一级注册建筑师考试建筑热工与节能讲义.ppt
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1、一级注册建筑师考试辅导建筑热工与节能2018年11月建筑热工与节能建筑热工与节能p建筑热工学基础建筑热工学基础p建筑围护结构的热工设计原理及计算建筑围护结构的热工设计原理及计算l保温保温建筑保温设计建筑保温设计l防潮防潮建筑防潮设计建筑防潮设计l隔热隔热建筑防热设计建筑防热设计l通风通风建筑通风设计建筑通风设计p建筑节能与评价建筑节能与评价建筑热建筑热工学基础工学基础p传热基本知识传热基本知识热力学第一定律热力学第一定律能量守恒和转换定律能量守恒和转换定律W+Q=E热力学第二定律热力学第二定律能只能从高温传向低温能只能从高温传向低温热量的传递称为传热热量的传递称为传热在自然界中只要存在温差,就
2、会有传热现象在自然界中只要存在温差,就会有传热现象温度场温度场某一瞬间,物体内所有各点的温度分布称为温度场。温度场是空间某点坐标某一瞬间,物体内所有各点的温度分布称为温度场。温度场是空间某点坐标x,y,z与时间与时间的函数,公式表达为:的函数,公式表达为:tf(x,y,z,)一维一维稳定温度场稳定温度场:物体只在一个方向上有温差,且:物体只在一个方向上有温差,且温度温度t 和和热流热流q 均不随时均不随时间而变,公式表达为:间而变,公式表达为:t=f(x)一维一维不稳定温度场不稳定温度场:物体只在一个方向上有温差,但:物体只在一个方向上有温差,但温差方向温差方向的温度随时间的温度随时间变化,公
3、式表达为:变化,公式表达为:t=f(x,)二维温度场:二维温度场:稳定温度场稳定温度场t=f(x,y);不稳定温度场不稳定温度场:t=f(x,y,)建筑热工学基础建筑热工学基础tf(x,y,z,)tf(x,y)tf(x)在建筑热工设计中,主要涉及的是在建筑热工设计中,主要涉及的是一维稳定温度场,一维稳定温度场,特征特征特征特征:围护结构内部的各个等围护结构内部的各个等温面与结构的表面平行,并且热流仅沿着垂直于表面的方向传递。温面与结构的表面平行,并且热流仅沿着垂直于表面的方向传递。框架墙中热流的传递方向(二维传热)框架墙中热流的传递方向(二维传热)一维传热过程一维传热过程计算模型计算模型冬季冬
4、季采暖房屋,外围护结构的保温设计,一般按稳定传热计算采暖房屋,外围护结构的保温设计,一般按稳定传热计算夏季夏季围护结构的传热是以围护结构的传热是以24小时为一周期的波动热作用,其室内外传热按周小时为一周期的波动热作用,其室内外传热按周期不稳定传热计算,期不稳定传热计算,不允许作稳定传热的简化不允许作稳定传热的简化。(a)恒定热作用计算模型(b)单向周期热作用计算模型(c)双向周期热作用计算模型建筑热工学基础建筑热工学基础建筑热工学基础建筑热工学基础p传热的基本方式导热导热是固体内热转移的主要方式是固体内热转移的主要方式对流对流是流体是流体(液体与气体液体与气体)内热转移的主要方式内热转移的主要
5、方式辐射辐射是自由空间热转移的主要方式是自由空间热转移的主要方式p区别吸热、放热吸热、放热传传热过程热过程渗透渗透材料的透气能力材料的透气能力蓄热蓄热材料的热特性指标材料的热特性指标习题习题1.热传递有三种基本方式,以下哪种说法是完整、正确的?热传递有三种基本方式,以下哪种说法是完整、正确的?A导热、渗透、辐射导热、渗透、辐射B对流、辐射、导热对流、辐射、导热C吸热、放热、导热吸热、放热、导热D吸热、蓄热、放热吸热、蓄热、放热习题习题2.热量传递有三种基本方式,他们是导热、对流和辐射。关于热量传递热量传递有三种基本方式,他们是导热、对流和辐射。关于热量传递下面哪个说法是不正确的?下面哪个说法是
