人体热感觉影响的综合评价方法。 PMV指标系统，将人体的热感觉划分为 7个等级 如下： +3 +2 +1 0 1 2 3 热 暖 稍暖 舒适 稍凉 凉 冷 第三节 建筑围护结构的传热原理及计算 一、稳定传热 在稳定温度场中所进行的传热过程称为稳定传热。 ㈠ 一维 稳定传热的特点 热流强度处处相等 ； 平壁内部各界面温度分布呈直线关系。 ㈡ 通过平壁的稳定导热 ㈢ 通过平壁的稳定传热 ⑴ 传热阻 R0 传热阻是 热量从平壁一侧空间传至另一侧空间时所受到的总阻力 ，在稳定传热条件下的一个重要的热工300G超大一级注册建筑师备考资料网盘 23823724 密码： dkdkdk 交流 ： 352500 12 性能指标，单位： (m2178。 K)/W。 ⑵ 传热系数 K0 传热系数为当 围护结构两侧温差为 1K(1℃) 时，在单位时间内、通过单位面积的传热 量。 用传热系数也能说明围护结构在稳定传热条件下的热工性能，单位： W/(m2178。 K)。 K0＝ 1/R0 ㈣ 封闭空气间层的热阻 封闭 空气间层 的传热过程与固体材料层内的不同，它实际上是在一个有限空间内的两个表面之间的热转移过程， 包括 对流换热 、 辐射换热 ，而非纯导热过程，所以封闭空气间层的热阻与间层厚度之间不存在成比例的增长关系。 ① 间层表面温度、 ② 间层厚度、 ③ 间层放置位置 (水平、垂直或倾斜 )、④ 热流方向 、 ⑤ 间层表面材料的辐射系数。 ㈤ 平壁内的温度分布 在稳定导热中，温度随距离的变化为一次函数，所以 同 一材料层内的温度分布为直线， 直线的斜率 与材料层的 导热系数 成 反比。 在由多层材料构成的平壁内，温度的分布是由多条直 线组成的一条折线。 二、周期性不稳定传热 ㈠ 周期性不稳定传热 当外界热作用 (气温和太阳辐射 )随时间呈现周期性变化时，围护结构进行的传热过 程为周期性不稳定传热。 ㈡ 简谐热作用 (见图 l4— 8) 简谐热作用指当温度随时问的正弦 (或余弦 )函数作规则变化时围护结构所受到的热作用。 一般用余弦函数表示。 ㈢ 相对温度 ： 相对于某一基准温度的温度，单位为 K或 ℃。 ㈣ 平壁在简谐热作用下的传热特征 平壁在简谐热作用下的三个基本传热特征 ： 、平壁表面温度和内部任一截面处的温度都是同一周期的简谐波动。 到平壁内部，温度波动的 振幅逐渐减小 ，这种现象叫做 温 度波的衰减。 ，温度波动的相位逐渐向后推进，这种现象叫 温度波的相位延迟。 或者说 温度波出现最高温度的时间向后推迟。 温度波在传递过程中出现的衰减和延迟现象，是由于在平壁升温和降温的过程中，材 料的 热容作用 和热量传递中材料层的 热阻作用 造成的。 ㈤ 简谐热作用下材料和围护结构的热特性指标 S 材料的蓄热系数：当某一均质半无限大物体一侧受到简谐热作用时， 迎波面 (受到热作用的一侧表面 )上接受的 热流振幅 与该表面温度波 动的 振幅比。 它是表示半无限大物体在简谐热作用下，直接受到热作用的一侧表面，对谐波热作用敏感程度的一个特性指标。 在同样的周 期性热作用下， 材料的蓄热系数越大，表面温度波动越小，反之波动越大。 通常建筑材料的 S值为 热作用周期为 24小时 的蓄热系数 ，用 S24表示。 D 材料层的热惰性指标：表示具有一定厚度的材料层受到波动热作用后，波动剧烈程度的一个指标，它表明了 材料层抵抗温度波动的能力。 表征围护结构对周期性温度波在其内部衰减快慢程度。 ⑴ 均质材料层的热惰性指标 1)单层结构 2)多层结构： 由多层材料构成的围护结构的热惰性指标为各层材料热惰性指标之 和。 ⑵ 组合壁的热惰性指标 组合壁的热惰性指标由平均热阻和平均蓄热系数确定。 300G超大一级注册建筑师备考资料网盘 23823724 密码： dkdkdk 交流 ： 352500 13 对有限厚度的单层或多层平壁，当材料层受到周期波动的热作用时，其表面的温度波动，不仅与本层材料的蓄热系数有关，还与边界条件有关，即在顺着温度波前进的方向，其后与该材料层接触的另一种材料的热阻、蓄热系数或表面的热转移系数有关。 为此， 对有限厚度的材料层，使用材料层表面的蓄热系数表示各材料层界面处热流的振幅与表面温度波的振幅比，从本质上说，材料层表面的蓄热 系数的定义与材料的蓄热系数的定义是相同的。 当某层材料的热惰性指标 D≥1 时，材料层表面的蓄热系数可近似按该层材料的蓄热系数取值，即 Y=S。 ㈥ 温度波的振幅衰减和相位延 迟 ⑴ 总衰减度 (总衰减倍数 )γ 0 总衰减度：室外温度谐波的振幅与由其引起的平壁内表面温度谐波的振幅比。 ⑵ 总相位延迟 φ eif 总相位延迟：在室外温度谐波作用下，平壁内表面出现最高温度值时的相位与室外温度谐波出现最高温度值时的相位差。 ⑶ 总延迟时间 ζ 0 总延迟时间：在室外温度谐波作用下，平壁 内表面出现最高温度值的时间与室外温度谐波出现最高温度值的时间差。 在建筑热工设计中，更习惯于 用 总延迟时间 评价围护结构的热稳定性。 ⑴ 室内温度谐波传至平壁内表面的衰减度 γ i 室内温度谐波传至平壁内表面的衰减度：室内空气温度谐波的振幅与由其引起的平壁内表面温度谐波的振幅比。 ⑵ 室内温度谐波传至平壁内表面的相位延迟 φ iif 室内温度谐波传至平壁内表面的相位延迟：在室内温度谐波的作用下，平壁内表面出现最高温度值时的相位与室内温度谐波出现最高温度值时的相位差。 ⑶ 室内温度谐波传至平壁内表面的延迟时间 ζ if 室内温度谐波传至平壁内表面的延迟时间：在室内温度谐波作用下，平壁内表面出现最高温度值的时间与室内温度谐波出现最高 温度值的时间差。 该延迟时间与相位延迟的关系为： 当围护结构的构造设计完成后，即可根据组成围护结构各材料层的厚度、材料的热阻、材料的蓄热系数计算出围护结构的衰减度、相位延迟和延迟时间。 第四节 围护结构的保温设计 一、建筑保温综合处理的基本原则 ㈠ 充分利用太阳能； ㈡ 防止冷风的不利影响； ㈢ 选择合理的建筑体形和平面形式； ㈣ 使房间具有良好的热特性与合理 的供热系统。 二、围护结构的保温设计 外墙、屋顶、直接接触室外空气的楼板和不采暖楼梯间的隔墙等围护结构，应进行保温验算。 围护结构的保温验算是在稳定传热条件下进行的，评价围护结构保温性能的主要指标是 传热阻 R0或 传热系数 K0。 ㈠ 最小传热阻的确定 (低限热阻 ) ti 一般工业与 民用建筑 ti＝ 18℃ ；高级居住建筑、医疗、福利、托幼建筑 ti＝ 20℃。 [Δ t] n 当所设计的围护结构的外表面不直接与室外空气接触时所进行的温差修正。 t0 考虑到室内外空气温度实际上存在着不同程度的波动，围护结构的热稳定性对维持室内温度的稳定有十分重要的作用，因此，室外计算温度 t0的取值应根据围护结构热惰性指标 D值的大小按级别进行调整，使得围护300G超大一级注册建筑师备考资料网盘 23823724 密码： dkdkdk 交流 ： 352500 14 结构的保温性能能够达到同等的水平。 (如居住建筑、医疗、托幼建筑、办公楼、学校 )外墙，如使用轻质材料或内侧复合轻质材料时，最小传热阻还须进行附加修正。 