大学建筑工程物理学课后习题答案.doc

建筑物理课后习题参照答案第一篇 建筑热工学第一章 建筑热工学基本知识习 题1-1、构成室内热环境四项气候要素是什么？简述各个要素在冬（或夏）季，在居室内，是如何影响人体热舒服感。答：（1）室内空气温度：居住建筑冬季采暖设计温度为18，托幼建筑采暖设计温度为20，办公建筑夏季空调设计温度为24等。这些都是依照人体舒服度而定规定。（2）空气湿度：依照卫生工作者研究，对室内热环境而言，正常湿度范畴是30-60%。冬季，相对湿度较高房间易浮现结露现象。（3）气流速度：当室内温度相似，气流速度不同步，人们热感觉也不相似。如气流速度为0和3m/s时，3m/s气流速度使人更感觉舒服。（4）环境辐射温度：人体与环境均有不断发生辐射换热现象。1-2、为什么说，虽然人们富裕了，也不应当把房子搞成完全“人工空间”？答：咱们所生活室外环境是一种不断变化环境，它规定人有袍强适应能力。而一种相对稳定而又级其舒服室内环境，会导致人生理功能减少，使人逐渐丧失适应环境能力，从而危害人健康。1-3、传热与导热（热传导）有什么区别？本书所说对流换热与单纯在流体内部对流传热有什么不同？答：导热是指同一物体内部或相接触两物体之间由于分子热运动，热量由高温向低温处转换现象。纯粹导热现象只发生在密实固体当中。围护构造传热要通过三个过程：表面吸热、构造自身传热、表面放热。严格地说，每一传热过程部是三种基本传热方式综合过程。本书所说对流换热即涉及由空气流动所引起对流传热过程，同步也涉及空气分子间和接触空气、空气分子与壁面分子之间导热过程。对流换热是对流与导热综合过程。而对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同各某些流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能。1-4、表面颜色、光滑限度，对外围护构造外表面和对构造内空气间层表面，在辐射传热方面，各有什么影响？答：对于短波辐射，颜色起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。如：白色表面对可见光反射能力最强，对于长波辐射，其反射能力则与黑色表面相差极小。而抛光金属表面，无论对于短波辐射或是长波辐射，反射能力都很高，因此围护构造外表面刷白在夏季反射太阳辐射热是非常有效，而在构造内空气间层表面刷白是不起作用。1-5、选取性辐射体特性，对开发有助于夏季防热外表面装修材料，有什么启发？答：选取性辐射体又称非灰体，其辐射光谱与黑体光谱截然不同，甚至有只能发射某些波长辐射线。但是建筑材料多属于灰体，依照非灰体性质可开发非灰体装修材料，辐射和吸取某种特定辐射线。由图可知，选取性辐射体特性，具备间断性，可将此特性运用起来，将外表面装饰材料刷白，或进行浅色解决，对夏季反射太阳辐射热也非常有效。1-6、书中给出自然对流时计算c三个公式中，系数分别为2.0，2.5，1.3，试阐明系数不同因素。答：是由于构造和热源位置不同，高温密度小空气和低温密度大空气之间进行对流换热。 水平表面（热流由下而上）有助于对流，因此取2.5水平表面（热流由上而下）不利于对流，因此取1.3垂直表面 不影响对流，因此取2.01-7、试依照自己经验，列举几种外墙内表面或地面产生表面结露现象实例，并阐明结露因素。答：例1、有些户主由于使用不当，经常使室内浮现许多水蒸气，室内空气容纳不了水蒸气就凝结成水珠析出。由于山墙建筑构造做法不到位，使山墙内表面温度低于室内露点温度，而导致山墙表面浮现结露，甚至霉变。