Heat and Mass Transfer in Building Services Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Spon Press

作者:Keith Moss

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:1998-5-8

价格:USD 79.98

装帧:

isbn号码:9780419226505

丛书系列:

图书标签:

• Heat Transfer
• Mass Transfer
• Building Services
• HVAC
• Thermal Engineering
• Building Design
• Energy Efficiency
• Indoor Climate
• Engineering
• Renewable Energy

热量与质量传递在建筑服务设计中的作用 本书旨在深入探讨热量与质量传递的基本原理及其在现代建筑服务设计中的关键应用。我们不关注具体的书籍内容，而是将聚焦于其所涵盖的理论基础、工程实践以及对建筑性能和用户舒适度的深远影响。 一、 热量传递的基本原理及其在建筑中的体现 热量传递是物理学中最核心的概念之一，涉及能量从高温区域向低温区域的转移。在建筑环境中，这一定律无处不在，并直接影响着建筑物的能耗、室内环境的稳定性以及居住者的舒适度。理解并有效控制热量传递，是实现节能、健康建筑设计的前提。 1. 传导（Conduction）： 这是热量通过物体内部分子振动而传递的方式，在固体材料中尤为显著。在建筑中，墙体、屋顶、窗户以及楼板等所有构成建筑围护结构的材料，都在不断地通过传导发生热量交换。例如，在寒冷的冬季，室内温暖的空气会将热量传导至寒冷的墙体，并最终散失到室外。反之，在夏季，室外的热量会通过传导进入室内。传导的速率取决于材料的热导率（Thermal Conductivity），热导率越高的材料，热量传递越快。因此，选择低热导率的保温材料（如岩棉、聚苯乙烯泡沫等）来构建建筑围护结构，是减少不必要热量损失或获取的关键。 2. 对流（Convection）： 对流是热量通过流体（液体或气体）的宏观运动而传递的方式。在建筑服务设计中，对流主要体现在两个方面： 自然对流（Natural Convection）： 当流体受热膨胀，密度减小而上升，冷流体密度增大而下降时，会形成自然的循环运动，从而传递热量。例如，室内空气受热后上升，冷空气下降，形成室内空气的自然对流。散热器（Radiator）和对流式电暖器（Convection Heater）正是利用自然对流原理，通过加热空气使其循环，从而实现房间供暖。 强制对流（Forced Convection）： 当借助风扇、水泵等外力使流体加速流动时，热量传递效率会大大提高。中央空调系统（Central Air Conditioning System）中的风机盘管（Fan Coil Unit）和空气处理单元（Air Handling Unit, AHU）就是典型的强制对流应用，它们通过风扇强制空气在加热器或冷却器表面流动，实现高效的室内温度调节。在通风系统中，风机的运行也利用强制对流来排出污浊空气，引入新鲜空气。 3. 辐射（Radiation）： 辐射是热量以电磁波的形式传递，无需介质。太阳辐射是建筑中最主要的外部热量来源，尤其是在夏季，阳光透过窗户进入室内，显著增加室内温度，导致“太阳得热”（Solar Gain）。同样，室内物体（如人员、设备、照明灯具）也会向外辐射热量。在设计中，需要考虑如何控制太阳辐射的进入，例如使用低辐射率（Low-E）的Low-E玻璃（Low-Emissivity Glass），安装遮阳装置（Shading Devices）如遮阳篷（Awning）、百叶窗（Louvers）等。同时，室内表面的辐射特性也会影响热平衡，例如使用高反射率的材料可以减少吸收太阳辐射。 二、 质量传递的基本原理及其在建筑中的体现 质量传递是指物质（如水蒸气、污染物、臭气等）从高浓度区域向低浓度区域扩散或迁移的过程。在建筑中，质量传递同样至关重要，直接关系到室内空气质量（Indoor Air Quality, IAQ）、湿度控制以及建筑材料的耐久性。 1. 扩散（Diffusion）： 扩散是物质分子随机运动导致其浓度趋于均匀的过程。例如，室内产生的二氧化碳、挥发性有机化合物（VOCs）等污染物会通过扩散逐渐扩散到空气中。如果建筑围护结构不密实，水蒸气也可能通过扩散穿透墙体。 2. 对流（Convection）在质量传递中的作用： 与热量传递类似，流体的宏观运动也会携带物质进行传递。 自然对流： 室内空气的自然对流也会将污染物从源头区域带到整个空间。 强制对流： 通风系统正是利用强制对流来有效排除室内污染物，并引入新鲜空气，是维持室内空气质量的首要手段。例如，排气扇（Exhaust Fan）在厨房和卫生间的使用，就是通过强制对流快速排出油烟和湿气。 