轻质外墙最小传热阻的附加值 表 l45 类 型 连续供热 间歇供热 密度为 800～ 1200kg/m3的轻骨料混凝土单一墙体 15％～ 20％ 30％～ 40％ 密度为 500～ 800kg/m3的轻混凝土单一墙体； 外侧为砖或混凝土，内侧复合轻混凝土的墙体 20％～ 30％ 40％～ 60％ 平均密度 ＜ 500kg/m3的轻质复合墙体； 外侧为砖或混凝土，内侧复合轻质材料 (如岩棉、玻璃棉、石膏板等 )墙体 30％～ 40％ 60％～ 80％ ㈡ 围护结构的保温设计 ⑴ 围护结构的传热阻 须 ≥ 最小传热阻： R0≥R 0,min ⑵ 寒冷和夏热冬冷地区设置集中采暖的居住建筑和公共建筑 (医 院、托幼、办公 楼、学校等 )，当围护结构热惰性指标低于 Ⅱ 型时，应对其屋顶和东、西外墙进行夏季隔热验算，该处围护结构的传热阻 须 ≥ 最小传热阻和夏季隔热要求的传热阻中的大者。 ⑶ 应该符合国家有关节能标准的要求。 ⑴ 设计计算：根据要求计算围护结构所需要的保温材料 层的厚度。 ⑵ 校核计算：已有围护结构保温构造方案，验算是否符合保温设计的要求。 ㈢ 绝热材料 绝热材料 是指导热 系数 λ ＜ (m178。 K) 且能用于绝热工程的材料。 ⑴ 密度 ： 一般 情 况下，密度越大，导热系数也越大 ， 但某些材料存在着 最佳密度的界限 ，在 最佳密度下，该材料的导热系数最小。 ⑵ 湿度 ： 绝热材料的湿度增大，导热系数也随之增大。 ⑶ 温度 ： 绝热材料的导热系数随温度的升高而增大。 一般在高温或负低温的情况下才考虑其影响。 ⑷ 热流方向 ： 对各 向异性材料 (如木材、玻璃纤维 )， 平行于热流方向时，导热系数较大；垂直于热流方向时，导热系数较小。 对导热系数影响最大的因素 是材料的 密度 、 湿度。 选择保温材料时，不仅需要考虑材料的热物理性能，还应该了解材料的强度、耐久性、耐火 、耐侵蚀性，以及使用保温材料时的构造方案、施工工艺、材料的来源和经济指标等。 ㈣ 围护结构保温构造方案 ⑴ 单设保温层； ⑵ 使用封闭的空气间层或带铝箔的封闭空气间层； ⑶ 保温层与承重层合二为一； ⑷ 复合构造。 ⑴ 内保温：保温层在承重层内侧； ⑵ 中间保温：保温层在承重层中间； ⑶ 外保温：保温层在承重层外侧。 保温层的位置的正确与否对结构及房间的使用质量、结构造价、施工和维持费用都有 重大影响，必须予以足够的重视。 300G超大一级注册建筑师备考资料网盘 23823724 密码： dkdkdk 交流 ： 352500 15 外保温方案的优点 ： ① 保护主体结构，降低温度应力起伏，提高结构的耐久性 ； ② 对结构及房间的热稳定性有利 ； ③ 对防止和减少保温层内部产生水蒸气凝结有利 ； ④ 减少热桥处的热损失，防止热桥内表面结露 ； ⑤ 有利于旧房的节能改造。 注意，外保温方案的一些优点是有前提的。 例如，只有规模不太大的建筑 (如住宅 )外保温能够提高结构及房间的热稳定性，而在建筑内部有大量热容量的结构 (隔墙、柱 )和参与调节的设备时，外保温的蓄热作用就不太明显了。 三、外窗、外门和地面的保温设计 ㈠ 窗的保温 窗的特点是其 传热阻小 (传热系数大 )。 如 单层金属窗的传热系数约为一砖墙的 3倍。 窗的热损失在建筑物的总热损失中所占比重甚大。 窗的传热系数是 包括了窗框、玻璃 、 空气渗透综合作用 的结果。 对于居住和公共建筑窗户的传热系数，应该满足表 l46 所示的国家标准《建筑外窗保温性能分级及其监测方法》 (GB 8484)的要求。 对窗户传热系数的要求 表 146 地 区 朝 向 保温性能等级 传热系数 K[W/(m2178。 K)] 严寒地区 各向窗户 ≥ Ⅱ级 ≤ 寒冷地区 各向窗户 北 向 ≥ Ⅴ 级 宜Ⅳ级 ≤ ≤ 窗户保温性能分级 表 14。