第七章 建筑热工学基本知识
第八章 稳定传热
第九章 建筑保温
第十章 外围护结构的湿状况
第十一章 建筑隔热
第十二章 建筑日照
概述：
? 各地区建筑物的形式、风格受气候条件的影响。
? 建筑物的室内外主要气候因素：
室外气候因素：太阳热辐射、空气温湿度、风、
雨,雪等，统称为“室外热作用”；
室内气候因素：空气的温湿度、生产和生活散
发的热量与水分等，统称为“室内热作用”。
作业（任选其一论述）：
风的形成机理
雨的形成机理
雪的形成机理
室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感
取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热
量之间的平衡关系，如图。
crm qqqqq ????? ?
0
0
0
??
??
??
q
q
q
体温恒定；
体温上升；
体温下降。
qr,人体与环境辐射换热率
qw,人体蒸发散热率
qm,人体新陈代谢产热率
qc:人体与环境对流换热率
所谓按正常比例散热，指的是对流换
热约占总散热量的 25-30?,辐射散热约
为 45-50?，呼吸和无感觉蒸发散热约占
25-30?,处于舒适状况的热平衡，可称
之为“正常热平衡”。
? 建筑热工学的任务：
（ 1）如何通过建筑物和规划上的手段有效防护或
利用室内外气候因素，合理解决房屋的日照、保
温、防热、防潮等问题；
（ 2）如何配备适当的设备进行人工调节（如采暖、
空调等）；
（ 3）如何创造和完善装配房屋的建筑构件，以创
造好室内热环境并提高围护结构的耐久性。
第七章 建筑热工学基本知识
7-1 传热的基本方式
7-2 围护结构的传热过程
7-3 湿空气的物理性质
温度
? T=t+273.16
? F=32+9/5t
? 温度：分子平均平动动能。
? 绝对 温标 k,绝对零度，水的三相点，温度计，
超导。
国际单位制 SI基本单位
名称 单位 代号 单位定义
长度 米 m
质量 千克 Kg
时间 秒 s
电流 安培 A
热力学温度 开尔文 K
物质的量 摩尔 m o l
发光强度 坎德拉 Cd
平面角 弧度 r a d
立体角 球面度 r
7-1 传热的基本方式
? 传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是
自发地由高温处向低温处传递。
? 实际传热过程
? 温度场
? 传热有三种基本方式（如图 7-1）：
1,导热
2,对流
3,辐射
一、导热：（传热）
? 定义：指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观
粒子（分子、原子、自由电子等）的热运动引起的
热能转移现象。
? 导热可在固体、液体、和气体中发生，但只有在密
实的固体中才存在单纯的导热过程。
? 在建筑热工学中，大量课题涉及非金属固体材料的
导热，有时也涉及空气、水分或金属导热问题。
二、对流：
? 定义：对流只发生在流体中，是因温度不同的各部分流体
之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。
? 促使流体产生对流的原因：
1,本来温度相同的流体，因其中某一部分受热（或冷却）
而产生温度差，形成对流运动，称为,自然对流,。
2,因受外力作用（如风吹、泵压等）迫使流体产生对流，
称为,受迫对流,。
? 工程上遇到的一般是流体流过一个固体壁面时发生的热量
交换过程，称为,对流换热,。
? 单纯的对流换热不存在，总伴随有导热发生。
三、辐射：
? 定义：辐射指依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著
效应的电磁波）来传递能量的现象。
? 自然界中凡温度高于绝对零度（ 0K） 的物体，都能发射
辐射热，同时，也不断吸收其它物体投射来的辐射热。
? 特点：辐射换热时有能量转化,热能 --?辐射能 -? 热能
参与换热的物体无须接触。
? 如图，辐射热的反射、
吸收与透射。
例：普通窗玻璃
的保温能力、吸热玻璃
实际传热过程：
? 例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含
三种基本传热方式的复杂过程。如图所示：
对流
辐射
导热 对流
辐射
温度场：
? 热量传递的动力是温度差，研究传热时必须知道物
体的温度分布。
? 对某一物体或某一空间来说，某一瞬时，物体内各
点的温度总计叫 温度场 。
? 物体内各点温度不随时间变化，称为 稳定温度场 ；
反之，则为 不稳定温度场 。
? 在稳定温度场内发生的热量传递过程为 稳定传热过程 ；
在不稳定温度场内发生的热量传递过程为 不稳定传热
过程。
7-2 围护结构的传热过程
一,平壁导热
二,对流换热
三,辐射换热
一、平壁导热：
? 定义：指通过围护结构材料传热。
? 经过单层平壁导热
? 经过多层平壁导热
经过单层平壁导热：
? 设一单层匀质平壁（ 如图 7-2），厚 d
平壁内、外温度为 θ i, θ e （设 θ i
> θ e,且均不随时间变化）。
???? FdQ ei )( ??
