本書按傳統(tǒng)劃分方式分為氣候、熱、濕、聲幾個部分。章面向建筑物給出（中歐地區(qū)的）室外氣候的組成部分，并且確定對室內(nèi)氣候的主要濕熱要求。第二章的內(nèi)容涉及熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等關(guān)于熱量傳遞的基礎(chǔ)知識。第三章包含的內(nèi)容為單個建筑構(gòu)件的熱工性能。第四章主要是研究建筑整體的熱工性能。第五章主要介紹的是房屋建筑中的濕技術(shù)問題。第六章聲學(xué)部分對室外和室內(nèi)空間的聲級及建筑構(gòu)件的隔音效果進(jìn)行評價。本書的重要特色是，描述建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的濕傳遞現(xiàn)象的內(nèi)容與國內(nèi)同類著作明顯不同，其介紹篇幅較大，實(shí)際案例較多，與建筑實(shí)踐聯(lián)系緊密。
熱物理學(xué)在房屋設(shè)計(jì)、規(guī)劃、計(jì)算和建造中的任務(wù)是：使住宅建筑和公共建筑的室內(nèi)氣候環(huán)境符合健康要求，并使影響建筑物室內(nèi)氣候的參數(shù)保持在 技術(shù)要求范圍內(nèi)，以及主要通過避免濕危害來確保建筑物的自身安全和使用 壽命。
建筑物內(nèi)部的室內(nèi)氣候，是由室外氣候（房屋外部的氣候、外界空氣的溫 度變化過程、短波和長波輻射負(fù)荷、空氣濕度、風(fēng)、降雨、氣壓）、建筑物及單 個構(gòu)造組件的熱濕性能（傳熱阻力、儲熱性能、濕傳遞阻力、儲濕性能）、通風(fēng) 換氣氣流、換氣率、其他副作用功能（由室內(nèi)人員、設(shè)備、蒸發(fā)、照明形成的 內(nèi)部熱源和內(nèi)部濕源）和建筑技術(shù)設(shè)備（供暖、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備）等因素相互 作用的結(jié)果。
外部氣候和功能副作用會干擾建筑物的熱濕平衡。建筑物通過自身的傳遞 阻力和儲存阻力來抵抗熱負(fù)荷并且使負(fù)荷峰值變得緩和。建筑物可以通過這些 特性（以合理的通風(fēng)為前提）在一年中大部分時間內(nèi)將室內(nèi)氣候保持在給定的 偏差之內(nèi)。當(dāng)這些特性不足以維持這個能力時（如過高的熱負(fù)荷和濕負(fù)荷、設(shè) 計(jì)不理想的房屋體塊、過窄的容差限值），就必須加入供暖設(shè)備和空調(diào)設(shè)備。由 于這種（可調(diào)節(jié)室內(nèi)氣候的）建筑物的運(yùn)行費(fèi)用偏高，因此建筑物的熱性能往 往比其經(jīng)濟(jì)性更具有決定性作用。總之，依據(jù)環(huán)境氣候來建造建筑一定會比依據(jù)建筑來調(diào)節(jié)其環(huán)境氣候更好。
第 1 章面向建筑物給出（中歐地區(qū)的）室外氣候的組成部分，并且確定對室內(nèi)氣候的主要濕熱要求。
第 2 章涉及熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等關(guān)于熱量傳遞的基礎(chǔ)知識。
第 3 章為單個建筑構(gòu)件的熱工性能。熱阻和傳熱系數(shù)作為特征參數(shù)將被引入并給出詳細(xì)解釋。在本章的后介紹以熱橋的形式出現(xiàn)的房屋內(nèi)熱工性能薄 弱部位。本章用較長的篇幅描述了通風(fēng)房屋結(jié)構(gòu)。除此之外，還對一些典型的 非穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行解析求解，如周期變化負(fù)荷及階躍負(fù)荷的溫度場（如地板上的 導(dǎo)熱）。