例2、有些室内由于温度减少，而使露点温度减少，产生结露现象。若在建筑构造无总是状况下，居民生活方式不同，也会使房间产生结露现象，居民在居住空间内频繁进行类似于大蒸汽作业，就会使室内水蒸气含量过高，浮现结露现象。第二章 建筑围护构造传热原理及计算习 题2-1、建筑围护构造传热过程涉及哪几种基本过程，几种传热方式？分别简述其要点。答：建筑围护构造传热过程重要涉及三个过程：表面吸热、构造自身传热、表面放热。表面吸热内表面从室内吸热（冬季），或外表面从事外空间吸热（夏季）构造自身传热热量由高温表面传向低温表面表面放热外表面向室外空间散发热量（冬季）,或内表面向室内散热（夏季）2-2、为什么空气间层热阻与其厚度不是成正比关系？如何提高空气间层热阻？答：在空气间层中，其热阻重要取决于间层两个界面上空气边界层厚度和界面之间辐射换热强度。因此，空气间层热阻于厚度之间不存在成比例地增长关系。要提高空气间层热阻可以增长间层界面上空气边界层厚度以增长对流换热热阻；或是在间层壁面上涂贴辐射系数小反射材料以增长辐射换热热阻。2-3、依照图2-17所示条件，定性地作为稳定传热条件下墙体内部温度分布线，应区别出各层温度线倾斜度，并阐明理由。已知312。答：由可知，由于是稳定传热，各壁面内热流都相似，当值越大时，各壁层温度梯度就越小，即各层温度线倾斜度就越小。2-4、如图2-18所示屋顶构造，在保证内表面不结露状况下，室外外气温不得低于多少？并作为构造内部温度分布线。已知：ti=22，i=60%，Ri= 0.115m2k/W，Re=0.043 m2k/W。解：由ti=22，i=60% 可查出Ps=2642.4Pa则 可查出露点温度 要保证内表面不结露，内表面最低温度不得低于露点温度1）将圆孔板折算成等面积方孔板2）计算计算多孔板传热阻有空气间层某些（其中空气间层热阻是0.17）无空气间层某些3）求修正系数 因此修正系数取0.934）计算平均热阻5）计算屋顶总传热系数6）计算室外温度得 te=-24.79由此可得各层温度是1=3.45 2=-15.923=-17.5 e=-21.84可画出构造内部温度分布线。第三章 建筑保温习 题3-1、采暖居住房间密闭限度（气密化限度）对卫生保健、经济、能源消费等方面，各有什么影响？答：就保温而言，房间密闭性越好，则热损失越少，从而可以在节约能源基本上保持室温。但从卫生规定来看，房间必要要有一定换气量。另一方面，过度密闭会妨碍湿气排除，使室内湿度升高，从而容易导致表面结露和围护构造内部受潮。3-2、试从节约能源角度分析，在相似面积状况下，正方形平面与长方形平面何者有利？答：从节约能源角度分析，就要控制建筑体形系数即建筑外表面积与其所包围体积之比。对于同样体积建筑，在各面外围护构造传热状况均相似时，外表面面积越大，热损失越多，因此在相似面积状况下，正方形平面更为有利。3-3、为什么国内规定围护构造总热阻，不得不大于最小总热阻Rmin？答：规定围护构造总热阻，不得不大于最小总热阻Rmin重要是由于：保证内表面不结露，即内表面温度不得低于室内空气露点温度；同步还要满足一定热舒服条件，限制内表面温度，以免产生过强冷辐射效应。 3-4、阐明容许温差t意义，并回答t大或小，哪一种质量规定高？为什么？答：容许温差是依照卫生和建导致本等因素拟定。按容许温差设计围护构造，其内表面温度不会太低，普通可保证不会产生结露现象，不会对人体形成过度冷辐射，同步，热损失也不会太多。使用质量规定高房间，容许温差小某些。由于在同样室内外气象条件下，按较下容许温差拟定最小传热阻值，显然要大某些，从而其围护构造就具备了更大保温能力。