? 单位时间内通过单位面积的热流量，称为 热流强度 。
R
d
d
q eieiei ??? ????? ?????? )( （ 7-3）
? 这是一稳定导热问题，实践证明，通过
壁体的热流量 Q 满足下面关系式：
? 热阻,在同样温差条件下，热阻越大，通过材料
层的热量越少；增加热阻的方法：加大平壁厚度或选用导
热系数小的材料。
说明：
?
dR ?
?? 导热系数,当材料层单位厚度内的温差为 10C 时，在
1小时内通过 1m2 表面积的热量。
? 影响 的最大因素是,容重 和 湿度 。?
材料 导热系数
W/(m?K)
特点
气体 0.006~0.6 最小
液体 0.07~0.7 次之
金属 2.2~420 最大
非金属 0.3~3.5 常用建材
保温隔热材料 <0.25 矿棉、泡沫塑料,珍珠岩、蛭石等
不同状态的物质导热系数相差很大
经过多层平壁导热：
? 设三层材料组成多层壁
（ 如图 7-3）,各材料层之
间紧密配合，各层厚为
d1, d2, d3, 导热系
数分别为 ?1, ?2, ?3,
平壁内、外温度为 ?i,
?e （ 设 ?i > ?e,且均不
随时间变化），可用 ?2,
?3 表示层间接触面的温
度。
? 将多层壁视为三个单层
壁，分别算出通过每层
壁的热流强度为：
)( 2
1
1
1 ??
? ??
idq )( 322
2
2 ??
? ??
dq )( 33
3
3 edq ??
? ??
? 稳定导热条件下有：
321 qqqq ???
321
3
32
1
1
2
RRRddd
q eiei
??
??
??
?? ??
???
??? 由以上四式解得,（ 7-4）
? n层多层壁的导热计算公式：
? 各层接触面的温度：
? 多层壁内第 层与第 层之间接触面温度：
)(
2
2
1
1
1
2
2
23
1
1
12
??
?
?
??
?
??
dd
q
d
q
d
q
?????
??
?
?
???
n
j
j
n
R
q
1
11 ??
)(
2
2
1
1
11
j
j
j
dddq
????? ?????????
j 1?j
二、对流换热：
? 层流边界层：由于摩擦力作用，在紧贴固体壁面处有一
平行于固体壁面流动的流体薄层，叫,层流边界层,。
c
c
cc R
t
a
ttaq ?????? ???
1)(
对流换热系数 对流换热热阻
? 对流换热过程：（ 如图 7-4）
倾斜直线区 — 层流边界层 ；
抛物线区 — 流体核心部分 ；
水平线区 — 过度区 。
? 对流换热计算公式：
? 确定对流换热系数,
对流换热系数包含了影响对流换热强度的一切因素。建筑
热工学中常遇到的对流换热问题都是指固体壁面与空气间
的换热，据具体情况选用表 7-1公式：
ca
三、辐射换热：
? 本质：物体表面向外辐射出的电磁波在空间传播；电磁
波的波长可从 到数公里；不同波长的电磁波落到
物体上可产生各种不同的效应（如图 7-5）；
红外线：波长范围 ；
热射线：波长范围 ；
热辐射：热射线的传播过程。
1、辐射换热的本质和特点：
m610?
m?6008.0 ?
m?404.0 ?