第 4 章主要是研究建筑整體的熱工性能。對建筑物在寒冷季節(jié)期間所獲得 和損失的熱流進(jìn)行量化計(jì)算之后，計(jì)算出建筑的供熱能量需求，并將它與基于 經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和房屋幾何形狀等原因所確定的極限值進(jìn)行比較�；谙募� 5 天晴 好天氣期間對房屋的準(zhǔn)穩(wěn)定態(tài)呈指數(shù)形式的加熱過程，給出了夏季隔熱的評價 準(zhǔn)則。為了進(jìn)行更為準(zhǔn)確的描述，本章對無空調(diào)房間內(nèi)體感溫度的年變化歷程 和日變化歷程進(jìn)行了近似計(jì)算。其基礎(chǔ)仍為基于所有與建筑氣候相關(guān)的熱流量 平衡關(guān)系，其中考慮了通過所有建筑構(gòu)件的能量傳遞、通過窗戶的直接輻射能 量輸入、通過不透明建筑構(gòu)件的間接輻射熱增量、通過通風(fēng)而進(jìn)行的熱交換、內(nèi)部熱負(fù)荷和建筑構(gòu)件質(zhì)量中的蓄熱等因素。
第 5 章主要介紹的是房屋建筑中的濕技術(shù)問題。濕技術(shù)問題對建筑物的自 身安全具有重要有意義。通過考慮建筑材料中的水蒸氣的傳輸和毛細(xì)水分的傳 輸，對建筑物的濕狀態(tài)的可能狀況進(jìn)行了介紹。在對室內(nèi)空氣濕度的模擬計(jì) 算中，不僅考慮了濕源的強(qiáng)度和換氣率，還考慮了房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的濕儲存能力。
第 6 章聲學(xué)部分有單獨(dú)的引言進(jìn)行介紹，并且對室外和室內(nèi)空間的聲級及 建筑構(gòu)件的隔音效果進(jìn)行評價。所有的關(guān)系式均由簡單的物理基本定律推導(dǎo)得出，并且通過應(yīng)用Mathcad 軟件建模運(yùn)算。這意味著所有帶有賦值符號:= 的公式都是基本可以用于準(zhǔn)編程的，同時也可用于計(jì)算、預(yù)測、規(guī)劃或使用圖 形、表格的形式對分析結(jié)果進(jìn)行可視化的表達(dá)。
本書附有一張光 盤，其中包含所有編程的分析方 程。這些方程均可在 Mathcad 專業(yè)版軟件中運(yùn)行。但是，針對熱濕傳遞方程數(shù)值求解的方法及房屋熱 濕行為和室內(nèi)氣候的數(shù)值模擬的方法等并不在此光盤之中，盡管它們是用于驗(yàn)證大量的近似關(guān)系式的基礎(chǔ)。
引言 1
建筑氣候 3
1 室外與室內(nèi)氣候 3
1.1 室外氣候 4
1.1.1 室外氣溫 5
1.1.1.1 室外氣溫的年變化歷程 5
1.1.1.2 實(shí)際氣溫變化過程的模擬 7
1.1.1.3 室外氣溫的日變化歷程 11
1.1.1.4 室外氣溫的累積頻率 12
1.1.2 熱輻射負(fù)荷 13
1.1.2.1 投射到水平表面上的短波輻射熱流密度 14
1.1.2.2 投射到任意朝向和以任意傾斜角表面上的輻射熱流密度 16
1.1.2.3 長波輻射 27
1.1.3 水蒸氣壓力和空氣相對濕度 28
1.1.3.1 水蒸氣的飽和壓力 28
1.1.3.2 水蒸氣的實(shí)際壓力 31
1.1.3.3 空氣相對濕度 31
1.1.4 降水和風(fēng) 33
1.1.4.1 雨流密度 33
1.1.4.2 風(fēng)速和風(fēng)向 34
1.1.4.3 受風(fēng)雨影響的區(qū)域的劃分 36
1.1.5 作用在建筑物垂直表面上沖擊雨的雨流密度 37
1.1.6 以北京為例的氣象參考年（TRY） 44
1.1.7 局地氣候 47
1.2 室內(nèi)氣候 48
1.2.1 室內(nèi)溫度 48
1.2.1.1 人體的能量轉(zhuǎn)換 48
1.2.1.2 室內(nèi)氣溫、圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度及體感溫度 50
1.2.2 室內(nèi)空氣濕度 51
1.2.2.1 空氣相對濕度室內(nèi)氣候分類 51
1.2.2.2 焓與水蒸氣含量（h-x 圖） 57
1.2.2.3 露點(diǎn)溫度 59
1.2.2.4 空氣濕度和流速對舒適度的影響 60
熱傳遞 63
2 熱傳遞基礎(chǔ) 63
2.1 熱傳導(dǎo) 63
2.1.1 導(dǎo)熱方程 63
2.1.2 導(dǎo)熱方程的穩(wěn)態(tài)解 70
2.2 熱對流 74
2.2.1 導(dǎo)熱與對流耦合的傳熱方程組 74
2.2.2 建筑構(gòu)件表面的對流換熱 76
