【正文】 4－ 1 第 四 章 建筑熱濕環(huán)境 —— 形成室內(nèi)熱濕環(huán)境的原因，熱濕負(fù)荷計算方法的原理 4－ 2 第四章 建筑熱濕環(huán)境 學(xué)習(xí)目的： 掌握建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境與外擾和內(nèi)擾之間的關(guān)系以及建筑本身熱特性的影響 太陽輻射對建筑物的作用； 室外溫濕度對建筑熱濕環(huán)境的作用； 建筑熱慣性對建筑熱濕環(huán)境的作用； 各種室內(nèi)熱濕源的作用特性； 掌握負(fù)荷的概念 負(fù)荷與得熱的關(guān)系 常用的負(fù)荷預(yù)測方法原理 是建筑環(huán)境中最重要的部分 4－ 3 與空氣調(diào)節(jié)課程中的負(fù)荷求解部分的區(qū)別 ?空氣調(diào)節(jié)課程 簡單介紹負(fù)荷和得熱之間的關(guān)系，重點(diǎn)介紹 12種現(xiàn)行的負(fù)荷計算方法，要求學(xué)生達(dá)到會算負(fù)荷的程度。 著重 技術(shù)和技巧 的層面 。 ?本課程 著重介紹得熱的產(chǎn)生和負(fù)荷形成的原理，要求學(xué)生對此有非常清晰的概念。對各種負(fù)荷計算方法技術(shù)發(fā)展，著重介紹發(fā)展歷史和原理。本課程更 著重 概念和原理 的層面 ，與技術(shù)發(fā)展相比是相對穩(wěn)定的。 4－ 4 建筑熱濕環(huán)境 知識框架 陰影面外表面得熱 負(fù)荷的定義 負(fù)荷與得熱的關(guān)系 室內(nèi)其他濕源 建筑環(huán)境中的熱濕環(huán)境 典型負(fù)荷計算方法原理介紹 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 傳濕特性及其濕負(fù)荷 非透明體 圍護(hù)結(jié)構(gòu)濕傳遞特性及濕負(fù)荷 冷凝校驗(yàn) 半透明體 室外空氣綜合溫度 墻體 濕傳遞 穩(wěn)定熱特性及得熱 非穩(wěn)定熱特性及得熱 其他形式進(jìn)入室內(nèi)的熱量 冷負(fù)荷與熱負(fù)荷 設(shè)備散熱 照明散熱 人體散熱 空氣滲透得熱 得熱 光學(xué)特性 熱特性 穩(wěn)定計算法 非穩(wěn)定計算法 積分變換法 負(fù)荷與得熱關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式 模擬分析軟件 諧波反應(yīng)法 冷負(fù)荷系數(shù)法 基本原理 4－ 5 1 3 4 5 5 5 5 9 7 1 3 2 2 6 8 1— 氣溫 2— 太陽輻射 3— 室外空氣綜合溫度 4— 熱空氣交換 5— 建筑內(nèi)表面輻射 6— 人體輻射換熱 7— 人體對流換熱 8— 人體蒸發(fā)散熱 9— 室內(nèi)熱源 ? 室內(nèi)熱濕環(huán)境的形成 第 4章 建筑熱濕環(huán)境 4－ 6 基本概念 A: 室外氣象條件 —— 外擾 B: 室內(nèi)發(fā)熱 /濕 /塵量 —— 內(nèi)擾 (照明 、 設(shè)備 、 人體 、 散濕 ) C: 空調(diào)方式 —— 廣義外擾 ◎ 外擾作用方式： ① 熱交換： 太陽輻射 (透明 /半透明體 ) 、 熱傳導(dǎo) (圍護(hù)結(jié)構(gòu) )/（ 對流＋輻射 ） ② 空氣交換 ：空氣滲透 、 空調(diào)送風(fēng) ◎ 內(nèi)擾作用方式： ① 輻射 ② 對流 ③ 蒸發(fā) ★ 空氣狀態(tài)參數(shù) 變化的途徑： ① 對流 ② 空氣直接混合 ③ 蒸發(fā) 熱 ,濕 ,塵源 Vi,Ii,di,?i Vo,Io,do,?o tw Q W G Pqw Pqn I 墻體傳熱 /濕性能 —— 影響內(nèi) /外擾對室內(nèi)空氣環(huán)境的作用 4－ 7 基本概念 得熱 (Heat Gain ?? HG)：某時刻在內(nèi)外擾作用下進(jìn)入房間的總熱量叫做該時刻的得熱。如果得熱 0，意味著房間失去熱量。