6、不正确的?A存在着温差的地方,就发生热量传递存在着温差的地方,就发生热量传递B两个相互不直接接触的物体间,不可能发生热量传运两个相互不直接接触的物体间,不可能发生热量传运C对流传热发生在流体之中对流传热发生在流体之中D密实的固体中的热量传递只有导热一种方式密实的固体中的热量传递只有导热一种方式关于导热系数关于导热系数3.一种材料的导热系数的大小,与下列哪一条有关?一种材料的导热系数的大小,与下列哪一条有关?A材料的品种材料的品种B材料的颜色材料的颜色C材料的体积材料的体积D材料的容重;材料的容重;p导热系数:稳定传热;单位厚度;单位时间;单位面积:稳定传热;单位厚度;单位时间;单位面积;单位单
7、位W/mK)p传热系数K:K=1/R=/单位单位W/m2K)p导热系数导热系数 与材料的组成与材料的组成结构、密度、含水率、温度结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率、温度较低时,体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率、温度较低时,导热系数较小。导热系数较小。建筑热工学基础建筑热工学基础围护结构的传热过程围护结构的传热过程表面吸热、构件传热、表面散热表面吸热、构件传热、表面散热建筑热工学基础建筑热工学基础p单一匀质材料层的材料层的热阻热阻p多层匀质材料层组成的围护结构平壁的材料层组成的围护结构平壁的热阻热阻p围护结
8、构平壁的平壁的传热阻传热阻p围护结构平壁的围护结构平壁的传热系数传热系数p多层平壁稳定传热方程多层平壁稳定传热方程W(m2K)(m2KW)习题习题4.平壁稳定导热,通过壁体的热流量为平壁稳定导热,通过壁体的热流量为Q,下列说法哪个不正确?,下列说法哪个不正确?AQ与两壁之间的温度成正比与两壁之间的温度成正比BQ与平壁的厚度成正比与平壁的厚度成正比CQ与平壁的面积成正比与平壁的面积成正比DQ与平壁材料的导热系数成正比与平壁材料的导热系数成正比p解析解析习题习题5.多层材料组成的复合墙体,在稳定传热状态下,流经每一层材料的热多层材料组成的复合墙体,在稳定传热状态下,流经每一层材料的热流大小:流大小
9、:A相等相等B不相等,流经热阻大的层的热流小,流经热阻小的层的热流大不相等,流经热阻大的层的热流小,流经热阻小的层的热流大C要视具体情况而定要视具体情况而定D不相等,从里往外热流逐层递减不相等,从里往外热流逐层递减建筑热工学基础建筑热工学基础p通过通过非匀质复合围护结构的热阻围护结构的热阻p由两种以上材料构成的同一材料层称为非匀质材料层由两种以上材料构成的同一材料层称为非匀质材料层建筑热工学基础建筑热工学基础p封闭空气间层热阻值热阻值Rag空气间层的厚度空气间层的厚度间层放置位置间层放置位置热流的方向热流的方向空气间层的封闭程度空气间层的封闭程度两侧的表面温度两侧的表面温度两侧的表面状态两侧的
10、表面状态习题习题6.封闭空气间层的传热强度主要取决于:封闭空气间层的传热强度主要取决于:A间层中空气的对流换热间层中空气的对流换热B间层中空气的导热间层中空气的导热C间层两面之间的辐射间层两面之间的辐射D间层中空气的对流和两面之间的辐射间层中空气的对流和两面之间的辐射习题习题7.为了增大热阻,决定在所示构造中贴两层铝箔,下列哪种方案最有效为了增大热阻,决定在所示构造中贴两层铝箔,下列哪种方案最有效A贴在贴在A面和面和B面面B贴在贴在A面面和和C面面C贴贴在在B面和面和C面面D贴在贴在A面面和和D面面习题习题8.下列下列传热体,哪个是以导热为主?传热体,哪个是以导热为主?A钢筋混凝土的墙体钢筋混