2.2.3 溫度場與流場的相似 77
2.3 熱輻射 79
2.3.1 熱輻射定律 79
2.3.2 建筑構(gòu)件表面之間的輻射換熱 83
2.3.2.1 兩個平行表面之間的輻射換熱 83
2.3.2.2 兩個任意封閉表面之間的輻射換熱 84
2.3.2.3 輻射角系數(shù) 85
2.4 建筑構(gòu)件表面的總傳熱過程 89
3 建筑構(gòu)件的熱工特性 91
3.1 多層建筑構(gòu)件的穩(wěn)態(tài)傳熱過程 91
3.1.1 冬季條件下給定結(jié)構(gòu)的熱阻R 和傳熱系數(shù)U，以及穩(wěn)態(tài)溫度分布的確定 91
3.1.2 對R 值和U 值的要求 97
3.1.2.1 準(zhǔn)則1：避免建筑構(gòu)件表面產(chǎn)生冷凝水 98
3.1.2.2 準(zhǔn)則2：避免建筑構(gòu)件表面產(chǎn)生霉菌 100
3.1.2.3 準(zhǔn)則3：避免建筑構(gòu)件表面溫度低于17℃ 103
3.1.3 并聯(lián)組合構(gòu)件的傳熱 105
3.1.4 玻璃窗的傳熱 106
3.1.5 通風(fēng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱 111
3.1.5.1 通風(fēng)外墻 111
3.1.5.2 通風(fēng)坡屋頂 121
3.1.5.3 通風(fēng)間隙的溫度和流速的計(jì)算值與測量值的比較 130
3.1.6 倒置式屋頂?shù)膫鳠? 132
3.2 熱橋 134
3.2.1 過梁簡單熱橋 134
3.2.2 建筑物墻角 140
3.3 建筑構(gòu)件對溫度波動的衰減作用 145
3.3.1 建筑構(gòu)件穩(wěn)態(tài)溫度場的計(jì)算 145
3.3.2 周期負(fù)荷作用下的熱儲存 151
3.3.2.1 熱流密度與存儲熱 151
3.3.2.2 熱吸收系數(shù)和起作用的儲熱質(zhì)量 152
3.3.2.3 非穩(wěn)態(tài)熱阻的向量表達(dá) 156
3.3.3 給定測試參考?xì)庀竽辏═RY）數(shù)據(jù)條件下的溫度場 157
3.4 地板的熱傳導(dǎo) 158
3.4.1 階躍負(fù)荷作用下的非穩(wěn)態(tài)溫度場 158
3.4.2 傳導(dǎo)熱量和儲存熱量 159
3.4.2.1 赤足情況下的熱傳導(dǎo) 159
3.4.2.2 非赤足情況下的熱傳導(dǎo) 161
3.4.3 限定足部散熱量條件下對地板構(gòu)造的要求 162
4 建筑物及房間的熱工性能 167
4.1 供暖期間建筑物的熱工性能 167
4.1.1 供暖期間的熱平衡需求供熱量 169
4.1.1.1 計(jì)算需求供熱量時失熱量與得熱量的熱平衡 169
4.1.1.2 傳熱熱流與傳熱損失 172
4.1.1.3 通風(fēng)熱流與通風(fēng)熱損失 172
4.1.1.4 輻射熱流與通過透明建筑構(gòu)件的得熱 176
4.1.1.5 輻射熱流與通過不透明建筑構(gòu)件的得熱 177
4.1.1.6 內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱流 179
4.1.2 實(shí)際供熱需求量及許用耗熱量的近似關(guān)系式 179
4.1.2.1 實(shí)際比供熱需求量的近似關(guān)系式 179
4.1.2.2 許用比耗熱量的近似關(guān)系式 181
4.1.2.3 許用耗熱量受使用面積AN 單一影響時的相關(guān)關(guān)系 183
4.1.3 建筑物的周期熱負(fù)荷供暖周期時長和供暖臨界溫度 184
4.1.3.1 不考慮和考慮建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量時的供暖周期時長和供暖臨界溫度計(jì)算 184
4.1.3.2 無空調(diào)時通過室溫限定的供暖周期時長 189
4.1.4 一次能源消耗量QP 與設(shè)備能耗系數(shù)eP 193
4.1.5 許用一次能源比消耗量Q'P 195
4.1.5.1 許用一次能源比消耗量Q'P 與AO/V 的相關(guān)關(guān)系 195