? 特点：
（ 1）辐射换热中伴随有能量形式的转化：
一物体内能 ?电磁波 ?另一物体内能 ；
（ 2）电磁波可在真空中传播，故辐射换热不需
有任何中间介质，也不需冷热物体直接接触；
（ 3）一切物体，不论温度高低都在不停地对外
辐射电磁波，辐射换热是两物体互相辐射的结果。
高温 低温
? 物体对外来射线的反应遵循与可见光相同的规律。
设有能量为 I0 的热射线投射到物体表面，则其中 Ir
被反射,Ia 被吸收,It 可能透过物体。（如图 7-6）
2、辐射能的吸收、反射和透射：
otar IIII ???
1
1
???
???
hhh
o
t
o
a
o
r
I
I
I
I
I
I
???
反射系数
吸收系数
透射系数
? 由能量守恒：
或
? 一般，固体和液体都是不透明的，即 ?h =0
? 因此 ?h + ?h = 1
所以,凡是善于反射的物体一定不善于吸收（磨光的铝、
镍 鉻 板、研磨的黄铜 ?h ＝ 0.02～ 0.04〕,反之亦然。
? 严格说，物体对不同波长的外来辐射的吸收、反射及透射
的性能不同。
? 绝对白体 （简称白体）：能将外来辐射全部反射的物体；
绝对黑体 （简称黑体）：能将外来辐射全部吸收的物体；
绝对透明体 （透热体）：能将外来辐射全部透过的物体。
玻璃窗的 特性
7-3 湿空气的物理性质
一,水蒸气分压力
二,空气湿度
三,露点温度
一、水蒸气分压力：
? 湿空气：指干空气与水蒸气的混合物。
E e
ePP aw ??
? 道尔顿分压定律：
? 在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容
纳的水蒸气量是有一定限度的。
水蒸气的含量未达到限度的湿空气，叫 未饱和湿空气 ；
达到限度时则叫 饱和湿空气。
? 饱和蒸汽压（或最大水蒸气分压力）：处于饱和状态的
湿空气中水蒸气所呈现的压力。
饱和蒸汽压用 表示；未饱和水蒸气分压力用 表示。
? 标准大气压下，饱和蒸汽压随温度的升高而增大。
二、空气湿度：
? 湿度,空气的干湿程度。
)( 3mgf
)( 3max mgf
? 绝对湿度,每立方米空气中所含水蒸气的重量。
绝对湿度一般用 表示；饱和空气的绝对湿度用
饱和蒸气量 表示。
? 相对湿度,一定温度和大气压下，湿空气的绝对湿度与
同温同压下的饱和蒸气量的百分比。 表示为 e/E.100%
三、露点温度：
? 露点温度,（设不人为地增加或减少空气含湿量，而只
用干法加热或降温空气） 某一状态的空气，在含湿量不
变的情况下，冷却到它的相对湿度 时所对应的
温度，称为该状态下空气的露点温度，用 表示。
若从 往下继续降温，则空气中容纳不了原有水蒸气，
迫使部分水蒸气凝结成水珠（露水）析出。
maxf
ef
E ?
