1.关于热工基础知识
工程热力学与传热学的简称。其中工程热力学主要是研究热力学机械的效率和热力学工质参与的能量转换在工程上的应用,如将热力学能转化成机械能推动动力机械做功以及其效率的学科,再如,空调将机械能转化成热力学能等;而传热学是研究热量传递的一门学科,如反应堆的导热,对流换热,辐射能的传递等。
热工主要应用于热能与动力工程,核能科学与工程,热加工工程等方面,还应用于非工程方面。
热现象是人类生活中最早接触到的自然现象之一。远古时代的钻木取火,就是机械能转换为热能的例子。随着人类在生产、生活上的需要,对热的利用和认识,经历了漫长的岁月,从取暖、热食到制作金属工具,有过不少发明创造,我国在12至13世纪就有用火力来产生旋转运动的走马灯和使用火药向后喷气加速箭的飞行记载,这与现代燃气轮机和火箭等喷气推进原理是一致的。可是,由于历代王朝的封建统治,劳动人民的创造发明得不到重视更谈不到总结经验,形成一整套的理论,来促进生产力的发展和人民生活的改善。
人类对热的本质的认识并逐渐形成热力学这门学科,只是近300年的事。18世纪以前,动力的来源主要是人力、畜力以及风力、水力等自然动力。随着人类社会的发展,人们迫切地要求解决生产上动力不足的问题,因此在18世纪发明了蒸汽机,实现了热能向机械能的转换。蒸汽机在工业上的广泛使用,促进了工业的迅速发展。但是,由于蒸汽机笨重、效率不高等缺点,因而促使人们对于水和蒸汽以及其它物质的热力性质进行研究;与此同时,卡诺对如何提高热效率,迈耶、焦尔等人对热与功的转换规律进行了大量实验,从而建立了热力学两个基本定律,大大地促进了热力学这门学科的形成和发展,促使热力发动机不断地发展与改进以及新型动力机的创造与发明。由于蒸汽机不宜用于运输工具上,而且也不能满足由于工业生产的不断发展与高度集中所需要的巨大动力,因此在热力学有关理论的指导下,于19世纪末期,遂发明了内燃机及蒸汽轮机,内燃机具有效率高、重量轻的优点,蒸汽轮机则具有效率高、功率大的优点。内燃机及蒸汽轮机的出现,极大地促进并发展了热力学中热力过程和热力循环的研究。而蒸汽轮机又推动了高参数蒸汽性质及高速气流等问题的研究,使热力学两个定律应用于工程实际中,形成了工程热力学学科。
第二次世界大战期间出现的喷气式飞机和远射程火箭所用的喷气发动机,由于能产生巨大的动力等优点,所以能满足高速高空飞行的要求,成为进入宇宙空间的主要动力。对航空燃气轮机作部分改造,即成为地面上所用的燃气轮机,在发电站、机车和船舶中已广泛使用,并在工程热力学中也发展了相应的研究内容。
近年来原子能动力装置的利用,为人类开辟了利用能源的新纪元。此外,还出现了能量直接转换的新技术,它既可提高转换的效率,又可免去庞大的热力机械,例如化学能直接转化成为电能的燃料电池,热能直接转化成电能的温差电池和磁流体发电等。这在热力学中也现出相应的研究课题。
2.建筑热工学基本原理是什么
热量的传递称为传热。
根据传热机理的不同,传热的基本方式分为导热、对流和辐射。 (一)导热(热传导) 导热是指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体直接接触而发生的传热现象 1。
傅立叶定律 导热基本定律,均质材料物体内各点的热流密度与温度梯度成正比。 2。
导热系数 导热系数是表征材料导热能力大小的物理量。它的物理意义是,物体中单位温度降度(即1m厚的材料的两侧温度相差1oC时),单位时间内通过单位面积所传导的热量。
应该熟悉经常使用的建筑材料的导热系数。 影响导热系数的因素:物质的种类(液体、气体、固体)、密度、湿度、压力、温度等。
而影响导热系数主要因素是材料的密度和湿度。 密度。
一般情况下,密度小的材料导热系数就小,反之就大。但是对于一些密度较小的保温材料,特别是某些纤维状材料和发泡材料,当密度低于某个值以后,导热系数反而会增大。
在最佳密度下,该材料的导热系数最小。 湿度。
建筑材料含水后,水或冰填充了材料孔隙中空气的位置,导热系数将显著增大,在建筑保温、隔热、防潮设计时,都必须考虑到这种影响。 温度。
大多数材料的导热系数随温度的升高而增大,工程计算中,导热系数常取使用温度范围内的算术平均值,并当作常数。 热流方向。
各向异性材料(如木材、玻璃纤维),平行于热流方向时,导热系数较大,垂直于热流方向时,导热系数较小。 (二)对流 对流传热之发生在流体(液体、气体)中,是指因温度不同的各部分流体之间发生相对运动,互相掺合而传热的现象。
由于引起流体流动的动力不同,对流的类型可分为: 1。自由对流:由于温度的不同引起的对流换热。
