第一章建筑环境

建筑设备工程概论主讲：马利平建筑环境与设备工程概论主讲人：安笑媛建筑环境与设备工程概论建筑环境与设备工程课程简介建筑构造发展史在某种意义上来说就是建筑材料的发展史。利用天然材料（石材、木材和泥土）——石灰、砖瓦——金属材料——钢筋混凝土——新型材料建筑环境与设备工程概论建造一项工程设施一般要经过规划、勘测、设计（初步设计、施工图设计）、施工、验收等阶段。各阶段都需要不同专业的相互配合，才能顺利进行。与建筑相关的专业主要有：建筑、结构、设备等专业。其中设备专业包括：水、暖、电。水（给水排水）包括：城市给水工程、排水工程、取水工程、防洪工程、建筑给水排水工程、工业给水排水工程、水污染控制规划和水资源保护。这里强调的是建筑给水排水工程。暖（建环）包括：室内环境设备系统及建筑公共设施系统的设计、安装调试、运行管理及国民经济各部门所需的特殊环境的研究开发。这里强调的是建筑内的采暖、通风、空调、燃气工程。电（电气工程及其自动化）包括：电机及其控制、电器及其控制、电力系统及其自动化、建筑电气等。这里强调的是建筑电气工程。建筑环境与设备工程概论校区规划图建筑环境与设备工程概论勘测图（地形、地貌、标高）建筑环境与设备工程概论建筑建筑学：建筑设计、城市设计、室内设计。建筑环境与设备工程概论结构土木工程：房屋建筑、地下建筑(含矿井建筑)、道路、隧道、桥梁建筑、水电站、港口及近海结构与设施、地基处理。建筑环境与设备工程概论设备建筑环境与设备工程概论目录基础知识1建筑环境2供热工程及热水供应4给排水工程33通风、空调工程及制冷35建筑电气基本知识6建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识第二节传热学基础知识第三节湿空气的热工基础知识第一章基础知识建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识流体的主要物理性质恒定流的连续性方程流体力学基本知识恒定总流能量方程式CCCC流体静压强及其分布规律DAAAABBBBE流动阻力和流动形态建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识一、流体的主要物理性质1.密度和容重2.流体的粘滞性τ=μ(du/dn)——牛顿内摩擦定律3.流体的压缩性和热胀性p/ρ=RT——理想气体状态方程建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识二、流体静压强及其分布规律1.流体静压强及其特征流体静压强方向是沿着作用面的内法线方向；各方向的流体静压强大小相同，与作用面的方位无关。pppplim0建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识二、流体静压强及其分布规律2.流体静压强的分布规律绝对压强、相对压强真空度0—98kN/m21个工程大气压=10mH20=735.6mmHg=98kN／m2=98000Paghpp0测压管水银测压计文丘里流量计弹簧压力表建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识三、恒定流的连续性方程1.流体运动的基本概念压力流（受迫）、无压流（自然）、混合流恒定流、非恒定流流线、迹线均匀流、非均匀流（渐变流、急变流）元流、总流、过流断面、流量与断面平均流速2.恒定流的连续性方程2211QQ22211121QQ2211建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识四、恒定总流能量方程式1.恒定总流实际液体的能量方程式位置水头、压强水头、流速水头、水头损失总水头:测压管水头:21222222111122hggpzggpzggpzH22gpz建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识四、恒定总流能量方程式2.实际气体恒定总流的能量方程式静压:P动压:位压：势压：全压:总压：压强损失:21222122112))((2ghpZZgpa2222ppq))((12ZZga))((12ZZgppas))((2122ZZgppaz2121ghpl建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识五、流动阻力和流动型态1.流动阻力和水头损失沿程阻力，沿程水头损失hf；局部阻力，局部水头损失hj。总水头损失：2.流动型态：层流和紊流流动型态判断—雷诺数jfhhh21RuR，Re建筑环境与设备工程概论第一节流体力学基本知识五、流动阻力和流动型态3.沿程水头损失沿程水头损失根据流态选择λ计算公式4.局部水头损失局部水头损失根据局部特点查询ζ计算总损失gdlhf2222dlpfRd4ghj22ggdlhhhjf2222建筑环境与设备工程概论第二节传热学基础知识一、传热的基本方式二、传热过程及传热系数建筑环境与设备工程概论第二节传热学基础知识一、传热的基本方式1.导热2.热对流对流换热3.热辐射辐射力辐射换热tFQtFQq12pttmcqthtthqfwtAhAtthQfw4100TCEbb4100TCEb42412,1100100TTCq建筑环境与设备工程概论第二节传热学基础知识二、传热过程及传热系数1.传热过程公式2.传热系数3.