11、凝土的墙体B加气混凝土的墙体加气混凝土的墙体C有空气间层的墙体有空气间层的墙体D空心砌块砖砌的空心砌块砖砌的墙体墙体9.多层材料组成的复合墙体,其中某一层材料热阻的大小取决于多层材料组成的复合墙体,其中某一层材料热阻的大小取决于:A该层材料的厚度该层材料的厚度B该层材料的导热系数该层材料的导热系数C该层材料的该层材料的导热系数和厚度导热系数和厚度D该层该层材料位于墙体的内侧还是外侧材料位于墙体的内侧还是外侧2014 2014 建筑物理与建筑设备试题建筑物理与建筑设备试题10.一均质发泡水泥保温板,其材料导热系数为一均质发泡水泥保温板,其材料导热系数为0.06/(m),热阻),热阻值为值为3.1
12、(m2)/,厚度值正确的选择是(,厚度值正确的选择是()。)。60mm120mm190mm210mm解析解析:建筑热工学基础建筑热工学基础平壁的周期性传热平壁的周期性传热平壁在简谐热作用下的传热特征平壁在简谐热作用下的传热特征p室外温度室外温度和和平壁表面温度平壁表面温度、内部任意截面处的温度内部任意截面处的温度都是都是同一周期同一周期的谐波动,都可用余的谐波动,都可用余弦函数表示。弦函数表示。p从室外空间到平壁内部从室外空间到平壁内部,温度波动,温度波动振幅逐渐减小振幅逐渐减小,这种现象叫做温度波的衰减。传热,这种现象叫做温度波的衰减。传热衰减的程度,即为平壁的总衰减度,用表示衰减的程度,即
13、为平壁的总衰减度,用表示p从室外空间到平壁内部从室外空间到平壁内部,温度波的,温度波的相位逐渐向后推延相位逐渐向后推延,即:室外温度波的初相位,即:室外温度波的初相位平壁外表面温度波的初相位平壁外表面温度波的初相位平壁内表面温度波的初相位平壁内表面温度波的初相位建筑热工学基础建筑热工学基础材料热稳定性材料热稳定性各种材料和围护结构对波动热作用的抗拒能力各种材料和围护结构对波动热作用的抗拒能力材料的蓄热系数(材料的蓄热系数(S)围护结构的层表面蓄热系数(围护结构的层表面蓄热系数(Yi)围护结构的热惰性指标(围护结构的热惰性指标(D)多层平壁多层平壁非均质复合围护结构非均质复合围护结构空气层空气层
14、D=0w/(k)关于不稳定传热关于不稳定传热p三个因素对建筑围护墙体对建筑围护墙体隔热性能起决定性影响起决定性影响。p建筑外墙涂料建筑外墙涂料颜色颜色越浅,表面越光滑,反光率越高,太阳辐照吸收系越浅,表面越光滑,反光率越高,太阳辐照吸收系数越低,建筑隔热性能越好。数越低,建筑隔热性能越好。p建筑建筑外墙保温外墙保温材料蓄热系数越低、热阻越大,越有利于将太阳辐射热材料蓄热系数越低、热阻越大,越有利于将太阳辐射热量阻隔在外保温层外,建筑隔热性能越好。量阻隔在外保温层外,建筑隔热性能越好。p在外墙有足够外保温前提下,在外墙有足够外保温前提下,建筑内墙建筑内墙材料表面蓄热系数越高、热阻材料表面蓄热系数
15、越高、热阻越小,建筑隔热性能越好。因为这有利于利用夜间通风,使建筑内侧越小,建筑隔热性能越好。因为这有利于利用夜间通风,使建筑内侧墙体起到晚上散热蓄冷、白天吸热的天然空调作用。墙体起到晚上散热蓄冷、白天吸热的天然空调作用。p低热惰性系数低热惰性系数(D值值)建筑围护墙体,夏季隔热性能一般都比较差建筑围护墙体,夏季隔热性能一般都比较差习题习题11.热惰性指标表征围护结构的哪个特性?热惰性指标表征围护结构的哪个特性?A对热传导的抵抗能力对热传导的抵抗能力B对温度波衰减的快慢程度对温度波衰减的快慢程度C室内侧表面蓄热系数室内侧表面蓄热系数D室外侧表面蓄热系数室外侧表面蓄热系数解析:解析:D值越大,值
