优质课件精选——《建筑环境中的热湿环境》.ppt

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1、,建筑环境中的热湿环境,执教教师：XXX,第四章 建筑环境中的热湿环境,本章学习要点：室内热湿环境的形成原理室内热湿环境与各种内外扰之间的关系得热量与冷负荷之间的关系,第四章 建筑环境中的热湿环境,4-1概述4-2 太阳辐射对建筑物的热作用4-3 建筑围护结构的热湿传递4-4 以其它形式进入室内的热量和湿量4-5 冷负荷与热负荷,4-1概 述,一、室内热湿环境的形成及其受到的影响 主要包括两部分： 1外扰因素：室外气候参数（室外空气温、湿度，风速，太阳辐射，风向变化及临时的空气温湿度）。通过围护结构的传热、传湿、空气渗透使热量与湿量进入室内。 2内扰因素：室内设备、照明、人体等热湿二、室内湿热

2、的传递作用形式 对流质交换（对流换热）、导热（水蒸气渗透）和辐射,4-2 太阳辐射对建筑物的热作用,一、围护结构外表面所吸收的太阳辐射得热二、室外空气综合温度三、夜间辐射,一.围护结构外表面所吸收的太阳辐射得热 1. 太阳照射到非透明的围护结构外表面时； 一部分被反射，一部分被吸收，两者的比例取决于围护结构表面的吸收率（或反射率） 非透明物体的吸收率取决于两方面的因素： a.投入射线的波长 b. 物体的自身状况（如表面光法度，颜色等） 结论：围护结构的表面越粗糙，颜色越深，吸收率越高，反射率越低。,2.半透明物体在太阳照射时半透明物体对不同波长的太阳辐射的吸收，反射和穿透有选择性。 结论：玻璃

3、对可见光和波长为3m以下的短波红外线来说几乎是透明的，但却能有效地阻止长波红外线辐射玻璃属于半透明体：,二.室外空气综合温度,围护结构外表面的热平衡：壁体得热等于太阳辐射热量（包括太阳直射辐射，天空散射辐射，地面反射辐射），长波辐射得热量（大气长波辐射、地面长波辐射、环境表面长波辐射）和对流换热量之和。,室外空气综合温度，即综合表达了室外空气温度、太阳辐射、围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射，这样一个综合热作用。公式推导：,三、夜间辐射白天，长波辐射可忽略，夜间不可忽略经验值：对于垂直表面近似取QL=0，对于水平面，取QL/aout=3.54.0,4-3 建筑围护结构的热湿传递,一.

4、通过围护结构的显热得热二.通过围护结构的湿传递,一.通过围护结构的显热得热 包括两方面： 通过非透明围护结构的热传导； 通过玻璃窗的日射得热。 （一）通过非透明围护结构的热传导 非透明围护结构的传入室内的热量来源两方面: 1.室外空气与围护结构外表面之间的对流换热; 2.太阳辐射通过墙体导热传入的热量。,（二）通过玻璃窗的得热 一方面由于阳光的透射； 另一方面由于室内外存在温度差 （1）通过玻璃板壁的传热量按稳态计算：公式：（2）透过玻璃窗的太阳辐射得热,（三）墙体、屋顶等建筑构件的传热过程，可看作非均质板壁的一维不稳定导热过程,墙体的传热量与温度对外扰的响应,结论：1.温度波幅的衰减；时间的

5、延迟； 2.当室外温度有所变化时，围护结构外表面、围护结构本身各部位和内表面的温度变化比室外空气温度的变化时间上有所滞后。 距外表面距离越远，滞后的时间就越长。3.围护结构的热容量愈大，滞后的时间就愈长，波幅的衰减就愈大。,二.通过围护结构的湿传递,通过围护结构的湿传递与室内外水蒸气的分压力有关，在稳定情况下，单位时间内通过单位面积围护结构的水蒸气量w与两侧空气中水蒸气压力差正比 比例常数，称为水蒸气渗透系数 水蒸气两侧分压力,围护结构最小蒸汽渗透阻值,在稳定条件下从围护结构内表面算起，1.计算第n层材料层外表面的温度。2.由计算出的温度查表对应出第n层材料层的饱和压力。3.计算在稳定条件下从

6、围护结构内表面算起，第n层材料层外表面的水蒸汽压力。4.如图：作出饱和水蒸气压力和实际水蒸气压力曲线。,发生湿传递的后果1.若围护结构内任一断面上的水蒸汽分压力大于该断面温度所相应的饱和水蒸汽分压力，则在此端面将有水蒸汽凝结；2.若温度低于零度，会出现冻结；使得维护3.结构的传热系数大大增加，传热量增加，加剧了维护结构的损坏，所以必须设置蒸汽隔层。,4-4 以其它形式进入室内的热量和湿量,一.室内产热产湿量二.空气渗透带来的得热,一.室内产热产湿量 （一）设备与照明的散热 室内设备分为加热设备和电动设备 照明设备散热量属于稳定得热，不随时间变化 如:白炽灯 Q=n1N W 荧光灯: Q=n1(

