柳孝图《修建物理》（第3版）条记和课后习题详解第1篇　修建热工学修建热工学的任务是依照修建热工原理，叙述通过计划和修建设计手段，防护或使用室内外气候因素，解决衡宇的日照、保温、隔热、通风、防潮等问题，缔造良好的室内气候情况并提高围护结构的耐久性。第1章　室内外热情况1.1　温习条记一、室内热情况1．室内热情况组成要素（1）室内热情况主要由室内气温、湿度、气流及壁面热辐射等因素综合而成。

（2）种种室内微气候因素的差别组合，会形成差别的室内热情况。2．人体热平衡与热舒适（1）热舒适热舒适是指人们对所处室内气候情况满足水平的感受。人体对周围情况的热舒适水平主要反映在人的冷热感受上。

（2）热平衡人们在某一情况中感应热舒适的须要条件是：人体内发生的热量与向情况散发的热量相等，即保持人体的热平衡。人体与情况之间的热平衡关系可用下列公式表现：△q=qm±qc±qr－qw式中 qm—人体产热量，W／m2；qc—人体与周围空气之间的对流换热量，W／m2；qr—人体与情况间的辐射换热量，W／m2；qw—人体蒸发散热量，W／m2；△q—人体得失的热量，W／m2。

从上式看出，人体与周围情况的换热方式有对流、辐射和蒸发三种，换热的余量即为人体热负荷△q。△q值与人们的体温变化率成正比当△q>0时，体温将升高；当△q<0时，体温将降低。当△q=0，人体新陈代谢产热量正好与人体在所处情况的热交流量处于平衡状态。

当到达热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25％～30％，辐射散热量占45％～50％，呼吸和无感受蒸发散热量占25％～30％时，人体才气到达热舒适状态，能到达这种适宜比例的情况即是人体热舒适的充实条件。3．人体热平衡的影响因素（1）人体新陈代谢产热量qm①qm主要决议于人体的新陈代谢率及对外作机械功的效率。

②单元时间内人体新陈代谢所发生的能量，称为新陈代谢率，通常用符号m表现，单元为W/m2（人体外貌积），1met=58.2W／m2。③新陈代谢率的数值随人的运动量而异，人体新陈代谢历程释放出的能量有时部门用来对外作机械功，大部门则转化为人体内部的热量，即人体新陈代谢产热量。

（2）对流换热量qc①是当着衣体外貌与周围空气间存在温度差时的热交流值，取决于着衣体外貌和空气间的温差、气流速度以及衣着的热物理性质。②人体皮肤的温度并非匀称一致，也会受到情况因素的影响。a．当人体平均皮肤温度高于空气温度时，则qc为负值，人体向周围空气散热，且气流速度愈大，散热愈多；b．当空气温度高于人体平均皮肤温度时，则qc为正值，人体从空气中得热，成为人体对流附加热负荷，且气流速度愈大，得热愈多。

③气流速度对人体的对流换热影响很大，至于人体是散热还是得热，则取决于空气温度的崎岖。④在人体与周围空气的对流换热中，人体所着服装会有影响。

衣服的热阻越大，则对流换热量越小。（3）辐射换热量qr是在着衣体外貌与周围情况外貌间举行并取决于两者温度、辐射系数、相对位置以及人体的有效辐射面积。①当人体温度高于周围外貌温度时，人体失热，qr为负值；②反之，人体得热，qr为正值。（4）人体的蒸发散热量qw是由无感蒸发散热量与有感的显汗蒸发散热量组成。

①无感的蒸发通过肺部呼吸和皮肤的隐汗蒸发举行，属于无显着感受的生理现象。皮肤的隐汗散热，由皮肤水分扩散引起，取决于皮肤外貌和周围空气的水蒸气压力差。②有感的显汗蒸发散热量是指靠皮下汗腺排泄的汗液蒸发来散热。

散热量的巨细决议于排汗率。③人体靠有感的汗液蒸发散失的热量，在整个皮肤外貌100﹪为汗液湿透时，达最大值。它与空气流速、从皮肤外貌经衣服到周围空气的水蒸气压力漫衍、衣服对蒸汽的渗透阻等因素有关。4．室内热情况综合评价（1）有效温度（ET）是依据半裸的人和穿夏季薄衫的人，在一定条件的情况中所反映的瞬时热感受，是决议各项因素综互助用的评价尺度。

（2）热应力指数（HSI）即人体所需的蒸发散热量与室内情况条件下最大可能的蒸发散热量之比，多用于评价夏季热情况状况，一般用百分比表现，即：静业学习网式中 qreq－人体所需的蒸发散热量，其值由人体的热平衡方程而定，即：qreq=qm±qc±qrqmax－最大可能的蒸发散热量，其值决议于室内空气湿度、气流速度以及人体衣着等因素。（3）预计热感受指数（PMV）①房格尔的热舒适方程式静业学习网注：气温ti、相对湿度φi、情况外貌平均辐射温度、气流速度υi、新陈代谢率m、皮肤平均温度、汗液蒸发率qsw、所着衣服热阻Rcl。②品级PMV值按人的热感受分为很热、热、稍热、舒适、稍冷、冷、很冷七个品级（图1-1）。