3-5、试阐明普通轻质材料保温性能都比较好道理，并解释为什么并非总是越轻越好？答：影响材料保温性能因素之一就是材料密度。材料导热系数差别就在于材料孔隙率不同，孔隙越多，则孔隙传热影响就越大，材料导热系数越小，材料保温性能越好。因此说普通轻质材料保温性能较好。但当孔隙率增长到一定限度，其孔壁温差变大，辐射传热量加大，同步，大孔隙内对流传热也增多，特别是由于材料骨架所剩无几，使许多孔隙变成互相贯通，使对流传热量明显增长。因此说并非越轻越好。3-6、试详述外保温构造办法优缺陷。答：外保温长处：1、使墙或屋顶重要某些受到保护，大大减少温度应力起伏，提高构造耐久性；2、外保温对构造及房间热稳定性有利；3、外保温有助于防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结；4、外保温法使热桥处热损失减少，并能防止热桥内部表面局部结露 5、对于旧房节能改造，外保温解决效果最佳。外保温缺陷：1、合用于规模不太大建筑，才干精确判断外保温与否提高房间热稳定性；2、在构造上较复杂，必要有保护层；3、由于要设保护层，因此造价要高。3-7、倒铺屋面有哪些好处？当前在推广应用方面存在什么困难？答：到铺屋面法不但也许完全消除内部结露也许性，又是防水层得到保护，从而大大提高其耐久性。这种办法对保温材料规定更高，而求当前都要在保温层上面设立某种覆盖层加以保护。对于保温层，还没有适当抱负材料，有些材料虽有不吸水、耐火、耐化学侵蚀等长处，但英属于脆性材料不利于施工，因此推广有一定困难。3-8、设在哈尔滨地区有一办公楼，其屋顶为加气混凝土条板平屋顶（图3-26），试校核该屋顶与否满足保温规定？已知：ti=18，t=-26，t=-29，t=-31，t=-33。提示：加气混凝土用在这种构造内时，其值和s值均应修正。a=1.15解：1）计算热惰性指标，拟定墙体类型则属于II型，取t=-292）计算最低热阻底限附加热阻 3）计算屋顶总热阻 因此不满足规定第四章 外围护构造湿状况习 题4-1、围护构造受潮后为什么会减少其保温性能，试从传热机理上加以阐明。答：材料导热系数是固体液体气体，当围护构造受潮后本来围护构造中水蒸气就以液态凝结水形式存在于围护构造中，使围护构造导热系数增大，保温能力减少。4-2、采暖房屋与冷库建筑在蒸汽渗入过程和隔汽解决原则上有何差别？答：对于采暖房屋蒸汽渗入过程是从室内向室外，而对于冷库建筑蒸汽渗入过程是从室外向室内过程。在设立隔汽层时，隔汽层应布置在蒸汽流入一侧，因此对采暖房屋应布置在保温层内侧，对于冷库建筑应布置在隔热层外侧。4-3、试检查图4-12中屋顶构造与否需要设立隔汽层。已知：ti=18，i=65%；采暖期室外平均气温t=-5；平均相对湿度=50%；采暖期h= 200天，加气混凝土容重0=500kg/m3。解：1）计算各层热阻和水蒸汽渗入阻材料层dR=d/*104H=d/*104二毡三油0.010.170.0590.075水泥砂浆0.020.930.0220.90.02加气混凝土0.060.190.2751.990.03水泥砂浆0.010.930.0110.90.01钢筋混凝土板0.031.740.0170.1580.19R=0.384H=0.25*104由此可得：R0=0.11+0.384+0.04=0.534 H0=25002）计算室内外空气水蒸汽分压力ti=18 ps=2062.5pa 则pi=2062.565%=1340.6pati=-5 ps=401.3pa 则pi=401.350%=200.7pa3）计算围护构造各层温度和水蒸汽分压力 做出ps和p分布线，两线不相交，阐明不需设立隔汽层。