建筑环境学第五版建筑热湿环境PPT教学课件.ppt

123对流换热对流换热(对流质交换对流质交换)辐射辐射导热导热(水水蒸汽蒸汽渗透渗透)4560.8可见光可见光近红外线近红外线长波红外线长波红外线普通玻璃的光谱透过率普通玻璃的光谱透过率789(1-r)ao1r(1-r)A(1-r)(1-ao)(1-r)(1-ao)r(1-r)2(1-ao)(1-r)(1-ao)2 r(1-r)2(1-ao)2 rBC(1-r)(1-ao)4 r3(1-r)2(1-ao)4 r3(1-ao)4(1-r)r4(1-r)(1-ao)3 r3ao(1-r)(1-ao)2 r2(1-r)(1-ao)3r2(1-r)2(1-ao)3r2(1-r)(1-ao)3r3DE(1-r)(1-ao)2 r2ao(1-r)(1-ao)r ao)exp(10LKasol10111213)(444gggskyskywallggskywlwTxTxTxxQ14151617,()|wall condxtQxx 181920,inaoutawindwindcondwindttFKHG21B窗框型材：窗框型材：木框、铝合金框、铝合金断热框、塑钢框、断热塑钢框等；B玻璃层间：玻璃层间：可充空气、氮、氩、氪等或有真空夹层；B玻璃层数：玻璃层数：单玻、双玻、三玻等；B玻璃类别：玻璃类别：普通透明玻璃、有色玻璃、低辐射(Low-e)玻璃等；B玻璃表面：玻璃表面：各种辐射阻隔性能的镀膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在两层玻璃之间的空间中架一层对近红外线高反射率的热镜膜。22中空玻璃及其他墙体材料的传热系数中空玻璃及其他墙体材料的传热系数W/(m2K)材料材料厚度厚度传热系数传热系数隔声量隔声量/dB普通中空玻璃普通中空玻璃3+6A+33.42530普通中空玻璃普通中空玻璃3+12A+33.03035三层中空玻璃三层中空玻璃3+12A+3+12A+32.13540混凝土墙混凝土墙1503.350砖墙砖墙2402.823423吸热玻璃：吸热玻璃：在玻璃中添加金属离子或某些物质形成着色玻璃，获得较高吸收率。20世纪60年代流行。反射玻璃：反射玻璃：在玻璃表面附加一层膜，使之反射更多太阳辐射，获得较高反射率。20年代70世纪流行。吸热玻璃与反射玻璃比较吸热玻璃与反射玻璃比较比较条件：厚度3mm，环境：32，室内：24，太阳日射强度：600W/m2，温差传热：49.4W/m2普通玻璃普通玻璃吸热玻璃吸热玻璃反射玻璃反射玻璃0.865 0.06 0.051 0.111 0.024 0.889 0.075 0.15 0.45 0.31 0.09 0.40 0.60 0.46 0.30 0.10 0.32 0.38 0.22 0.600.40 24424可见光可见光冬季型冬季型Low-E玻璃玻璃7.0%45.6%45,2%2.2%普通玻璃普通玻璃 高高 高高 高高 低低 吸热玻璃吸热玻璃 中中 中中 中中 低低反射玻璃反射玻璃 低低 低低 l low-eow-e玻璃玻璃 低低 低低近红外线可见光紫外线长波红外线内镀非常薄但又耐久的镀银薄层。20世纪80年代盛行夏季夏季东西向东西向252627B夜间除温差传热外，夜间除温差传热外，还有由于天空夜间还有由于天空夜间辐射导致的散热量。辐射导致的散热量。B采用采用 low-e low-e 玻璃可玻璃可有效降低透光维护有效降低透光维护结构的传热系数的结构的传热系数的原因？原因？