? 定温定压下,一定的空气，其 一定；空气所能容纳
的最大水蒸气含量 以及与之相对应的最大水蒸气分压
力,也都一定；所以，相对湿度 当然也一定。
00100??
ct
ct
空调冷凝水
电冰箱内的霜
降雨过程
作业：
? 传热的基本方式有哪些，它们分别有哪些特点？
? 为减少围护结构的 传热,可采用哪些措施？
? 试列举生活中外墙内表面结露现象实例，并说明结露原
因。
第八章 稳定传热
第九章 建筑保温
第十章 外围护结构的湿状况
第十一章 建筑隔热
第十二章 建筑日照
概述：
? 各地区建筑物的形式、风格受气候条件的影响。
? 建筑物的室内外主要气候因素：
室外气候因素：太阳热辐射、空气温湿度、风、
雨,雪等，统称为“室外热作用”；
室内气候因素：空气的温湿度、生产和生活散
发的热量与水分等，统称为“室内热作用”。
作业（任选其一论述）：
风的形成机理
雨的形成机理
雪的形成机理
室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感
取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热
量之间的平衡关系，如图。
crm qqqqq ????? ?
0
0
0
??
??
??
q
q
q
体温恒定；
体温上升；
体温下降。
qr,人体与环境辐射换热率
qw,人体蒸发散热率
qm,人体新陈代谢产热率
qc:人体与环境对流换热率
所谓按正常比例散热，指的是对流换
热约占总散热量的 25-30?,辐射散热约
为 45-50?，呼吸和无感觉蒸发散热约占
25-30?,处于舒适状况的热平衡，可称
之为“正常热平衡”。
? 建筑热工学的任务：
（ 1）如何通过建筑物和规划上的手段有效防护或
利用室内外气候因素，合理解决房屋的日照、保
温、防热、防潮等问题；
（ 2）如何配备适当的设备进行人工调节（如采暖、
空调等）；
（ 3）如何创造和完善装配房屋的建筑构件，以创
造好室内热环境并提高围护结构的耐久性。
第七章 建筑热工学基本知识
7-1 传热的基本方式
7-2 围护结构的传热过程
7-3 湿空气的物理性质
温度
? T=t+273.16
? F=32+9/5t
? 温度：分子平均平动动能。
? 绝对 温标 k,绝对零度，水的三相点，温度计，
超导。
国际单位制 SI基本单位
名称 单位 代号 单位定义
长度 米 m
质量 千克 Kg
时间 秒 s
电流 安培 A
热力学温度 开尔文 K
物质的量 摩尔 m o l
发光强度 坎德拉 Cd
平面角 弧度 r a d
立体角 球面度 r
7-1 传热的基本方式
? 传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是
自发地由高温处向低温处传递。
? 实际传热过程
? 温度场
? 传热有三种基本方式（如图 7-1）：
1,导热
2,对流
3,辐射
一、导热：（传热）
? 定义：指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观
粒子（分子、原子、自由电子等）的热运动引起的
热能转移现象。
? 导热可在固体、液体、和气体中发生，但只有在密
实的固体中才存在单纯的导热过程。
? 在建筑热工学中，大量课题涉及非金属固体材料的
导热，有时也涉及空气、水分或金属导热问题。
二、对流：
? 定义：对流只发生在流体中，是因温度不同的各部分流体
之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。
? 促使流体产生对流的原因：
1,本来温度相同的流体，因其中某一部分受热（或冷却）
而产生温度差，形成对流运动，称为,自然对流,。
2,因受外力作用（如风吹、泵压等）迫使流体产生对流，
称为,受迫对流,。
? 工程上遇到的一般是流体流过一个固体壁面时发生的热量
交换过程，称为,对流换热,。
? 单纯的对流换热不存在，总伴随有导热发生。
三、辐射：
? 定义：辐射指依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著
效应的电磁波）来传递能量的现象。
? 自然界中凡温度高于绝对零度（ 0K） 的物体，都能发射
辐射热，同时，也不断吸收其它物体投射来的辐射热。
? 特点：辐射换热时有能量转化,热能 --?辐射能 -? 热能
参与换热的物体无须接触。
? 如图，辐射热的反射、
吸收与透射。
例：普通窗玻璃
的保温能力、吸热玻璃
实际传热过程：
? 例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含
三种基本传热方式的复杂过程。如图所示：
对流
辐射
导热 对流
辐射
温度场：
? 热量传递的动力是温度差，研究传热时必须知道物
体的温度分布。
? 对某一物体或某一空间来说，某一瞬时，物体内各
点的温度总计叫 温度场 。
? 物体内各点温度不随时间变化，称为 稳定温度场 ；
反之，则为 不稳定温度场 。
? 在稳定温度场内发生的热量传递过程为 稳定传热过程 ；
在不稳定温度场内发生的热量传递过程为 不稳定传热
过程。
7-2 围护结构的传热过程
一,平壁导热
二,对流换热
三,辐射换热
一、平壁导热：
? 定义：指通过围护结构材料传热。
? 经过单层平壁导热
? 经过多层平壁导热
经过单层平壁导热：
? 设一单层匀质平壁（ 如图 7-2），厚 d
平壁内、外温度为 θ i, θ e （设 θ i
> θ e,且均不随时间变化）。
???? FdQ ei )( ??