第五章 建筑防热习 题5-1、试计算武汉地区（北纬30）某厂房卷材屋顶室外综合温度平均值与最高值。已知：Imax=998W/m2（出当前12点）；326 W/m2；te，max=37（浮现于15点）； W/（m2.K）；解:1）室外平均综合温度,取tlr=3.5 2） 因此取修正系数为0.955-2、试计算武汉地区某厂房在自然通风下屋顶内表面温度状况。其屋顶构造为：（1）钢筋混凝土板：厚度（2）泡沫混凝土隔热层：厚度（3）水泥砂浆抹平层：厚度（4）卷村屋面：厚度（水平面太阳辐射和室外气温资料参照习题5-1；其她条件可自行假设）。5-3、设北纬30地区某住宅朝南窗口需设遮阳板，求遮挡七月中旬9时到15时所需遮阳板挑出长度及合理形式。已知窗口高1.8米，宽2.4米，窗间墙宽1.6米，厚0.18米。5-4、试从隔热观点来分析：（1）多层实体构造；（2）有封闭空气间层构造；（3）带有通风间层构造；它们传热原理及隔热解决原则。答：1、多层实体构造它传热重要是实体构造导热，在进行隔热解决时可通过增长实体构造热阻，以减少构造导热系数，从而增长隔热能力；2、有封闭空气间层构造它传热重要是间层中辐射传热，在进行隔热解决时可在间层壁面贴辐射系数小反射材料，以减小辐射传热量，从而增长隔热能力；3、带有通风间层构造它传热重要是对流传热，当室外空气流经间层时，带走某些从面层传下热量，从而减少透过基层传入室内热量。因而，可通过增长间层通风量，来达到隔热目。5-5、为提高封闭间层隔热能力应采用什么办法？外围护构造中设立封闭空气间层其热阻值在冬季和夏季与否同样？试从外墙及屋顶不同位置加以分析。答：为提高封闭间层隔热能力，可以在间层内铺设反射系数大、辐射系数小材料（如铝箔），以减少辐射传热量。由于季节不同，太阳高度角和方位角不同，因此在冬季屋顶太阳辐射热较小，而外墙接受太阳辐射于夏季相比较变化不大。因此对于屋顶冬季热阻值比夏季小，而外墙则变化不大。5-6、试从降温与防止地面泛潮角度来分析南方地区几种室内地面（木地板、水泥地、磨石子地或其她地面）中，在春季和夏季哪一种地面较好？该地面外于底层或楼层时有无区别？答：采用热惰性小、表面呼吸性较好地面材料，较为适当。因此采用木地板为宜。底层地面对防潮规定更为严格。第六章 建筑日照习 题6-1、用计算法计算出北纬40地区四月下旬下午3点太阳高度角和方位角，日出、日没时刻和方位角。解：）（）即时分日出时刻时分时分日落时刻时分时分6-2、试求学校所在地区或任选一地区本地平均太阳时12点，相称于北京原则时间多少？两地时差多少？解：乌鲁木齐经度是87037时分时分因此，两地时差为时分6-3、试绘制学校所在地或任选一纬度地区（如北纬30、35、45等）春秋分棒影日照图。6-4、有正南此朝向一群房屋，规定冬至日中午能充分运用阳光，试求天津（北纬3906）和上海（北纬3112）两地，其房屋最小间距各为多少？（提示：先求出两地冬至中午有太阳高度角，再按棒与影关系式求得间距）。6-5、北纬40地区有一双坡顶房屋，朝向正南、北，东西长8米，南北宽6米，地面至屋檐高4米，檐口屋屋脊高2米，试用日照棒影图求该房屋于春（秋）分上午10点投于地面上日照阴影。6-6、将例5-2用计算法求遮阳板挑出长度和合理形式，改用棒影图办法解之，并与第五章用计算法所得成果加以比较。若朝向改为南偏东10，则遮阳板如何设计。第二篇 建筑光学第七章 建筑光学基本知识习 题7-1波长为540nm单色光源，其辐射功率为5W，试求（1）这单色光源发出光通量；（2）如它向四周均匀发射光通量，求其发光强度；（3）离它2米处照度。