PMV在－0.5～0.5规模 内为室内热舒适指标。泉源：静业学习网图1-1 PMV－PPD曲线图③特殊情况如果身体某一部门暖而另一部门冷，就会感受不舒适。

例如：对流冷、差池称热辐射、垂直温差、暖或冷地板。（4）心理适应性模型①Brager等提出了三种适应性模型：生理适应性、行为适应性以及心理适应性。

②心理适应性模型是解释自然通风修建中实际观察效果和PMV预测效果差别的主要原因。室内热中性温度和室外月平均气温之间的关系是：tic=17.8+0.31te式中 tic—室内热中性温度（室内热舒适温度），℃。te—室外月平均温度，℃。

③适应性模型以热中性温度为中心，以90％的人可接受舒适温度变化规模为5℃和80％的人可接受舒适温度变化规模为7℃来界说自然通风修建的热舒适温度区。5．室内热情况的影响因素（1）室外气候因素修建物基地的气候因素，通过修建物的围护结构、外门窗及各种开口，直接影响室内的气候条件。（2）热情况设备的影响这里所说的热情况设备是指以改善室内热情况为主要功效的设备。（3）其它设备的影响家用电器在使用中都向所在空间散发烧量，至于对室内热情况的影响水平，则取决于室外气候状况、修建空间巨细以及所使用设备的种类和功率。

（4）人体运动的影响人体是"发烧器"。二、室外气候1．太阳辐射（1）重要性太阳辐射能是地球上热量的基原来源，是决议气候的主要因素，也是修建物外部最主要的气候条件之一。（2）类型①由太阳直接射达地面的，射线平行，称为直接辐射。

②经大气散射后到达地面的，射线来自各个偏向，称为散射辐射。（3）大气大气对太阳辐射的削弱水平取决于射线在大气中射程的是非及大气质量。而射程是非与太阳在天空的位置和地面海拔高度有关。

①水平面上太阳直接辐射照度与太阳高度角、大气透明度成正比。②散射辐射照度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比。

（4）波段在大气层上界太阳辐射的能量集中在紫外线、可见光及红外线三个波段。（5）日照时数①晴朗天气时，从日出到日没一天内阳光照射大地的时间，称为可照时数。它决议于纬度及日期。

②实际日照时数与可照时数的比值称为日照百分率。日照百分率越大，到达地面的太阳辐射能总和就越多，反之就少。2．气温（1）界说气温通常是指距地面1.5m高处的空气温度，地面与空气的热量交流是气温升降的直接原因。

气温的垂直递减率平均为0.6℃／100m。（2）影响因素①入射到地面上的太阳辐射热量，它起着决议性的作用。②大气的对流作用③下垫面临空气温度的影响④海拔高度、地形地貌对气温及其变化也有一定影响。（3）变化①气温有显着的日变化和年变化；②一年中各月平均气温也有最高值和最低值。

3．空气湿度（1）界说空气湿度是指空气中水蒸气的含量，空气中水蒸气的浓度随海拔高度增加而降低，通常以绝对湿度和相对湿度来表现。（2）相对湿度（图1-2）相对湿度的日变化受地面性质、水陆漫衍、季节寒暑、天气阴晴等影响，一般是大陆大于海面，夏季大于冬季，晴天大于阴天。相对湿过活变化趋势与气温日变化趋势相反。

（3）绝对湿度通常一年中绝对湿度的巨细和相对湿度相反，一年中最热月的绝对湿度最大，最冷月的绝对湿度最小。图1-2 相对湿度的日变化4．风风是由大气压力差所引起的大气水平偏向的运动。地表增温差别是引起风的主要成因。

（1）类型①大气环流（造成各地气候差异的主要原因之一）a．大气环流是指大气从赤道到南北极和从南北极到赤道的经常性运动。b．控制大气环流的主要因素是地球形状和地球的运动。②地方风a．地方风是指由于地表水陆漫衍、阵势起伏、外貌笼罩等条件差别而引起的风。

b．季风由海陆间季节气温的差异引起，季风的变化以年为周期。我国的季风大部门来自热带海洋，多为东南风和南风。

（2）特性①风向是指风吹来的地平偏向，陆地风向用16个方位表现。②风速即单元时间里风所行进的距离，以m／s表现。

③标示为了直观地反映一个地方的风速和风向，通常用风玫瑰图（图1-3）表现。图1-3 风玫瑰图（a）某地7月的风向频率漫衍图；（b）某地全年风速、风向漫衍图5．降水（1）观点降水是指从大地蒸发出来的水汽进入大气层，经由凝聚后降到地面上的液态或固态水份。降水性质包罗降水量、降水时间和降水强度等。

a．降水量是指降落到地面的雨、雪、雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚度，以毫米（mm）为单元。b．降水时间是指一次降水历程从开始到竣事的连续时间，用时（h）、分（min）表现。c．降水强度是指单元时间内的降水量，降水量的几多用雨量筒和雨量计测定。