16、越大,温度温度波在其中衰减的越快,围护结构的热稳定性越波在其中衰减的越快,围护结构的热稳定性越好好习题习题12.下列四种不同构造的外墙,哪个热稳定性较差?下列四种不同构造的外墙,哪个热稳定性较差?A内侧保温材料,外侧轻质材料内侧保温材料,外侧轻质材料B内侧实体材料内侧实体材料,外,外侧保温防水材料侧保温防水材料C内侧保温材料,外内侧保温材料,外侧实体材料侧实体材料D内侧、外侧均采用实体材料内侧、外侧均采用实体材料建筑热工学基础建筑热工学基础湿空气的物理性质湿空气的物理性质湿空气:湿空气:指的是干空气与水蒸气的混合物,室内外的空气都是含有一指的是干空气与水蒸气的混合物,室内外的空气都是含有一定水
17、分的湿空气。定水分的湿空气。建筑热工学基础建筑热工学基础饱和水蒸气分压力(饱和水蒸气分压力(Ps)在在一定温度和气压一定温度和气压下空气中所能容纳的水蒸气量有一定的限度,水蒸气下空气中所能容纳的水蒸气量有一定的限度,水蒸气量达到最高限度的空气称饱和空气,这时的水蒸气分压力称量达到最高限度的空气称饱和空气,这时的水蒸气分压力称饱和水蒸饱和水蒸气分压力气分压力,用用(Ps)表示,未饱和的水蒸气分压力用表示,未饱和的水蒸气分压力用(P)表示。标准大表示。标准大气压下(气压相同时),空气气压下(气压相同时),空气温度愈高温度愈高它所能它所能容纳的水蒸气量也愈多容纳的水蒸气量也愈多。空气的实际水蒸气分压
18、力空气的实际水蒸气分压力(P)在整个大气压力中由水蒸气所造成的那部分压力,单位为在整个大气压力中由水蒸气所造成的那部分压力,单位为(帕帕)。建筑热工学基础建筑热工学基础绝对湿度(绝对湿度(f)每立方米湿空气中所含水蒸气的量,单位为每立方米湿空气中所含水蒸气的量,单位为g/m3。相对湿度(相对湿度()在一定的温度和气压下空气中实际水蒸气分压力量与饱和水蒸气分压力量之比。在一定的温度和气压下空气中实际水蒸气分压力量与饱和水蒸气分压力量之比。=(p/ps)100露点温度(露点温度(td )在一定的气压和温度下,空气中所能容纳的水蒸气量有一饱和值;超过这个饱和值在一定的气压和温度下,空气中所能容纳的水
19、蒸气量有一饱和值;超过这个饱和值(饱和水蒸气分压力),水蒸气就开始凝结,变为液态水。饱和水蒸气分压力随(饱和水蒸气分压力),水蒸气就开始凝结,变为液态水。饱和水蒸气分压力随空气温度的增减而加大或减小,当空气温度的增减而加大或减小,当空气中实际含湿量不变空气中实际含湿量不变,即实际水蒸气分压力,即实际水蒸气分压力p不变,而空气温度降低时,相对湿度将逐渐增高,当相对湿度达到不变,而空气温度降低时,相对湿度将逐渐增高,当相对湿度达到100后,如温后,如温度继续下降,则空气中的水蒸气将凝结析出。度继续下降,则空气中的水蒸气将凝结析出。相对湿度达到相对湿度达到100,即空气达到饱,即空气达到饱和状态时所
20、对应的温度,称为露点温度。和状态时所对应的温度,称为露点温度。2014 2014 建筑物理与建筑设备试题建筑物理与建筑设备试题13.在一个密闭的空间里,相对湿度随空气温度的降低而变化,正确的变在一个密闭的空间里,相对湿度随空气温度的降低而变化,正确的变化是(化是()BA随之降低随之降低B反而升高反而升高C保持不变保持不变D随之升高或降低的可能性都有随之升高或降低的可能性都有解解析析:=(p/pp/ps s)100 100,在在密密闭闭空空间间里里,水水蒸蒸气气分分压压力力 p p不不变变,而而空空气气温温度度降降低低时时,该该温温度度下下对对应应的的饱饱和和水水蒸蒸气气分分压压力力p ps s
