(教材)课后习题解答
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. . 第1.2章 建筑的传热与传湿 (7)试求出用同一种材料构成的5层厚度为20mm封闭空气间层的热阻值与1层厚度为100mm的封闭空气间层的热阻值各为多少? 答:根据教材书第52页表1.2-3,可列出下表(单位:㎡·K/W)
位置、热流状况 及材料特性
冬季状况 夏季状况
5层20mm 厚封闭空气间层的热阻值 1层100mm厚封闭空气间层的热阻值 5层20mm 厚封闭空气间层的热阻值 1层100mm厚封闭空气间层的热阻值
一般空气间层
热流向下 0.17×5=0.85 0.20 0.15×5=0.75 0.15 热流向上 0.15×5=0.75 0.17 0.13×5=0.65 0.13 垂直空气间层 0.16×5=0.80 0.18 0.14×5=0.70 0.15 单面铝箔空气间层
热流向下 0.43×5=2.15 0.64 0.37×5=1.85 0.54 热流向上 0.35×5=1.75 0.43 0.28×5=1.45 0.28 垂直空气间层 0.39×5=1.95 0.50 0.31×5=1.55 0.37 双面铝箔空气间层
热流向下 0.56×5=2.80 1.01 0.49×5=2.45 0.86 热流向上 0.45×5=2.25 0.57 0.34×5=1.70 0.35 垂直空气间层 0.49×5=2.45 0.71 0.39×5=1.95 0.50 .
. (15)已知20itCo;50%i。问:若采用如[例1.2-2]中图1.2-20所示墙体,在保证内表面不结露的情况下,室外气温不得低于多少?若增加保温层使其传热系数不超过1.0W/(㎡·K),此时的室外气温又不得低于多少? 解:由20itCo,50%i,查表可得出室内露点温度9.dtCo5 要保证内表面不结露,内表面最低温度不得低于露点温度。 平壁的总传热阻:
01233121232()()0.020.20.020.11()0.040.811.740.930.312/ieie
ie
RRRRRRRRRdddRRmKW
根据公式1.2-20,取1m得到
10()iiiedRttttR
这里,1表示维护结构内层表面的温度,iR表示内表面换热阻,将数值代入得室外气温不超过: 00.312()=20(209.)9.790.11eiidiRttttCRo5
若增加一保温层使其传热系数不超过1.0W/(㎡·K),则增加保温层后的总热阻为 201()/RmKW
这时外界气温不得低于01()=20(209.)75.450.11eiidiRttttCRo5 .
. P101,1.3-12题 在【例1.3-3】中,若室内的相对湿度为40%,室外相对湿度为60%,试分析该维护结构是否会出现内部冷凝?
序号 材料名称 (由内到外) 厚度d (mm) 导热系数λ [W/(m·K)] 蒸汽渗透系数 [g/(m·h·Pa)]
① 石灰粉刷 20 0.81 1.20×10-4 ② 泡沫混凝土 50 0.19 1.99×10-4 ③ 砖墙 120 0.81 6.67×10-5
【解】(1)根据上表,计算外墙各层材料的热阻和蒸汽渗透阻 计算列表
由此得:外墙构造的总传热阻R0=0.436+0.11+0.04=0.586 m2·K / W; 总蒸汽渗透阻H0=2217.28 m2·h·Pa / g (2)计算维护结构内部各层的温度和水蒸汽分压力 ①室内气温16.0itCo,相对湿度40%i,查图1.2-28得:720iaPP; ②室外气温0.0itCo,相对湿度60%i,查图1.2-28得:360eaPP; ③根据公式(1.2-20)计算各材料层表面温度:
0.1116(160)13.00.586iCo,由图1.2-28得饱和蒸气压1450siaPPg;
20.110.02516(160)12.30.586Co,饱和蒸气压21420saPPg;
30.110.0250.26316(160)5.10.586Co,饱和蒸气压3850saPPg;
0.5860.0416(160)1.10.586eCo,饱和蒸气压630seaPPg;
④根据公式(1.2-51)计算维护结构内部水蒸气分压力: 2166.67720(720360)692.942217.28aPP
3166.67251.51720(720360)652.12217.28aPP ⑤依据以上数据,比较各层的水蒸气分压力和饱和蒸气压的关系,得知
isiPPg,22sPPg,33sPPg,esePPg
说明围护结构不会出现内部冷凝。
序号 材料名称 (由内到外) 厚度d (mm) 导热系数λ [W/(m·K)] 热阻R [m2·K / W] 蒸汽渗透系数 [g/(m·h·Pa)] 蒸汽渗透阻 [m2·h·Pa / g]
① 石灰粉刷 20 0.81 0.025 1.20×10-4 166.67 ② 泡沫混凝土 50 0.19 0.263 1.99×10-4 251.51 ③ 砖墙 120 0.81 0.148 6.67×10-5 1799.1
① ②
③ .