2。受迫对流:由外力作用形成的对流。
受迫对流在传递热量的强度方面要大于自由对流。 在建筑热工中所涉及的主要是空气沿围护结构表面流动时,与壁面之间所产生的热交换过程。
(三)辐射 由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播称为热辐射。 1。
热辐射的本质和特点 (1)不依靠物质的接触而进行热量传递。 (2)辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化,即物体的部分内能转化为电磁波能发射出去,当此电磁波能射到另一物体表面而被吸收时,电磁波能有转化成内能。
(3)凡是温度高于绝对零度(0K)的物体都能发射辐射能。 2。
物体的辐射特性 物体按其辐射特性分为黑体、灰体和选择性辐射体(非灰体)三大类。 黑体:能发射全波段的热辐射,在相同的温度条件下,辐射能力最大。
灰体:如果—个物体在每一波长下的单色辐射力与同温度、同波长下黑体的单色辐射力的比值为—常数,这个物体称为灰体。 选择性辐射体(非灰体):此类物体的单色辐射力与黑体、灰体截然不同,有的只能发射某些波长的辐射线。
全辐射力E(辐射本领,全辐射本领):在单位时间内、从单位表面积上以波长0~的全波段向半球空间辐射的总能量,单位:W/㎡ (5)单色辐射力Eλ(单色辐射本领):单位时间内从单位表面积向半球空间辐射出的某一波长的能量,单位:W/(㎡·μm)。 3。
物体对外来辐射的反射、吸收和透射 4。影响材料吸收率、反射率、透射率的因素 材料吸收率、反射率、透射率与物体的性质、温度和表面状况有关,还和透射能量按波长的分布有关。
注意,对于任一特定的波长,材料表面对外来辐射的吸收系数与其自身的发射率或黑度在数值上相等,即ρ=ε,所以材料的辐射能力越大,它的吸收能力也越大。 物体对不同波长的外来辐射的反射能力不同,对短波辐射,颜色起主导作用;但对长波辐射,材性(导体还是非导体)起主导作用。
例如,在阳光下,黑色物体与白色物体的反射能力相差很大,白色反射能力强;而在室内,黑、白物体表面的反射能力相差极小。 常温下,一般材料对辐射的吸收系数可取其黑度值,对来自太阳的辐射,材料的吸收系数并不等于物体表面的黑度。
玻璃作为建筑常用的材料属于选择性辐射体,其透射率与外来辐射的波长有密切的关系。易于透过短波而不易透过长波是玻璃建筑具有温室效应的原因。
5。辐射换热量 物体之间,以辐射形式进行热量交换称为辐射换热。
两表面间的辐射换热量主要与表面的温度、表面发射和吸收辐射的能力、表面的几何尺寸与相对位置有关。
3.涉及建筑专业的常识
第一章 建筑设计基础理论考试大纲总体要求为:应试者应具有建筑学领域有关学课理论概念和基本知识,以及相关专业理论的基本概念和基本知识,具有中小型建筑工程设计的实践能力。
熟悉建筑设计的基础理论,掌握低、多层住宅、宿舍及一般中小型公共建筑的环境关系、功能分区、流线组织、空间组合、内外交通、朝向、采光、日照、通风、热工、防火、节能、抗震、结构选型及其他设计要点,以及建筑指标和有关法律、法规、规范、标准,并具有设计构思和实践能力。能对试题作出符合要求及有关法律、规范规定的解答。
本章内容是按照考试大纲“建筑设计(知识)”的第一、第四两部分的要求编写的。第一部分包括公共建筑设计原理与构图原理,住宅设计原理、规范及评价标准,民用建筑等级划分及各阶段设计深度要求以及建筑设计新概念等小节。
第二部分包括民用建筑设计通则,各类型民用建筑设计规范,无障碍设计规范和民用建筑设计防火规范等小节。本章涉及的教科书均采用最新版本,规范、标准均按照现行的版本。
第一节 公共建筑设计原理各种类型公共建筑的设计都立足于处理好功能要求、艺术形象和技术条件这三者的关系。其中,物质功能和审美要求的满足是设计的目的,而技术条件则是达到目的的手段。
功能是建筑设计的根本目的,建筑功能涉及到建筑的空间构成、功能分区、人流组织与疏散以及空间的量度、形状和物理环境(量、形、质)等问题。其中空间组织是问题的关键,空间组织是靠合理的动线(人流、物流、货流、设备流)来保证的。
一、公共建筑的单一空间设计功能是建筑设计的根本目的,所以功能对于单一空间的量、形、质就有相关的规定性:量——合适的大小(面积)、容量(体积);形——合理的形状质——反映空间品质的采光、通风、日照等条件。一个空间要有合适的量、形,在此基础上要有合理的门窗设计,包括位置、数量、形状、开启方式、高度等,门窗设计是决定空间品质的基本因素,同样是建筑功能问题的重要方面,应在设计中综合考虑,统筹解决。