p58p58长波长波辐射辐射导热和导热和自然对自然对流换热流换热长波辐射长波辐射室内表面室内表面对玻璃的对玻璃的长波辐射长波辐射28difglassdifDiglassDiglassIIHG,)(,difdifDiDiinoutoutaglassaIaIRRRHG 2930对流对流透过透过反射反射反射反射对流对流透过透过313233windwindnsdifsDisolwindFXCCSSGXSSGHG)(,)()()(,solwindcondwindwindHGHGHG总得热：34knkkaNSHGC1IFSHGCttFKQwindinaoutawindwind)()()(,35refSHGCSHGCSC 36 outaviiinvK 111137实际水蒸汽分压力实际水蒸汽分压力饱和水蒸汽分压力饱和水蒸汽分压力温度温度38394041)/()(10000sgBBFPPWab42NimjjsfiHijHrishwHinaiHimjjsfiHiHjHishwHinaiHiilwHishwHiconvHiradHiconvHNiiSHSHttHGttTTxHGttHGHGHGHGHGHGHG)()()()(,4,4,对流项对流项辐射项辐射项短波辐射项短波辐射项长波辐射项长波辐射项对流项对流项线性化长波辐射项线性化长波辐射项43LHSHHHinaLHiHHHGHGHGWtHGWW,)84.12500(则室内热源总得热：44 4546)(infinoutaailhhLHG4748得热量。得热量。49蓄热量需除去的蓄热量实际冷负荷照明得热量热量瞬时得热量瞬时冷负荷需除去的蓄热量蓄热量以送风空调（常规空调）为例以送风空调（常规空调）为例505152通过围护结构的导热量通过围护结构的导热量本壁面获得的太阳辐射得热本壁面获得的太阳辐射得热室内热源短波辐射得热室内热源短波辐射得热室内热源的长波辐射得热室内热源的长波辐射得热 壁面对流得热壁面对流得热本壁面向其他壁面的长波辐射本壁面向其他壁面的长波辐射针对非针对非透光维护结构透光维护结构53针对室内家具：针对室内家具：Qwall,cond=0针对针对透光维护结构透光维护结构:本壁面传导得热本壁面传导得热本壁面吸收太阳辐射向内的传热本壁面吸收太阳辐射向内的传热热源长波辐射得热热源长波辐射得热壁面对流换热壁面对流换热本壁面与其它表面的长波辐射换热本壁面与其它表面的长波辐射换热54 去除的对流热空气的显热增值去除的对流热空气的显热增值 室内热源对流得热室内热源对流得热 内内壁面对流得热渗透壁面对流得热渗透显热得热显热得热55室内热源得热室内热源对流得热室内热源得热室内热源对流得热热源向内表面的长波辐射热源向内壁面的短波辐射热源向内表面的长波辐射热源向内壁面的短波辐射56atwallSiltwindtwallSHSclQQHGHGHGHGQ,inf,LilLHSclLclSclclHGHGQQQQ,inf,57xtxxaxtxat )()(22)()0,(|)()(),()(),(|)(),0()(1,0 xfxtxtxQttxttxtxttxshwjmjjjinainxZout初始条件：58当量温差法谐波反应法谐波分解法冷负荷系数法冷负荷温差法反应系数法负荷计算法1946.USA1950s.USSR1967.Canada5960)(,inaoutawallwallhlttFKQ61-15-10-505101520253035024681012141618202224夏季室内控制温度夏季室外气温冬季室内控制温度冬季室外气温温度()夏季t冬季t时间26261828.628.696263针对常系数的线性偏微分方程（针对常系数的线性偏微分方程（线性定常系统线性定常系统）有效。）有效。B积分变换的概念：积分变换的概念：把函数从一个域转换到另一个域，在把函数从一个域转换到另一个域，在这个新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以求出这个新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以求出解析解。然后，对求得的变换后的方程解进行逆变换，解析解。然后，对求得的变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解。获得最终的解。6465G(s)Input(s)Output(s)系统系统Input()Output()()()()()(00sIsOdeIdeOsGss 如果输入原函数是指数如果输入原函数是指数函数，则不需变换直接输入，函数，则不需变换直接输入，即可求得解的原函数。