? 单位时间内通过单位面积的热流量，称为 热流强度 。
R
d
d
q eieiei ??? ????? ?????? )( （ 7-3）
? 这是一稳定导热问题，实践证明，通过
壁体的热流量 Q 满足下面关系式：
? 热阻,在同样温差条件下，热阻越大，通过材料
层的热量越少；增加热阻的方法：加大平壁厚度或选用导
热系数小的材料。
说明：
?
dR ?
?? 导热系数,当材料层单位厚度内的温差为 10C 时，在
1小时内通过 1m2 表面积的热量。
? 影响 的最大因素是,容重 和 湿度 。?
材料 导热系数
W/(m?K)
特点
气体 0.006~0.6 最小
液体 0.07~0.7 次之
金属 2.2~420 最大
非金属 0.3~3.5 常用建材
保温隔热材料 <0.25 矿棉、泡沫塑料,珍珠岩、蛭石等
不同状态的物质导热系数相差很大
经过多层平壁导热：
? 设三层材料组成多层壁
（ 如图 7-3）,各材料层之
间紧密配合，各层厚为
d1, d2, d3, 导热系
数分别为 ?1, ?2, ?3,
平壁内、外温度为 ?i,
?e （ 设 ?i > ?e,且均不
随时间变化），可用 ?2,
?3 表示层间接触面的温
度。
? 将多层壁视为三个单层
壁，分别算出通过每层
壁的热流强度为：
)( 2
1
1
1 ??
? ??
idq )( 322
2
2 ??
? ??
dq )( 33
3
3 edq ??
? ??
? 稳定导热条件下有：
321 qqqq ???
321
3
32
1
1
2
RRRddd
q eiei
??
??
??
?? ??
???
??? 由以上四式解得,（ 7-4）
? n层多层壁的导热计算公式：
? 各层接触面的温度：
? 多层壁内第 层与第 层之间接触面温度：
)(
2
2
1
1
1
2
2
23
1
1
12
??
?
?
??
?
??
dd
q
d
q
d
q
?????
??
?
?
???
n
j
j
n
R
q
1
11 ??
)(
2
2
1
1
11
j
j
j
dddq
????? ?????????
j 1?j
二、对流换热：
? 层流边界层：由于摩擦力作用，在紧贴固体壁面处有一
平行于固体壁面流动的流体薄层，叫,层流边界层,。
c
c
cc R
t
a
ttaq ?????? ???
1)(
对流换热系数 对流换热热阻
? 对流换热过程：（ 如图 7-4）
倾斜直线区 — 层流边界层 ；
抛物线区 — 流体核心部分 ；
水平线区 — 过度区 。
? 对流换热计算公式：
? 确定对流换热系数,
对流换热系数包含了影响对流换热强度的一切因素。建筑
热工学中常遇到的对流换热问题都是指固体壁面与空气间
的换热，据具体情况选用表 7-1公式：
ca
三、辐射换热：
? 本质：物体表面向外辐射出的电磁波在空间传播；电磁
波的波长可从 到数公里；不同波长的电磁波落到
物体上可产生各种不同的效应（如图 7-5）；
红外线：波长范围 ；
热射线：波长范围 ；
热辐射：热射线的传播过程。
1、辐射换热的本质和特点：
m610?
m?6008.0 ?
m?404.0 ?