二、公共建筑的空间构成各种公共建筑的使用性质和类型尽管不同,都可以分成主要使用部分、次要使用部分(或称辅助部分)和交通联系部分三大部分。设计中应首先抓住这三大部分的关系进行排列和组合,逐一解决各种矛盾问题以求得功能关系的合理与完善。
在这三部分的构成关系中,交通联系空间的配置往往起关键作用。1.主要空间(主要使用部分)所占的面积比较大者;面宽较长;高度较高;体量较大;造型特异。
2.次要空间(次要使用部分、辅助部分)相对于主空间,在面积大小、高度、面宽、长短、体量及造型方面逊于主空间。3.交通联系空间在空间特质上属于联系、协调、服务等地位的空间。
设计中应首先进行逻辑分析,把所有的构成空间进行概括总结,确定主要空间、次要空间和交通联系空间,根据活动行为的展开抓住交通联系空间这一根本,主要空间、次要空间就成了随后的一系列排列和组合,在进行组合过程中逐一解决各种矛盾问题以求得功能关系的合理与完善。正是由于交通联系空间的形式灵活多变,才出现丰富多彩的建筑形式也反映了建筑师的设计个性和思想,交通联系空间直接决定着建筑的未来使用的高效和管理的灵活,也就成了建筑方案的关键。
交通联系部分一般可分为:水平交通、垂直交通和枢纽交通三种基本空间形式。1.水平交通空间应直截了当,防曲折多变,与各部分空间有密切联系,宜有较好的采光和照明。
例如走道。注意当走道兼其他功能时,应注意功能的叠加,如医院门诊部的过道,可兼供候诊之用。
某些展览陈列性质建筑的过道,观众可边看边走。走道的宽度是由基本使用功能和防火疏散决定的。
2,垂直交通空间位置与数量依功能需要和消防要求而定,应靠近交通枢纽,布置均匀并有主次,与使用人流数量相适应。主要包括:楼梯、电梯、自动扶梯、坡道四种主要方式。
(1)楼梯楼梯是公共建筑中常用的垂直交通联系手段。楼梯的位置和数量应根据功能要求和防火规定,安排在各层的过厅、门厅等交通枢纽或靠近交通枢纽的部位。
楼梯可分为如下几种:1) 直炮楼梯;双跑楼梯;2) 三跑楼梯;旋转楼梯。在公共建筑设计中,基于防火疏散的需要,至少需设置两部楼梯(出规范有特殊要求)。
旋转楼梯不能作为疏散楼梯。(2)电梯当公共建筑层数较多或某些建筑虽然层数不多但因有特殊需要(如医院),除布置一般楼梯外,还应布置电梯以解决垂直交通问题。
(3)自动扶梯自动扶梯因具备连续不断地乘载大量人流性能,因而适用于具有这种人流特点的大型公共建筑,如大型商场等。自动扶梯在建筑中可以单独布置成为上行或下行的,也可布置成为上下行并列的。
一般自动扶梯的坡度较为平缓,通常300左右。(4)坡道有的公共建筑常用坡道解决垂直交通问题,常应用在交通类建筑和医疗类建筑中。
坡道的坡度一般为8%~15%,人流比较集中的需要平缓一些,常为10%~12%。此外,坡道设计还要考虑防滑设计,因为坡道所占面积通常为楼梯4倍,一般室内较少采用。
3.交通枢纽空间在公共建筑设计中,考虑到人流的集。
4.建筑和建筑热工节能设计是什么
(1)居住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计应有利于自然通风。
朝向宜采用南北向或接近南北向。 (2)控制北区住宅的体形系数 1)单元式、通廊式住宅的体形系数不宜超过0.35; 2)塔式住宅的体形系数不宜超过0.40。
(3)窗户节能设计 1)控制窗墙面积比:北向≤0.45;东、西≤0.30;南向≤0.50。 2)居住建筑外窗(包括阳台门)的可开启面积不应小于外窗所在房间地面面积的8%或外窗面积的45%。
3)天窗:天窗面积≤屋顶总面积的4%,传热系数≤4.0W/(m2·K),天窗的遮阳系数≤0.5。
5.建筑节能理论概述
建筑节能理论概述 1995年以来,国家对建筑节能工作加大了实施力度,建设部出台了新的建筑节能设计标2113准,有力地推动了建筑节能施工技术和相关产品的发展。
本章首先介绍建筑节能的工作内容和目标,建筑节能和建筑热工基本知识,以及5261建筑节能的设计计算和实例;还介绍近年来取得迅速发展的外墙保温4102施工技术,特别是先进适用的外墙外保温施工技术,以及隔热保温屋面、直埋保温供热管道施工技术。建筑领域是能耗大户,约占国民经济总能耗的30%以上,建筑1653节回能技术已成为当今世界建筑技术发展的重点之一。
目前,发达国家的建筑节能已进人第三阶段,建筑节能率已从开始阶段的25%一30,进人现阶段的65%-70%。 建筑节能的含义。
在建筑中合理使用和有效利用能源,不断提高能源利用率,减少能源消耗;在节约能源的同时,改善建筑物的质量和功能,创答造舒适的生活、工作环境,减少大气污染,保护生态环境。