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過程特點(diǎn)：由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱慣性的存在，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱量與外擾之間存在著衰減和延遲的關(guān)系。 得熱 潛熱 顯熱 輻射得熱 對流得熱 4－ 8 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 非透明體 /穩(wěn)定熱特性及得熱 (1) ?導(dǎo)熱特性： λ—— 墻體導(dǎo)熱系數(shù)， W/mK 100 氣體 ～ Air:～ 液體 ～ Water:～ 建筑材料 ～ 鋼筋混凝土 :～ 金屬 ～ 240 建筑鋼材 20 保溫材料 ＜ 保溫材料其他要求 ： γ≯ 600～ 700kg/m3。 γ↑→?↑；耐壓強(qiáng)度：＞ 4kg/cm2 要點(diǎn) : 空隙率 , λair＜＜ λsolid tout tin λ αout ?W ?N αin 1 2 墻體傳熱模式： 導(dǎo)熱、輻射、對流 聚乙烯泡沫材料：～ 4－ 9 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 非透明體 /穩(wěn)定熱特性及得熱 (1) ?表面輻射特性： 一般建筑內(nèi)墻： ～ ， 鋁箔 ～ 太陽集熱器 αs ↑， 保溫材料 ε↓→常貼鋁箔 ρ、 α、 τ—— 墻體表面反射率 、 吸收率 、 透射率 （ τ =0：非透明體；＜ 1：半透明體 ） αs—— 表面的太陽吸收率 紅磚： ε= αs= 外界 物體 輻射響應(yīng)特性 對外輻射特性 但 1??? ???bCC ?? ?s?? ??? ?Cb—— 黑體輻射系數(shù) ： W/(m2K4) ε—— 表面黑度： 4－ 10 工程上： = f（ 墻表面平整度 ， 室外風(fēng)速 ） =19～ 23 W/(m2K) = f（ 墻表面平整度 ） ≈ W/(m2K) ?表面換熱特性： 441 2 1 2[ ( ) ( ) ] /( )1 0 0 1 0 0w a i ro u t r w a i rTTC t t??? ? ?對流換熱系數(shù)： )Re,( ?Nufo u t c ??輻射換熱系數(shù)： ???? o u to u t co u t ?????? inin cin ??以外墻為例： 非透明體 /穩(wěn)定熱特性及得熱 (2) C12—— 表面 2之間相當(dāng)輻射系數(shù) ， C12= f（ C1, C2 ,相對位置 ） C C2—— 表面 2輻射系數(shù)； —— 表面 1對表面 2的平均角系數(shù) =f(建筑表面相對位置 )—— 表面 1射向表面 2的能量百分比 。 12?αout 輻射 對流 4－ 11 非透明體 /穩(wěn)定熱特性及得熱 (3) 吸 (放 )熱 — 導(dǎo)熱 — 放 (吸 )熱 ?穩(wěn)定傳熱模式： 流體與壁面對流傳熱 以外墻為例： 壁面與壁面輻射傳熱 以外墻為例： 固體間導(dǎo)熱傳熱 并聯(lián)作用 →表面換熱 串聯(lián)作用 )( wou tou t cou t c tq ?? ?? 124412 ])1 0 0()1 0 0[( ?? a i rwo u t TTCq ????????o u to u t co u two u to u to u t tq???? )(qqqq nw ??? ?)( nwq ????? ??并聯(lián)作用 →表面換熱 ??????inin cininninin tq???? )(outc?、inc? —— 內(nèi)、外表面對流放熱系數(shù) ??out、??in —— 內(nèi)、外表面輻射放熱系數(shù) out?、in? —— 內(nèi)、外表面換熱系數(shù) tout tin λ αout ?W ?N αin 1 4－ 12 K0、 R0—— 墻體總傳熱系數(shù) ,總傳熱熱阻 R0=1/K0， K≈f（墻體材質(zhì)） —— GB5017693民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范等 )(11 0 ino u tiniio u tino u t ttKdttq ??????? ???0RttRRRtt ino u tniwino u t ???????tout tin ?