7、N+N) W （二）人体的散热与散湿 （三）设备的散湿量及潜热散热,（1）自由液面的散湿量； 如果室内有一个热的湿表面，散湿量为： 式中： P水表面温度下的饱和空气的水蒸汽 分压力 P空气中的水蒸汽分压力 B当地实际大气压； F水表面蒸发面积； 蒸发系数；=0+3.63108v,（2）若蒸发过程是一个绝热过程， 则室内的总得热量并没有增加。空气向水传递的热量为 Q=F（trtrs） 式中：tr、trs 分别为空气干球温度、湿 球温度 这些热量全部用于水分的蒸发，湿地面的散湿量为： W=Q/r 式中，r水的汽化潜热，2450kJ/kg； W=0.006(trtrs)F kg/h,二.空气渗透带来

8、的得热,气体流动要消耗一定能量，即克服一定阻力； 即 P=RL+Z Pa 式中Z为局部阻力，与空气流动动能成正比，即 Z=v2/2 PZv2/2 （1） 对于形状比较简单的孔口出流，流速较高，流动多处于阻力平方区 vP1/2,（2）对于渗流来说，流道断面细小而复杂，此时可认为流动处于层流区， 则 v P （3）对于门窗缝隙的空气渗透来说，介于孔口出流和渗流之间，此时 v P1/1.5 所以，通过门窗缝隙的空气渗透量的计算式为： La=vFcrack=alP1/1.5 =FdP1/1.5 m3/h 式中： Fd当量孔口面积; Fd =al l 门窗缝隙长度， a实验系数，取决于门窗气密性,计算风

9、压作用造成的空气渗透（1）缝隙法 La=kla l la 每m长门窗缝隙，每h渗入房间的空气量； l 门窗缝隙总长度； k 主导风向不同情况下的修正系数（2）换气次数法 当缺少足够的门窗数据系数时，对于有门窗的维护结构数目不同的房间给出一定室外平均风速范围的平均换气次数，通过换气次数即可求得空气渗透量。 La= nV n换气次数 美国: n=a+bv+c（tout tin）,4-5 冷负荷与热负荷,一.负荷的概念二.瞬时得热与瞬时冷负荷的关系三.照明和实际冷负荷之间的关系,一.负荷的定义 1、得热量：指某时刻进入房间的总热量。 来源：室内外温差传热、太阳辐射进入热量、室内照明、人员、设备散热等

10、。 得热量分类： 按是否随时间变化： 分稳定得热；瞬变得热。 按性质不同： 显热得热； 包括：对流、辐射两种方式传递的得热 潜热得热;,2、热负荷： 定义：维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量。 分类：显热负荷；潜热负荷,3、冷负荷： 定义：为了连续保持室温恒定，在某时刻需向房间供应的冷量，或需从室内排除的热量。 1）瞬时冷负荷：瞬时得热中，以对流方式传递的显热,潜热部分，直接放散到房间空气中，立刻构成房间瞬时冷负荷； 2）滞后冷负荷： 显热中的辐射成分不能立即转化为冷负荷。 进入房间的辐射热要经过吸收、反射、对流放热、辐射放热等多次过程才能最终转化为对流热，被空气带走，形

11、成冷负荷。,二. 瞬时得热与瞬时冷负荷的关系结论： 任一时刻房间瞬时得热量的总和未必等于同一时间的瞬时冷负荷。,瞬时日射得热量与冷负荷之间的关系：,图中表明： 实际冷负荷的峰值大致比太阳辐射热的峰值少（约40%左右），而且，出现的时间也迟于太阳辐射热峰值出现的时间。,结论： 1.得热量转化为冷负荷过程中，存在着衰减和延迟的现象。主要由围护结构和家俱等蓄热能力决定的。 2.蓄热能力强，冷负荷衰减愈大，延迟时间也愈长。3.蓄热能力取决于热容量，热容量大，蓄热能力大。,三.照明和实际冷负荷之间的关系,图中： 灯具开启后，大部分热量被蓄存起来； 随着照明时间的延续，蓄存的热量逐渐减少 关灯后，蓄存在结构中的热量再逐渐放出来成为房间冷负荷。,在计算空调负荷时，必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热过程。 不同性质的得热量所形成的室内逐时冷负荷是不同的。 在确定房间逐时冷负荷时，必须按不同性质的得热分别计算。说明：照明和机械设备的对流和辐射的比例分配与其表面温度有关，人体的显热和潜热比例分配也与人体所处的状况有关。,谢谢观看,请指导,