4.1.5.2 許用一次能源比消耗量Q'P 受使用面積AN單一影響時的相關(guān)關(guān)系 197
4.1.6 某建筑使用冷凝式鍋爐時一次能源的實(shí)際比消耗量與許用比消耗量的比較 198
4.1.7 案例：某混凝土預(yù)制板樓節(jié)能改造前后采暖期內(nèi)的熱能平衡 201
4.2 非采暖期內(nèi)無空調(diào)建筑物的熱工性能夏季防熱 218
4.2.1 夏季晴好天氣期間的熱流平衡 219
4.2.2 室內(nèi)空氣的加熱與房屋相關(guān)參數(shù)及使用條件參數(shù)的關(guān)系 223
4.2.2.1 針對加熱過程的討論 223
4.2.2.2 針對夏季5 天加熱后室內(nèi)溫度的討論 229
4.2.3 夏季熱防護(hù)的評價準(zhǔn)則 235
4.2.3.1 平均室內(nèi)空氣溫度的邊界值 235
4.2.3.2 允許的夏季輻射熱負(fù)荷的邊界值 235
4.2.3.3 必要的遮陽系數(shù)的證明 241
4.2.4 案例：給定居住單元中某間熱條件房間的氣溫計(jì)算 250
4.2.5 無空調(diào)房間結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度、室內(nèi)空氣溫度及體感溫度的日變化歷程 265
4.2.5.1 熱流日變化歷程的模擬 265
4.2.5.2 選定測試房間中的體感溫度日變化歷程 270
4.2.5.3 案例：給定的居住單元中某間熱條件房間內(nèi)體感溫度隨時間變化關(guān)系的計(jì)算 284
4.3 室內(nèi)溫度日變化歷程和年變化歷程的一般表達(dá) 305
4.3.1 通常熱負(fù)荷下的內(nèi)表面溫度、室內(nèi)氣溫及體感溫度 305
4.3.2 無供暖重型房屋建筑內(nèi)表面的夏季水凝結(jié) 314
濕傳遞 319
5 建筑構(gòu)件和房屋的濕傳遞性能 319
5.1 濕儲存與濕傳遞基礎(chǔ) 320
5.1.1 引言 320
5.1.2 表面張力與毛細(xì)現(xiàn)象 320
5.1.3 濕儲存 323
5.1.3.1 孔隙半徑分布概率 323
5.1.3.2 濕滯留系數(shù)和等溫吸濕曲線 325
5.1.4 毛細(xì)水的傳輸 329
5.1.4.1 毛細(xì)水傳導(dǎo)系數(shù)或?qū)? 329
5.1.4.2 濕含量的傳導(dǎo)系數(shù)或濕擴(kuò)散率 334
5.1.4.3 等溫濕傳導(dǎo)方程及毛細(xì)水的吸收 338
5.1.5 水蒸氣的儲存與傳遞 343
5.1.6 串并聯(lián)布置的多孔聚類濕傳遞模型的細(xì)化 346
5.2 建筑構(gòu)件內(nèi)部水的凝結(jié) 348
5.2.1 依據(jù)GLASER 法計(jì)算建筑構(gòu)件內(nèi)部結(jié)露過程 348
5.2.1.1 水蒸氣的穩(wěn)態(tài)傳遞過程 348
5.2.1.2 凝結(jié)水量的計(jì)算 350
5.2.1.3 夏季干燥過程 353
5.2.1.4 建筑防潮的氣候邊界條件和驗(yàn)證準(zhǔn)則 356
5.2.1.5 伴隨內(nèi)部結(jié)露的水蒸氣擴(kuò)散過程舉例及擴(kuò)散圖 358
5.2.2 毛細(xì)水傳輸對于內(nèi)部結(jié)露過程的影響 368
5.2.2.1 多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)中水蒸氣和毛細(xì)水的耦合傳輸過程 368
5.2.2.2 濕流密度和濕平衡的計(jì)算 369
5.2.2.3 穩(wěn)態(tài)條件下超吸濕階段濕含量、冷凝區(qū)域的范圍、凝結(jié)水量的計(jì)算 373
5.2.2.4 冬季突變氣候條件下的調(diào)整適應(yīng)過程 374
5.2.2.5 夏季的干燥過程 376
5.2.2.6 案例：6 層外墻結(jié)構(gòu)，帶有強(qiáng)毛細(xì)作用內(nèi)保溫層墻體的節(jié)能改造 378
5.2.2.7 應(yīng)用程序COND 2002 介紹 386
5.3 建筑材料及構(gòu)件中的熱濕耦合傳遞 392