解：）对于波长为查气光视效率是则有）发光强度）照度7-、一种直径为250mm乳白玻璃球形灯罩，内装一种光通量为1260lm白炽灯，设灯罩透光系数为0.60,求灯罩外表面亮度(不考虑灯罩内反射)。解：7-、一房间平面尺寸为715m，净空高为5m。在天棚中布置一亮度为500nt均匀扩散光源，其尺寸为513m，求房间正中和四角处地面照度（不考虑室内反射光）。解：）正中）四角地面7-、有一物件尺寸为0.22mm，视距为750mm，设它与背景亮度对比为0.25。求达到辨别机率为95%时所需照度。如对比下降为0.2，需要增长照度若干才干达到相似视度？解：求视角由于查图可得所需照度若对比度下降为0.则所需照度7-、有一白纸反光系数为0.8，最低照度是多少是咱们才干看见它？达到耀眼时照度又是多少？解：最低照度达到耀眼照度7-、式阐明光通量与发光强度，照度与亮度间区别和关系？答：光通量是人眼对光感觉量为基准单位；发光强度是光通量空间密度；照度是被照面光通量密度；亮度是发光体在视线方向上单位面积发出发光强度。7-、看电视时，房间完全黑暗好，还是有一定亮度好？为什么？答：房间亮点好。这是由于人眼感光细胞分为：杆体细胞和椎体细胞。在亮环境下是锥体细胞起作用，暗环境下是杆体细胞起作用。当房间亮某些时，不会使杆体细胞和椎体细胞交替起作用，可以减少视觉疲劳。同步，房间亮一点可以避免产生直接眩光。7-、为什么有商店大玻璃橱窗可以象镜子似地照出人像，却看不清里面陈列展品？答：这是由于产生二次反射眩光 采用办法：提高橱窗里商品表面亮度； 将橱窗玻璃做成倾斜或弯曲。7-、你们教室黑板上与否存在反射眩光（窗、灯具），怎么形成？如何消除它？答：存在。是由视野中光泽表面反射所产生。减小或消除办法：1、尽量使视觉作业表面为无光泽表面，以削弱镜面反射而形成反射眩光；2、应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成镜面反射区域；3、使用发光表面面积大、亮度低光源；4、使引起镜面反射光源形成照度在总照度中所占比例减少，从而减少反射眩光影响。第八章 天然采光习 题8-1、从图8-5中查出重庆月份上午8：30时散射光照度和总照度。答：从图上可查出总照度为38500；散射光照度为265008-、依照图8-5找出重庆月份室外散射光照度高于500延续时间。答：早上6点到下午6点，延续时间为12小时。8-、按例题7-4所给房间剖面，原则阴天室外水平照度为10000时，求水平窗洞在桌面上形成采光系数；若窗洞上装有0.8透明玻璃时采光系数；若窗上装有0.5乳白玻璃时采光系数。解：1）2）3）8-4、会议室平面尺寸为57m，净空高3.6m，求出需要侧窗面积并绘出其平、剖面图。解：由表8-5可知，会议室属III级采光级别。由表8-6可知，单侧窗规定窗地比为1/4。则窗户面积为35/4=8.75米2。双侧窗规定窗地比为1/3.5。则窗户面积为35/3.5=10米2。8-5、一单跨机加车间，跨度为30m，长72m，屋架下弦高10m，室内表面浅色粉刷，室外物遮挡，预计需要单层钢窗面积，并验算其采光系数。解：1）由表8-5可知，机械加工车间属III级采光级别。由表8-6可知，单侧窗规定窗地比为1/4。则窗户面积为3072/4=540米2。双侧窗规定窗地比为1/3.5。则窗户面积为3072/3.5=617米2。2）验算采光系数 依照设计所选窗户形式，拟定窗户位置、大小。由公式 依照窗户形式，选用相应修正系数，算出采光系数最低值，与采光系数原则值相比较，看与否满足规定。