Heat and Mass Transfer in Building Services Design pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Spon Press

作者:Keith Moss

出品人:

頁數:248

译者:

出版時間:1998-5-8

價格:USD 79.98

裝幀:

isbn號碼:9780419226505

叢書系列:

圖書標籤:

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

熱量與質量傳遞在建築服務設計中的作用 本書旨在深入探討熱量與質量傳遞的基本原理及其在現代建築服務設計中的關鍵應用。我們不關注具體的書籍內容，而是將聚焦於其所涵蓋的理論基礎、工程實踐以及對建築性能和用戶舒適度的深遠影響。 一、 熱量傳遞的基本原理及其在建築中的體現 熱量傳遞是物理學中最核心的概念之一，涉及能量從高溫區域嚮低溫區域的轉移。在建築環境中，這一定律無處不在，並直接影響著建築物的能耗、室內環境的穩定性以及居住者的舒適度。理解並有效控製熱量傳遞，是實現節能、健康建築設計的前提。 1. 傳導（Conduction）： 這是熱量通過物體內部分子振動而傳遞的方式，在固體材料中尤為顯著。在建築中，牆體、屋頂、窗戶以及樓闆等所有構成建築圍護結構的材料，都在不斷地通過傳導發生熱量交換。例如，在寒冷的鼕季，室內溫暖的空氣會將熱量傳導至寒冷的牆體，並最終散失到室外。反之，在夏季，室外的熱量會通過傳導進入室內。傳導的速率取決於材料的熱導率（Thermal Conductivity），熱導率越高的材料，熱量傳遞越快。因此，選擇低熱導率的保溫材料（如岩棉、聚苯乙烯泡沫等）來構建建築圍護結構，是減少不必要熱量損失或獲取的關鍵。 2. 對流（Convection）： 對流是熱量通過流體（液體或氣體）的宏觀運動而傳遞的方式。在建築服務設計中，對流主要體現在兩個方麵： 自然對流（Natural Convection）： 當流體受熱膨脹，密度減小而上升，冷流體密度增大而下降時，會形成自然的循環運動，從而傳遞熱量。例如，室內空氣受熱後上升，冷空氣下降，形成室內空氣的自然對流。散熱器（Radiator）和對流式電暖器（Convection Heater）正是利用自然對流原理，通過加熱空氣使其循環，從而實現房間供暖。 強製對流（Forced Convection）： 當藉助風扇、水泵等外力使流體加速流動時，熱量傳遞效率會大大提高。中央空調係統（Central Air Conditioning System）中的風機盤管（Fan Coil Unit）和空氣處理單元（Air Handling Unit, AHU）就是典型的強製對流應用，它們通過風扇強製空氣在加熱器或冷卻器錶麵流動，實現高效的室內溫度調節。在通風係統中，風機的運行也利用強製對流來排齣汙濁空氣，引入新鮮空氣。 3. 輻射（Radiation）： 輻射是熱量以電磁波的形式傳遞，無需介質。太陽輻射是建築中最主要的外部熱量來源，尤其是在夏季，陽光透過窗戶進入室內，顯著增加室內溫度，導緻“太陽得熱”（Solar Gain）。同樣，室內物體（如人員、設備、照明燈具）也會嚮外輻射熱量。在設計中，需要考慮如何控製太陽輻射的進入，例如使用低輻射率（Low-E）的Low-E玻璃（Low-Emissivity Glass），安裝遮陽裝置（Shading Devices）如遮陽篷（Awning）、百葉窗（Louvers）等。同時，室內錶麵的輻射特性也會影響熱平衡，例如使用高反射率的材料可以減少吸收太陽輻射。 二、 質量傳遞的基本原理及其在建築中的體現 質量傳遞是指物質（如水蒸氣、汙染物、臭氣等）從高濃度區域嚮低濃度區域擴散或遷移的過程。在建築中，質量傳遞同樣至關重要，直接關係到室內空氣質量（Indoor Air Quality, IAQ）、濕度控製以及建築材料的耐久性。 1. 