? 特点：
（ 1）辐射换热中伴随有能量形式的转化：
一物体内能 ?电磁波 ?另一物体内能 ；
（ 2）电磁波可在真空中传播，故辐射换热不需
有任何中间介质，也不需冷热物体直接接触；
（ 3）一切物体，不论温度高低都在不停地对外
辐射电磁波，辐射换热是两物体互相辐射的结果。
高温 低温
? 物体对外来射线的反应遵循与可见光相同的规律。
设有能量为 I0 的热射线投射到物体表面，则其中 Ir
被反射,Ia 被吸收,It 可能透过物体。（如图 7-6）
2、辐射能的吸收、反射和透射：
otar IIII ???
1
1
???
???
hhh
o
t
o
a
o
r
I
I
I
I
I
I
???
反射系数
吸收系数
透射系数
? 由能量守恒：
或
? 一般，固体和液体都是不透明的，即 ?h =0
? 因此 ?h + ?h = 1
所以,凡是善于反射的物体一定不善于吸收（磨光的铝、
镍 鉻 板、研磨的黄铜 ?h ＝ 0.02～ 0.04〕,反之亦然。
? 严格说，物体对不同波长的外来辐射的吸收、反射及透射
的性能不同。
? 绝对白体 （简称白体）：能将外来辐射全部反射的物体；
绝对黑体 （简称黑体）：能将外来辐射全部吸收的物体；
绝对透明体 （透热体）：能将外来辐射全部透过的物体。
玻璃窗的 特性
7-3 湿空气的物理性质
一,水蒸气分压力
二,空气湿度
三,露点温度
一、水蒸气分压力：
? 湿空气：指干空气与水蒸气的混合物。
E e
ePP aw ??
? 道尔顿分压定律：
? 在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容
纳的水蒸气量是有一定限度的。
水蒸气的含量未达到限度的湿空气，叫 未饱和湿空气 ；
达到限度时则叫 饱和湿空气。
? 饱和蒸汽压（或最大水蒸气分压力）：处于饱和状态的
湿空气中水蒸气所呈现的压力。
饱和蒸汽压用 表示；未饱和水蒸气分压力用 表示。
? 标准大气压下，饱和蒸汽压随温度的升高而增大。
二、空气湿度：
? 湿度,空气的干湿程度。
)( 3mgf
)( 3max mgf
? 绝对湿度,每立方米空气中所含水蒸气的重量。
绝对湿度一般用 表示；饱和空气的绝对湿度用
饱和蒸气量 表示。
? 相对湿度,一定温度和大气压下，湿空气的绝对湿度与
同温同压下的饱和蒸气量的百分比。 表示为 e/E.100%
三、露点温度：
? 露点温度,（设不人为地增加或减少空气含湿量，而只
用干法加热或降温空气） 某一状态的空气，在含湿量不
变的情况下，冷却到它的相对湿度 时所对应的
温度，称为该状态下空气的露点温度，用 表示。
若从 往下继续降温，则空气中容纳不了原有水蒸气，
迫使部分水蒸气凝结成水珠（露水）析出。
maxf
ef
E ?
? 定温定压下,一定的空气，其 一定；空气所能容纳
的最大水蒸气含量 以及与之相对应的最大水蒸气分压
力,也都一定；所以，相对湿度 当然也一定。
00100??
ct
ct
空调冷凝水
电冰箱内的霜
降雨过程
作业：
? 传热的基本方式有哪些，它们分别有哪些特点？
? 为减少围护结构的 传热,可采用哪些措施？
? 试列举生活中外墙内表面结露现象实例，并说明结露原
因。