5.3.1 守恒方程組 392
5.3.1.1 能量守恒方程 392
5.3.1.2 濕含量守恒方程 393
5.3.2 結(jié)構(gòu)改造案例 395
5.3.2.1 使用強(qiáng)毛細(xì)力內(nèi)保溫材料對德累斯頓一座德國經(jīng)濟(jì)繁榮期舊建筑的熱改造 395
5.3.2.2 對東薩克森地區(qū)一座上盧薩蒂亞建筑的保溫隔熱改造 402
5.3.2.3 包含綠植的木質(zhì)平屋頂結(jié)構(gòu) 409
5.4 考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面吸濕功能的非穩(wěn)態(tài)濕負(fù)荷作用下室內(nèi)空氣濕度波動 414
5.4.1 考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面儲濕能力的周期負(fù)荷作用下室內(nèi)濕流的模擬 414
5.4.2 周期負(fù)荷作用下室內(nèi)空氣相對濕度隨時間的變化 418
5.4.2.1 室內(nèi)空氣濕度的年變化歷程 418
5.4.2.2 室內(nèi)空氣濕度的日變化歷程 423
5.4.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面吸濕的評判準(zhǔn)則 429
5.4.4 室內(nèi)空氣濕度日變化歷程和年變化歷程的一般表達(dá) 435
建筑聲學(xué) 441
6 建筑聲學(xué)基礎(chǔ) 441
6.1 自由空間中聲音的傳播 442
6.1.1 一維聲波方程 442
6.1.2 聲場參數(shù) 446
6.1.2.1 頻率、倍頻程和1/3 倍頻程 446
6.1.2.2 聲速或粒子的振動速度 447
6.1.2.3 聲壓 448
6.1.2.4 聲能、聲能密度、聲功率和聲強(qiáng) 449
6.1.2.5 聲級 450
6.1.3 室外空間的聲級 454
6.1.3.1 聲源的特征 454
6.1.3.2 點(diǎn)聲源 455
6.1.3.3 線聲源 458
6.1.3.4 面聲源 460
6.1.3.5 通過隔聲墻降低聲級 462
6.1.3.6 交通噪聲級 466
6.2 內(nèi)部空間聲的傳播室內(nèi)聲學(xué) 468
6.2.1 擴(kuò)散和直達(dá)聲場 468
6.2.1.1 擴(kuò)散聲強(qiáng)和等效吸聲面 468
6.2.1.2 室內(nèi)空間的總聲強(qiáng)和總聲級 470
6.2.2 吸聲 473
6.2.2.1 多孔吸聲材料 473
6.2.2.2 薄板共振吸聲結(jié)構(gòu) 479
6.2.2.3 亥姆霍茲共振腔結(jié)構(gòu) 486
6.2.3 室內(nèi)空間的音質(zhì) 491
6.2.3.1 回聲 491
6.2.3.2 吸聲與反射結(jié)構(gòu)的布置 494
6.3 建筑聲學(xué) 497
6.3.1 建筑構(gòu)件的隔聲 497
6.3.1.1 單層構(gòu)件的隔聲Berger 定律 497
6.3.1.2 建筑構(gòu)件的彎曲振動對隔聲量的降低 499
6.3.1.3 雙層構(gòu)件的隔聲 505
6.3.1.4 不同隔聲特性構(gòu)件組合使用時的隔聲效果 514
6.3.1.5 單層墻體的建筑隔聲量及邊緣傳輸效應(yīng) 515
6.3.1.6 雙層墻體的邊緣傳輸效應(yīng)及建筑隔聲量 521
6.3.1.7 評估參考建筑隔聲量 525
6.3.1.8 接收房間內(nèi)的聲級和聲級差 528
6.3.1.9 隔聲效果的驗(yàn)證條件 530
6.3.2 屋頂走動噪聲的隔離 531
6.3.2.1 單層屋頂走動噪聲聲級 532
6.3.2.2 雙層屋頂走動噪聲聲級 534
6.3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)走動噪聲聲級和評價參考標(biāo)準(zhǔn)走動噪聲聲級 537
公式符號、單位和角標(biāo) 541
參考文獻(xiàn) 549
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