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建筑物理：理论、应用与性能评估 书籍简介 本书全面、深入地探讨了建筑物理学的核心理论、关键应用领域以及现代建筑性能的评估方法。作为一本面向建筑学、土木工程、环境科学及相关专业学生、研究人员和执业工程师的综合性教材与参考书，它旨在构建读者对建筑环境中各种物理过程及其相互作用的系统认知。全书结构严谨，内容涵盖了建筑热工学、室内空气质量（IAQ）、声学、光学以及建筑能源性能等多个至关重要的方面。 第一部分：建筑热工学基础与传热分析 本部分着重于理解和量化建筑围护结构中的热量传递机制。 第一章：热力学与传热学基础 本章复习了与建筑科学直接相关的基本热力学定律，并详细阐述了三种主要的传热机制：传导、对流和辐射。重点分析了稳态与非稳态传热问题，引入了热阻、热导率和热容等核心概念。通过大量的实例计算，展示了如何应用傅里叶定律和牛顿冷却定律来分析特定几何形状下的热流路径和速率。 第二章：建筑围护结构的传热性能 深入探讨了墙体、屋顶、楼板和门窗等建筑元素的热工性能。详细介绍了多层复合结构的等效热阻计算方法，并引入了U值（传热系数）的概念及其在能耗预测中的重要性。专门辟章讨论了热桥效应（Thermal Bridging）的成因、量化及其对整体能耗的显著影响，并介绍了缓解热桥的构造措施。 第三章：湿空气热工学与水汽迁移 本章聚焦于湿空气的性质，包括露点温度、相对湿度和绝对含湿量。系统阐述了水汽在建筑材料和结构中的迁移机理，包括扩散、渗透和毛细作用。详细分析了结露风险评估方法（如 Glaser 法和杠杆原理），并探讨了防潮层、蒸汽阻隔层在不同气候区中的合理应用与失效分析。 第四章：建筑动态热特性与能耗模拟 本章将理论分析扩展到实际的动态环境。介绍了建筑蓄热能力对室内温度波动的影响，讲解了周期性热响应分析（如周期稳态法）。随后，详细介绍了基于RC模型（电阻-电容模型）的动态热仿真方法，为后续的建筑能耗模拟奠定理论基础。 第二部分：室内空气质量（IAQ）与通风 本部分关注健康的室内环境，核心在于控制空气污染物和保证充分的新风交换。 第五章：室内空气污染物源与迁移 识别和量化了室内空气中的主要污染物来源，包括挥发性有机化合物（VOCs）、氡气、颗粒物（PM2.5/PM10）以及生物污染物（霉菌孢子、细菌）。讨论了这些污染物在室内空间中的生成速率、衰减过程以及不同表面（如家具、墙体）的吸附/解吸行为。 第六章：建筑通风基础与气流组织 系统阐述了建筑通风的基本目的、类型（自然通风、机械通风和混合通风）。详细分析了风荷载和浮力效应对自然通风的影响，并介绍了风洞实验和CFD（计算流体力学）在预测室内气流组织中的应用。 第七章：通风效率与污染物控制 引入了空气交换效率（Air Exchange Effectiveness, $varepsilon_a$）和污染物消除效率（Contaminant Removal Effectiveness, $varepsilon_c$）等评价指标。对比分析了不同通风策略（如均匀混合通风、置换通风和层流通风）在控制污染源方面的优劣，并给出了基于这些指标的系统设计导则。 第八章：室内热湿负荷计算与平衡 本章将热工学与IAQ结合，系统性地计算建筑在夏季和冬季的显热负荷与潜热负荷。详细介绍了 ASHRAE 等标准中负荷计算的动态过程，并探讨了如何通过优化新风量和围护结构性能来实现热湿平衡，确保室内环境的舒适性和健康性。 第三部分：建筑声学 本部分探讨声音在建筑空间中的产生、传播、吸收与控制。 第九章：声学基础与测量 复习了声波的基本物理特性，包括频率、波长、声压级（SPL）和声强。详细介绍了声功率级与声压级的关系，以及声学测量的基本原理和常用仪器设备，如积分声级计和频谱分析仪。 第十章：室内声学与混响控制 重点分析了室内声反射、吸收和扩散的机理。深入讨论了混响时间（RT60）的计算与控制，介绍了Sabine公式和Eyring公式的应用。探讨了不同材料（吸声板、扩散体）在解决室内驻波、颤动回声和提高语音清晰度方面的作用。 第十一章：建筑隔声设计 本章专注于结构传播和空气传播的隔声问题。详细阐述了质量定律，并引入了隔声等级（Rw）的概念。系统分析了墙体、楼板和隔墙的隔声构造设计，重点讨论了隔声的“薄弱环节”（如门窗、管道穿墙处）的处理技术，以及浮筑楼板和弹性连接在控制撞击声方面的应用。 第四部分：建筑光学与采光 本部分关注自然光在建筑室内空间中的有效利用与控制。 第十二章：光与色的基础 回顾了光辐射的基础理论，特别是光度学和色度学的基本概念，如光通量、照度、光效和色温等。介绍了人眼对光的感知特性及其在设计中的应用。 第十三章：建筑采光性能分析 详细介绍了采光系数（Daylight Factor, DF）的计算方法，包括侧光、顶光和综合采光。分析了窗墙比、室内表面反射率对室内照度的影响。引入了先进的采光评估指标，如充分采光小时数（ sDA）和眩光控制指标（DV）。 第十四章：人工照明与节能设计 探讨了各种照明设备（LED、荧光灯等）的发光效率和光束分布特性。提出了基于任务照度和维护系数的合理人工照明设计方法。强调了智能照明控制系统、日光感应调光系统在降低建筑能耗中的关键作用。 第五部分：建筑能源性能与模拟 本部分整合前述知识，用于评估建筑的整体能耗表现。 第十五章：建筑能耗模型与标准 系统介绍了建筑能耗的分类（围护结构能耗、通风能耗、照明能耗、设备能耗）。阐述了不同能耗模拟软件的原理（如基于事件的模拟与基于一步到位的模拟）。对比分析了国际主流的能耗标准（如ASHRAE 90.1, ISO 13790）及其在性能基准对比中的应用。 第十六章：被动式节能策略与高性能建筑 集中讨论了如何通过优化建筑形态、朝向、遮阳系统（固定与可动）以及高效率围护结构设计来实现被动式节能。详细介绍了零能耗建筑（ZEB）和近零能耗建筑（nZEB）的设计理念、技术路径与实际案例分析。 本书的特色在于理论深度与工程实践的紧密结合，提供了丰富的计算示例、图表和规范引用，是指导读者从宏观概念走向微观量化设计的关键参考工具。
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