（2）影响因素①气温a．严寒地域水的蒸发量不大，冷空气无力包容许多水汽，当水汽凝聚不行能发生大量降水。b．炎热地域水的蒸发强烈，空气包容水汽的能力很大，水汽凝聚时会发生大量降水。②其他大气环流、地形，海陆漫衍的性质、洋流等。（3）纪律a．我国降水量大要由东南向西北递减，山岭的向风坡常为多雨的中心。

b．受季风影响，雨量都集中在夏季，变化特大，强度可观，年雨量变化大。（4）降雪量差别地域差异很大，北纬35°以北至45°规模为降雪或多雪地域。三、我国修建热工设计分区及设计要求1．严寒地域（1）界说是指累年最冷月平均温度低于或即是－10℃的地域。主要包罗内蒙古和东北北部、新疆北部地域、西藏和青海北部地域。

（2）设计要求该区修建必须充实满足冬季保温要求，增强修建物的防寒措施，一般可不思量夏季防热。2．严寒地域（1）界说是指累年最冷月平均温度为0～－10℃的地域。

主要包罗华北地域、新疆和西藏南部地域及东北南部地域。（2）设计要求该区修建应满足冬季保温要求，部门地域兼顾夏季防热。

3．夏热冬冷地域（1）界说是指累年最冷月平均温度为0～10℃、最热月平均温度25～30℃的地域。主要包罗长江中下游地域，即南岭以北、黄河以南的地域。

（2）设计要求该区修建必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温。4．夏热冬暖地域（1）界说是指累年最冷月平均温度高于10℃、最热月平均温度25～29℃的地域。

包罗南岭以南及南方沿海地域。（2）设计要求该区修建必须满足夏季防热要求，一般可不思量冬季保温。

5．温和地域（1）界说是指累年最冷月平均温度为0～13℃、最热月平均温度18～25℃的地域。主要包罗云南、贵州西部及四川南部地域。（2）设计要求部门地域的修建应思量冬季保温，一般可不思量夏季防热。

四、都会气候和微气候1．都会气候都会气候是指在差别区域气候条件下，在人类运动特别是都会化影响下形成的一种特殊气候。（1）成因①都会中由于街道纵横，修建物鳞次栉比，崎岖纷歧，形成特殊的下垫面。②都会麋集人口的生活和生产运动，消耗大量能源，排放许多"人为热"、"人为水汽"和污染物。

（2）变化①大气透明度较小，削弱了太阳辐射。②气温较高，形成"热岛效应"。

a．热岛效应是指由于都会的"人为热"及下垫面向地面近处大气层散发烧量比郊区多，气温比郊区高，而且由市区中心地带向郊区偏向逐渐降低的气温漫衍的特殊现象。b．都会热岛强度是指市区最高温度与郊区温度之间的差。③风速减小、风向随地而异。

市区内风速减小，风向不定。④蒸发削弱，湿度变小。

城区年平均相对湿度比郊区低。⑤雾多，能见度差。都会大气中具有富厚的凝聚核，可以发生大量的雾。

2．微气候微气候（热微情况）是更小规模的气候变化，主要体现在日照状况、气温、湿度、气流漫衍等方面，主要受到地段下垫面、修建群结构、选用的修建质料等因素的影响。（1）下垫面的影响①天然下垫面a．天然下垫面以土壤、植被或水体为主要笼罩物。

b．白昼吸收的太阳辐射用于加热空气、土壤和植物，以及蒸发水体。c．通过树木和其它植被的蒸腾作用和光互助用吸收大部门热量，反射部门热量，土壤中贮存的剩余热量会使土壤温度上升，通过对流的方式加热空气。②人工构筑的下垫面a．在都会居住区中，人工构筑的下垫面多为硬性下垫面。b．下垫面吸收到的太阳辐射大部门用于加热下垫面，进而加热外貌四周的空气。

c．被下垫面反射的太阳辐射为其它修建物吸收，外貌温度升高，进一步加热空气。（2）修建物的影响修建外貌称为立体下垫面，使进入该区域的太阳辐射对该区域的空气升温作用越发显着和快速。①历程a．修建外貌遮挡部门原应照射在地面上的太阳辐射，这些太阳辐射被修建吸收而使外貌温度升高。

b．被地面反射的太阳辐射被修建外貌吸收或再反射到地面，增加居住区内的能量累积。c．原当地面与天空之间的辐射换热被修建遮挡，这些能量无法散发出去，留在居住区内。②质料（图1-4）修建物对居住区内热微情况的影响取决于多方面的因素，修建物外外貌的颜色、绿化、修建密度以及修建朝向、结构方式等均会影响到区内的温度、湿度以及气流。

图1-4 种种地表质料夏季外貌温度变化（3）气流的影响①气流对空气温度及湿度的影响取决于气流的强弱。气流越强，区内情况与区外情况的交流越充实，越靠近区外的情况。

②气流的强弱主要取决于外界的风资源状况，也与修建组团的结构、朝向以及修建的疏密水平等有关。③由于差别高度的温差而引起的垂直偏向的气流有时会对区内的情况起到一定的改善作用。

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