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建筑设计理论第二章建筑物理环境基础

材料的蓄热系数越大,温度波动受室外热量影响的幅度越小,材料的热稳定性 越好。
蓄热系数取决于导热系数、比热、密度 及热流波动的周期。
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
2)建筑热工设计分区
分区名称
分 主要指标
严寒地区 最冷月平均温度≤-10 C
寒冷地区 最冷月平均温度-10~0 C
区指 标
辅助指标 日平均温度≤5 C的天数
建筑设计理论 第二章建筑物理环境基础
建筑物理环境是指建筑室内空间与人体相关的各个物理要素的 总和,它包括建筑热环境、建筑声环境和建筑光环境三部分内容。
建筑物理的主要思想是“以人为本”,体现建筑的功能要求和 建筑人文理念。为了达到这一目的,就不可避免地向自然环境索 取更多的能源,并向环境排放更多的废弃物和无序能量,这就可 能带来严重的环境问题,破坏人与环境的和谐关系。
a、稳定传热
室内外空气温度都不随时间变化,通过维护结
构的传热过程称为稳定传热。
单层平壁导热:
条件:厚度为d,且宽高尺寸比厚度大得多
(即进行一维传热),设内、外表面温度为T i,T e
均不随时间变化(稳定传热)。
1、公式:
QTi TeF
d
Q ——— 总导热量,J或(w·h)
F ——— 垂直于热流方向的平壁的表面积,㎡
和对流辐射向室外散热 7、空气渗透和通风带走热量 8、地面传热。 9、室内水分蒸发,带走的热量(潜热) 10、致冷设备吸热。
热环境舒适的条件:1+2+3+4+5=6+7+8+9+10 即热能平衡
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
对流 辐射
吸热
对流 辐射
导热
放热
导热
热空气
围护结构
冷空气
2.1建筑热环境
常温常压下空气为: 0.029 W/(m·K)
b、液体的导热系数次之:0.07~0.7 W/(M·K)
水在常温常压下为:0.58 W/(m·K)
c、金属导热性能最大:2.2~420 W/(M·K)
例:建筑钢材:58.2 W/(m·K)
绝大部分建筑材料λ值均小于金属,介于0.03 ~ 3.5 W/(m·K)工程把
≥145天 日平均温度≤5 C的天
数90~145天
设计要求
必须充分满足冬季保温要求, 一 般可不考虑夏季防热
应满足冬季保温要求,部分地 区兼顾夏季防热
夏热冬冷 地区
最冷月平均温度0~10C, 最热月平均温度25~30 C
日平均温度≤5C的天数 0~90天,日平均温度 2、构成室内环境的其他因素:
温湿度、声音、亮度、视觉环境等
室内环境质量 与疲劳感
3、人自身对室内环境质量的要求:
被动性 ---- 久居兰室,不闻其香
主动性 ---- 将自然引入室内
4、室内环境设计的目的:舒适性(以人为本)
5、如何保障设计结果的实施:对室内各环境进行模拟测试及研究
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
(b)热惰性指标:符号D
DSR
热惰性指标取决于材料本身的热阻R和蓄热系数s,由多层材料的热惰性指
标由各层材料的热惰性指标相加而得。 热惰性指标越大,说明温度在材料S 层2中Tc衰减越大,围护结构的热稳定性越
好。一般建筑的D值均应大于1。 蓄热系数:符号s,单位 W/(㎡·K) 通过表面的热流波动的振幅与表面温度的波幅之比表示材料的蓄热系数。
λ≤0.3 W/(m·K) 的材料为保温材料。(如矿棉、泡沫塑料、珍珠岩、蛭石等)
各种材料或物质的导热系数大小与材质、材料干密度、材料含湿量有关,还
与当时环境的压力、温度有关。
传热阻:热量通过平壁时遇到的阻力,是平壁抵抗热量通过的能力。符号为
R,单位㎡·K/W ,
Rd
2.1建筑热环境
物质 空气(常温常压下) 聚苯乙烯泡沫塑料板
胶合板 水(常温下)
灰砂砖砌体 钢筋混凝土 门窗铝合金
建筑物理环境基础
导热系数W/(m ·K) 0.029 0.042 0.17 0.58 1.1 1.74 162
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
b、非稳定传热 无论是室外或室内,围护结构受到的环境作用都在随时间变化,围护结构
内部的温度和通过围护结构的面积热流量也随之发生变化,这种传热过程叫 不稳定传热。
1999.6.23,国际建协大会在北京召开,通过了《北京宪
章》,提出环境、可持续发展、能源危机等。
人类在满足自身需要的同时,不能剥夺后代满足他们需求的权 力,这就是“可持续发展”战略的主要思想。
为了保护环境,必须树立和增强环境意识,在城市规划和建筑 设计中,尽量利用自然条件改善建筑物理环境,采取先进的科学 技术措施,创建环保型节能建筑物和构筑物。
通常,室内外空气温度是呈现周期性变化的,如日气温以24X3600s为周期 的变化、年气温以12个月为周期的变化等,而它所引起的围护结构传热过程 也是呈现周期性的变化,这就是周期性不稳定传热。
建筑热工的设计研究实践中所涉及到的不稳定传热大都是周期性的不稳定 传热。 (a)室外综合温度
夏季建筑物各个朝向室外综合温度由大到小次序为:水平面》东西向》南向》 北向。这表明,夏季建筑防热设计应优先考虑屋顶防热和防东、防西。
τ ——— 导热时间,h
λ ——— 材料的导热系数,W/(m·K)
建筑物理环境基础
Q
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
导热系数λ:说明稳定导热条件下材料导热性能的重要指标。
物理意义:在稳定传热状态下当材料厚度为1m,而表面的温差为1℃时,在
一小时内通过1㎡截面积的热量。
a、气体导热系数最小:0.006~0.6 W/(m·K)
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
建筑热环境的主要内容有建筑保温、建筑防潮、建筑防热、建筑 中的太阳能利用等。通过合理的设计,以创造可持续发展的人居环 境。
1、建筑热环境基础 1)建筑传热学基础 传热的基本方式为传导、对流和辐射三种。
导热:温度不同的物体直接接触时而发生的热运动。 对流:指依靠流体各微团分子的宏观相对位移把热量由一处传递到
另一处的现象。 辐射:依靠物体表面向外发散热射线来传递能量的现象。
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
建筑得热: 1、通过墙和屋顶的太阳辐射得 热(热能从外表面——内表面 ——室内) 2、通过窗户的太阳直接辐射热 3、居住者人体散热 4、电灯与其它设备散热 5、采暖设备散热
建筑失热: 6、通过外围护结构的传导
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