21、随之降低,相对湿度增大随之降低,相对湿度增大室内外热环境室内外热环境p室内、外热环境构成要素室内、外热环境构成要素p室内热环境对人体热舒适度的影响室内热环境对人体热舒适度的影响p室内热环境的评价方法和标准室内热环境的评价方法和标准室外室外热环境构成要素热环境构成要素室外热环境 指作用在建筑指作用在建筑外围护结构外围护结构上的一切热物理量的总称;上的一切热物理量的总称;是室外气候的组成部分,是建筑设计的依据;是室外气候的组成部分,是建筑设计的依据;建筑建筑外围护结构的主的主要功能即在于要功能即在于抵御或或利用室外热环境的作用。室外热环境的作用。室外气候要素室外气候要素太阳辐射、气温、湿度、太阳辐
22、射、气温、湿度、风、降水等风、降水等。长波辐射与短波辐射长波辐射与短波辐射太阳辐射:太阳辐射:350nm2500nm习题习题14.对室内热环境、建筑物耐久性和建筑整体能耗起主要作用的室外热湿对室内热环境、建筑物耐久性和建筑整体能耗起主要作用的室外热湿环境因素,正确的是环境因素,正确的是?A空气温度、太阳辐射、空气湿度、露点温度空气温度、太阳辐射、空气湿度、露点温度B空气温度、太阳辐射、空气湿度、风空气温度、太阳辐射、空气湿度、风C空气温度、空气湿度、风、降水空气温度、空气湿度、风、降水D空气温度、空气湿度、日照、降水空气温度、空气湿度、日照、降水习题习题15.所谓所谓“热波辐射降温热波辐射降温
23、”机理,主要是指房屋外地面通过下列何种方式机理,主要是指房屋外地面通过下列何种方式散热降温?散热降温?A白天长波辐射白天长波辐射B夜间长波辐射夜间长波辐射C白天短波辐射白天短波辐射D夜间短波辐射夜间短波辐射p解析:解析:热波辐射降温是指夜间地面物体向外发射长波辐射引起的地热波辐射降温是指夜间地面物体向外发射长波辐射引起的地表热量流失,气温随之降低的现象。表热量流失,气温随之降低的现象。建筑热工学基础建筑热工学基础建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求2014 2014 建筑物理与建筑设备试题建筑物理与建筑设备试题16.根据建筑物所在地区的气候条件的不同,对
24、建筑热工设计的要求判根据建筑物所在地区的气候条件的不同,对建筑热工设计的要求判断错误的是(断错误的是()BA严寒地区:必须充分满足冬季保温要求,一般可不考虑夏季防热严寒地区:必须充分满足冬季保温要求,一般可不考虑夏季防热B寒冷地区:应满足冬季保温要求,一般不考虑夏季防热寒冷地区:应满足冬季保温要求,一般不考虑夏季防热C夏热冬冷地区:必须满足夏季防热要求,适当兼顾冬季保温夏热冬冷地区:必须满足夏季防热要求,适当兼顾冬季保温D夏热冬暖地区:必须满足夏季防热要求,一般可不考虑冬季保温夏热冬暖地区:必须满足夏季防热要求,一般可不考虑冬季保温习题习题17.公共建筑地下室外墙的热阻限值按从小到大排序,与其
25、相对应的地区公共建筑地下室外墙的热阻限值按从小到大排序,与其相对应的地区顺序为:顺序为:A严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区B严寒地区、寒冷严寒地区、寒冷地区、地区、夏热冬暖夏热冬暖地区地区、夏热冬冷地区、夏热冬冷地区C夏热冬冷地区、夏热冬暖夏热冬冷地区、夏热冬暖地区地区、寒冷地区、寒冷地区、严寒地区严寒地区D夏热冬暖地区、夏热冬暖地区、夏热冬夏热冬冷地区冷地区、寒冷、寒冷地区、严寒地区地区、严寒地区影响人体热感觉的室内要素影响人体热感觉的室内要素p室内环境物理因素室内环境物理因素室内温度室内温度、室内湿度室内湿度、室内风速室内风速及及
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