即可求得解的原函数。66函数不会函数不会改变。改变。6768-5-55 515152525353545450 01440144028802880 43204320 5760576072007200 86408640温度()温度()时间时间(h)69-5-55 515152525353545450 014401440 28802880 43204320 57605760 72007200 8640864016.9-200200144028804320576072008640-7.507.50501001507071B 谐波反应法：谐波反应法：J 任何一连续可导曲线均可分解为正任何一连续可导曲线均可分解为正(余余)弦波之和。即把弦波之和。即把外扰分解为正（余）弦波，分别求出每个正外扰分解为正（余）弦波，分别求出每个正(余余)弦波外弦波外扰的室内响应，并进行叠加得到室内负荷。扰的室内响应，并进行叠加得到室内负荷。J对应对应连续连续系统，拉普拉斯变换获得的是系统，拉普拉斯变换获得的是s s传递函数。传递函数。J典型扰量输入：室外空气温度，输出：室内壁温典型扰量输入：室外空气温度，输出：室内壁温B 反应系数法反应系数法(冷负荷系数法冷负荷系数法)：J 任何连续曲线均可离散为脉冲波之和。即将外扰分解为任何连续曲线均可离散为脉冲波之和。即将外扰分解为脉冲，分别求得脉冲外扰的室内响应，再进行叠加脉冲，分别求得脉冲外扰的室内响应，再进行叠加 得到得到室内负荷。室内负荷。J对应对应离散离散系统，拉普拉斯变换获得的是系统，拉普拉斯变换获得的是Z Z传递函数。传递函数。J典型扰量输入：室内热源得热，输出：室内负荷典型扰量输入：室内热源得热，输出：室内负荷72 00.20.40.60.81123456789 10 11 12 13时间(时)热量比例得热负荷7300.10.20.30.40.50.60.70.80.912345678910111213时间(时)负荷7400.10.20.30.40.50.60.70.80.9113579111315171921时间(时)负荷7576B冷负荷系数法是房间反应系数法的一种形式。冷负荷系数法是房间反应系数法的一种形式。B房间反应系数是一个百分数，它代表某时刻房间的房间反应系数是一个百分数，它代表某时刻房间的某种得热在其后作用时刻逐渐转变成房间负荷的百某种得热在其后作用时刻逐渐转变成房间负荷的百分率。分率。B冷负荷系数法把外扰通过维护结构形成的瞬时冷负冷负荷系数法把外扰通过维护结构形成的瞬时冷负荷表述成瞬时冷负荷温差（荷表述成瞬时冷负荷温差（CLTDCLTD）或瞬时冷负荷）或瞬时冷负荷温度的函数。温度的函数。)()()(,inawallclwallwallwallclttFKQ77)()()(,inawallclwallwallwallclttFKQ78)()()(,inawindclwindwindcondwindclttFKQ)()(,max,windcljsnwindsolwindclCDCCFQ)()()(0,0,HclHHclCHGQ79808182482)2cos()(pn,nnnnn,nTnA 室外温度按余弦波（傅氏级数）分解（负荷为各阶余弦波响应之和）谐波反应计算方法系统tz,n()n,n()扰量响应室外空气综合温度室内壁面温度 n,n=An/n tz,n/n ntz,pAnT/ntz n扰量扰量响应响应扰量扰量响应响应DnnnnnetBAv21,n,z An tz,nBn n,n)2cos()(0znn,nTnAAt 谐波反谐波反应法应法83483室外空气综合温度1阶谐波2阶谐波3阶谐波时刻/h平均值nnnt,n,z 相位相位相位相位)()(,n,z nnnt n、n围护结构对围护结构对n阶阶扰量传至扰量传至的衰减度及的衰减度及相位延迟时间，定义：相位延迟时间，定义：1n,z)2cos()(nnnnnpnTnt 1,zz)2cos()(nnnTntt 11nn)2cos()()(nnnnnn,nTnA 对于谐波叠加的室外对于谐波