3. 渗透（Infiltration）与通风（Ventilation）： 渗透： 这是指通过建筑围护结构（如门窗缝隙、墙体裂缝）的非计划性空气流动，通常是由室内外压差和温度差异引起。渗透会带来室外污染物，也可能带走室内宝贵的冷热空气，从而增加能耗。 通风： 这是指通过设计的通风系统，有计划地引入新鲜空气并排出室内污浊空气。机械通风（Mechanical Ventilation）和自然通风（Natural Ventilation）是两种主要方式。新风系统（Fresh Air System）就是一种重要的机械通风形式，它通过过滤和预处理（如加热或冷却）将室外新鲜空气送入室内，并与室内污浊空气进行置换。 4. 湿气传递（Moisture Transfer）： 湿气在建筑中的传递是一个复杂的过程，涉及蒸发（Evaporation）、冷凝（Condensation）、吸湿（Absorption）和解吸（Desorption）等多种现象。 蒸发： 室内人员的呼吸、汗液，以及烹饪、洗浴等活动都会产生湿气，这些湿气会蒸发到室内空气中。 冷凝： 当潮湿的空气遇到温度低于露点的表面时，湿气会在表面凝结成液态水。这发生在建筑围护结构的内表面（如冬季的窗户、外墙）、冷凝管道附近，以及建筑围护结构内部。建筑内部的冷凝是导致霉菌滋生、材料损坏、室内空气质量恶化的主要原因之一。 湿气在材料中的迁移： 湿气可以通过扩散、毛细作用（Capillary Action）等方式在建筑材料中迁移。例如，浴室或厨房的墙体容易吸收空气中的湿气，并通过材料内部传递。 三、 热量与质量传递在建筑服务设计中的具体应用 理解上述基本原理，是进行有效建筑服务设计的基石。设计的目标是将热量和质量传递控制在最佳范围内，以达到以下目标： 1. 室内环境控制（Indoor Environment Control）： 温度调节： 通过合理选择供暖（Heating）、通风（Ventilation）和空调（Air Conditioning, HVAC）系统，以及精确控制系统运行参数，维持室内温度在舒适范围内。例如，根据室内负荷（人员、设备、照明、太阳得热等）计算所需的制冷量或供热量，并选择合适的空调设备。 湿度控制： 通过加湿器（Humidifier）和除湿器（Dehumidifier），以及有效的通风策略，将室内相对湿度控制在适宜范围（通常在40%-60%），以提高舒适度并防止霉菌滋生。 空气质量： 通过高效的通风系统，定期置换室内空气，并结合空气净化设备（Air Purifier），去除空气中的颗粒物、有害气体和异味，确保室内空气清新健康。 2. 建筑节能（Building Energy Efficiency）： 围护结构设计： 采用高效率的保温隔热材料，设计良好的气密性（Airtightness）和水密性（Watertightness），减少通过传导和渗透的热量损失与获取。 设备能效： 选择高能效比（EER, SEER, COP, HSPF）的暖通空调设备，优化系统设计，减少能源消耗。 可再生能源利用： 结合太阳能（Solar Energy）、地热能（Geothermal Energy）等可再生能源，为建筑提供部分热量或制冷需求，降低对化石燃料的依赖。 智能控制： 应用楼宇自控系统（Building Automation System, BAS），根据室内外环境变化、人员活动规律，智能调节暖通空调、照明等设备运行，实现按需供应，最大化节能效果。 3. 建筑材料与结构耐久性（Building Material and Structural Durability）： 防止冷凝： 通过合理的围护结构设计（如设置保温层、空气隔潮层（Vapor Barrier）），避免内部冷凝的发生，从而保护建筑材料免受潮湿侵蚀，延长使用寿命。 控制腐蚀与霉变： 良好的湿度和通风控制，可以有效抑制材料的腐蚀和霉菌的生长，维护建筑物的健康和美观。 4. 舒适度与健康（Comfort and Health）： 热舒适度： 通过精确控制温度、湿度，并考虑空气流动速度，为居住者创造最舒适的热环境。 声舒适度： 虽然直接与热湿传递关系不大，但高效的通风系统需要考虑风机的噪音控制，避免对居住者造成干扰。 健康福祉： 良好的室内空气质量是保障居住者健康的重要因素，可以减少呼吸道疾病、过敏等健康问题。 四、 结论 热量与质量传递的原理是建筑服务设计中不可或缺的知识体系。深刻理解这些原理，并将其融会贯通于实际设计过程中，是创造可持续、节能、舒适、健康的建筑的关键。从宏观的建筑围护结构设计，到微观的设备选型和系统运行策略，每一个环节都离不开对热量与质量传递过程的精准把握。因此，本书所涵盖的知识，对于任何从事建筑设计、暖通空调、建筑环境控制以及可持续建筑领域的专业人士而言，都具有极其重要的指导意义和实践价值。它不仅仅是理论的阐述，更是通向卓越建筑设计的重要途径。

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