. P156 第1.5章 建筑日照与遮阳 (2)计算北京(北纬3957o),齐齐哈尔(北纬4720o)、南京(北纬3204o)、海口(北纬2300o)在冬至日当地正午12时的太阳高度角。 解:太阳高度角计算公式sinsinsincoscoscossh
式中:—观察点的地理纬度,deg —赤纬角,deg。一般主要节气日可由(1.5-1)查得,其它日子可照依姆德计算式算出
2823.45sin(360)370n
—时角,计算式为 15(12)t,deg
在正午12时,o0,则sinsinsincoscoscos()sh,所以 o90sh
在冬至日,赤纬角o2327。 因此 ooo9023276633sh 依次将这四个地方的地理纬度代入即可算出各地的太阳高度角。
6、济南(北纬o3641)有一组正南朝向住宅建筑,室外地坪的高度相同,后栋建筑一层窗台高1.5m(距室外地坪),前栋建筑总高15m(从室外地坪至檐口),要求后栋建筑在大寒日正午前后有两小时的日照,求必须的日照间距为多少? 解:前栋楼顶和后栋建筑一层窗台之间的相对高度为H=15-1.5=13.5m,要求正午前后有两小时的日照,即是要求在从上午11:00到下午13:00这段时间后栋一层窗台有日照,只要从上午11:00或者下午13:00这两个极端时刻出发便可计算: 太阳所处位置的时角 o15(1312)15 大寒日的赤纬角 o20
此刻济南(北纬3641o)太阳高度角
ooooosinsinsincoscoscossin3641sin(20)cos3641cos(20)cos15sh
太阳方位角 sinsinsincoscoscosssshAh 此时太阳光线在两栋建筑物之间传播距离沿水平方向的投影为 cotsLHh
H L L sA
sh
前栋
后栋 北 . . 再计算出建筑物间距 cossLLA
P183 第2.1章 建筑光学基本知识 1、波长为540nm的单色光源,其辐射功率为5W,试求(1)这单色光源发出的光通量;(2)如它向四周均匀发射光通量,求其发光强度;(3)离它2米处的照度。 解:(1)对于波长为540nm的单色光其光视效率是0.96,则这个光源发出的光通量是
540()68350.963278.4lmmeKV, (2)由于是向周围均匀发射光通量,取立体角4,则发光强度
3278.4260.89cd4I (3)对于距离2米处的垂直面的照度 22260.896.22lx2IEr5
2、一个直径为250mm的乳白玻璃球形灯罩,内装一个光通量为1260lm的白炽灯,设灯罩的透光系数为0.60,求灯罩外表面亮度(不考虑灯罩的内反射)。
解:灯源的发光强度1260100.27cd4I
照射到球形灯罩的内表面形成的照度为 22221260420160lx0.25()2IEDrD 再透过乳白玻璃(漫透射材料)的灯罩后,形成灯罩外表面的亮度为 222212600.63850.28cd/m0.25EDLD 3、一房间平面尺寸为7×15m,净空高为5m。在天棚中布置一亮度为500cd/㎡的均匀扩散光源,其尺寸为5m×13m,求房间正中和四角处的地面照度(不考虑室内反射光)。 解:按照公式(2.1-8)来计算:
2coscoscosAELiLir
式中:E—指定点的照度 L—光源在角方向的亮度 —光源表面法线与光线照射方向的夹角 r—光源表面点与照射点之间的距离 i—光线远照射面法线之间的夹角 在上式中,光源表面取中心点为代表
1)由于光源是均匀扩散光源,因此对于地面上的正中点,o0i,所以
2513cos50011300lx5ELi中
2)在地面上的四角,222257.53.593.5r,222
5coscos0.51757.53.5i
&
,所以
i 7m
15m
5m 13m 5m
r