传热热阻2f1f2f1f21111ttktthhq21111hhK21111hhKRK建筑环境与设备工程概论几个问题一、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感到更冷些？二、夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须传绒衣才觉得舒服？三、利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？四、有人将一碗热稀饭置于一盆冷水中进行冷却。为使稀饭凉的更快一些，你认为他应该搅拌碗中的饭还是盆中的水？五、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。试解释原因。建筑环境与设备工程概论一、假定人体表面温度相同时，人体的散热在有风时相当于强制对流换热，无风时属于自然对流换热。而空气的强制对流换热要比自然对流换热强烈。因而在有风时从人体带走的热量更多，所以感到更冷人对冷暖感觉的衡量指标是散热量的大小而不是温度的高低，即当人体散热量低时感到热，散热量高时感到冷经验：当皮肤散热热流为58W/m2感到热，232W/m2感到舒服，696W/m2感到凉快，928W/m2时感到冷。建筑环境与设备工程概论二、首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度不同。夏季室外温度比室内温度高，因此通过墙体的热量传递方向是由室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通过墙体的热量传递方向是由室内传向室外。墙体的内表面温度不同，夏季高，冬季低。因此，尽管冬季室内温度比夏季略高，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多，根据散热量是主要人对冷热的感受。建筑环境与设备工程概论三、当其他条件相同，冰箱的结霜相当于在冰箱蒸发器和冰箱冷冻室之间增加了一个附加热阻，因此要达到相同的制冷室温度，必然要求蒸发器处于更低的温度。所以，结霜的冰箱耗电量更大。四、从稀饭到冷水是一个传热过程。显然，稀饭和水的换热在不搅动时属于自然对流。而稀饭的换热比水要差，因此要强化传热增强换热量，应该搅拌稀饭建筑环境与设备工程概论五、棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里可以进入更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小（20℃），具有良好的保温性能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更加明显！建筑环境与设备工程概论第三节湿空气的热工基础知识湿空气的物理性质湿球温度与露点温度湿空气的热工基础知识焓湿图的应用CCCC湿空气的焓湿图DAAAABBBB建筑环境与设备工程概论第三节湿空气的热工基础知识一、湿空气的物理性质1.湿空气=干空气+水蒸气干空气、湿空气可应用理想气体状态方程2.含湿量d：水蒸气质量/干空气质量3.相对湿度φ：水蒸气分压力/饱和水蒸气分压力4.焓i：比热力学能+压力x比体积5.湿空气的密度ρ：干空气的密度+水蒸汽的密度vvppp.d6220mRTpV%ppsv100%dds100dttiiiva)84.12500(005.1TpTpTRpTRpvvvaava00134.0003484.0建筑环境与设备工程概论第三节湿空气的热工基础知识二、湿空气的焓湿图1.常用的焓湿图以i和d为坐标，夹角取135°2.i-d图上有等温线、等相对湿度线、热湿比ε线（湿空气的焓变化/湿变化）3.热湿比也可表示为热量变化/湿量变化vvppp.d6220%100svppdttiiiva)84.12500(005.1WQABABddiidi1000/di图1-26湿空气焓湿图图1-27等温线在i-d图上的确定建筑环境与设备工程概论第三节湿空气的热工基础知识三、湿球温度与露点温度1.湿球温度是在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。严格来说，等湿球温度线与等焓线并不重合。可以近似认为等焓线即为等湿球温度线2.露点温度t1：在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度。它是一个它与pv和d相关的参数。是判断结露的依据。1000)84.12500(01.119.41000)(2222121dtttddi图1-31等湿球温度线图l-33湿球温度计图1-34湿空气露点温度建筑环境与设备工程概论第三节湿空气的热工基础知识四、焓湿图的应用1.状态变化加热A-B、冷却A-C、等焓加湿A-E、等焓减湿A-D、等温加湿A-F、冷却干燥A-G图1-35几种典型的湿空气状态变化过程F建筑环境与设备工程概论第三节湿空气的热工基础知识四、焓湿图的应用2.空气混合根据质量、能量守恒原理有在i-d图上求混合状态时，只需将AB线段划分成满足GA/GB比例的两段长度，并取C点使其接近空气质量大的一端。CABCCABCBAddddiiiiGGCACABCBCddiiddiiBACABCCABCGGddddiiiiACCB图1-36两种状态空气的混合建筑环境与设备工程概论