多層均質(zhì)墻體 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 非透明體 /穩(wěn)定熱特性及得熱 (4) θW θN 4－ 13 ?封閉空氣間層： 導(dǎo)熱 、 對流 、 輻射同時存在 處理方法： 當(dāng)量導(dǎo)熱 —— 當(dāng)量熱阻 —— 查閱有關(guān)手冊 實(shí)體： d↑→R↑ → 傳熱 ↓ →導(dǎo)熱 ↓ →對流 ↑ 總傳熱 ↑ (對流為主 ) d↑ 空氣間層： 高溫側(cè) 低溫側(cè) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 非透明體 /穩(wěn)定熱特性及得熱 (5) 4－ 14 屋頂 外墻 外窗 (含陽臺透明部分 ) 分戶墻和樓板 底部自然通風(fēng) 的架空樓板 戶門 K≤,D≥ K≤,D≥ 見下表 K≤ K≤ K≤ K≤,D≥ K≤,D≥ 外窗傳熱系數(shù)／Ｗ /(m2K)，表中 r為窗墻面積比 朝向 窗外環(huán)境條件 r ≤ ＜ r ≤ ＜ r ≤ ＜ r ≤ ＜ r ≤ N 最冷月室外平均氣溫 5℃ － 最冷月室外平均氣溫 ≤5℃ － 無遮陽措施 － － － 有外遮陽 (其太陽輻射透射率 ≤20%) 《 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 》 傳熱系數(shù) K/Ｗ /(m2K)和熱惰性指標(biāo) D的控制 4－ 15 JGJ2686 民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 體形系數(shù) ≤ 體形系數(shù)＞ 北緯 ～ 45186。 北緯 ～ 40186。 北緯 ～ 60186。 北緯 ～ 60186。 體形系數(shù) —— 建筑物外表面積與其包圍的體積之比 JGJ 2695民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分） 國內(nèi)外建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的比較 /W/(m2K) JGJ2486 民用建筑熱工設(shè)計規(guī)程 4－ 16 太陽直射輻射 大氣長波輻射 太空散射輻射 對流換熱 地面反射輻射 環(huán)境長波輻射 地面長波輻射 壁體得熱 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 非透明體 /非穩(wěn)定熱特性及得熱 (1) IS IB1 IY1 IB2 IY2 IZ ID IY3 ?非透明體外表面接受熱輻射： 4－ 17 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 非透明體 /非穩(wěn)定熱特性及得熱 (1) 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面熱作用 YBDSZ IIIII 、LS QII ??? ??室外空氣對流換熱： )( woutoutd tq ?? ???外表面接受熱輻射： IS IB1 IY1 IB2 IY2 IZ ID YBDSZS QIII ?????? )(??外表面得熱： )( )( )(wZoutoutLoutSwoutoutLSwoutouttQItQItq??????????????????????????短波輻射 長波輻射 大氣長波輻射 建筑對外界的有效長波輻射 4－ 18 o u tLo u to u tZQItt??? ??? td(I) td(I) tout tz 當(dāng)量空氣溫度 + = 室外空氣溫度 室外空氣綜合溫度 ?室外空氣綜合溫度： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞特性及其得熱 非透明體 /非穩(wěn)定熱特性及得熱 (2) 60℃ ！ 35℃ ！ 如果忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周圍物體之間