擴散（Diffusion）： 擴散是物質分子隨機運動導緻其濃度趨於均勻的過程。例如，室內産生的二氧化碳、揮發性有機化閤物（VOCs）等汙染物會通過擴散逐漸擴散到空氣中。如果建築圍護結構不密實，水蒸氣也可能通過擴散穿透牆體。 2. 對流（Convection）在質量傳遞中的作用： 與熱量傳遞類似，流體的宏觀運動也會攜帶物質進行傳遞。 自然對流： 室內空氣的自然對流也會將汙染物從源頭區域帶到整個空間。 強製對流： 通風係統正是利用強製對流來有效排除室內汙染物，並引入新鮮空氣，是維持室內空氣質量的首要手段。例如，排氣扇（Exhaust Fan）在廚房和衛生間的使用，就是通過強製對流快速排齣油煙和濕氣。 3. 滲透（Infiltration）與通風（Ventilation）： 滲透： 這是指通過建築圍護結構（如門窗縫隙、牆體裂縫）的非計劃性空氣流動，通常是由室內外壓差和溫度差異引起。滲透會帶來室外汙染物，也可能帶走室內寶貴的冷熱空氣，從而增加能耗。 通風： 這是指通過設計的通風係統，有計劃地引入新鮮空氣並排齣室內汙濁空氣。機械通風（Mechanical Ventilation）和自然通風（Natural Ventilation）是兩種主要方式。新風係統（Fresh Air System）就是一種重要的機械通風形式，它通過過濾和預處理（如加熱或冷卻）將室外新鮮空氣送入室內，並與室內汙濁空氣進行置換。 4. 濕氣傳遞（Moisture Transfer）： 濕氣在建築中的傳遞是一個復雜的過程，涉及蒸發（Evaporation）、冷凝（Condensation）、吸濕（Absorption）和解吸（Desorption）等多種現象。 蒸發： 室內人員的呼吸、汗液，以及烹飪、洗浴等活動都會産生濕氣，這些濕氣會蒸發到室內空氣中。 冷凝： 當潮濕的空氣遇到溫度低於露點的錶麵時，濕氣會在錶麵凝結成液態水。這發生在建築圍護結構的內錶麵（如鼕季的窗戶、外牆）、冷凝管道附近，以及建築圍護結構內部。建築內部的冷凝是導緻黴菌滋生、材料損壞、室內空氣質量惡化的主要原因之一。 濕氣在材料中的遷移： 濕氣可以通過擴散、毛細作用（Capillary Action）等方式在建築材料中遷移。例如，浴室或廚房的牆體容易吸收空氣中的濕氣，並通過材料內部傳遞。 三、 熱量與質量傳遞在建築服務設計中的具體應用 理解上述基本原理，是進行有效建築服務設計的基石。設計的目標是將熱量和質量傳遞控製在最佳範圍內，以達到以下目標： 1. 室內環境控製（Indoor Environment Control）： 溫度調節： 通過閤理選擇供暖（Heating）、通風（Ventilation）和空調（Air Conditioning, HVAC）係統，以及精確控製係統運行參數，維持室內溫度在舒適範圍內。例如，根據室內負荷（人員、設備、照明、太陽得熱等）計算所需的製冷量或供熱量，並選擇閤適的空調設備。 濕度控製： 通過加濕器（Humidifier）和除濕器（Dehumidifier），以及有效的通風策略，將室內相對濕度控製在適宜範圍（通常在40%-60%），以提高舒適度並防止黴菌滋生。 空氣質量： 通過高效的通風係統，定期置換室內空氣，並結閤空氣淨化設備（Air Purifier），去除空氣中的顆粒物、有害氣體和異味，確保室內空氣清新健康。 2. 建築節能（Building Energy Efficiency）： 圍護結構設計： 采用高效率的保溫隔熱材料，設計良好的氣密性（Airtightness）和水密性（Watertightness），減少通過傳導和滲透的熱量損失與獲取。 設備能效： 選擇高能效比（EER, SEER, COP, HSPF）的暖通空調設備，優化係統設計，減少能源消耗。 可再生能源利用： 結閤太陽能（Solar Energy）、地熱能（Geothermal Energy）等可再生能源，為建築提供部分熱量或製冷需求，降低對化石燃料的依賴。 智能控製： 應用樓宇自控係統（Building Automation System, BAS），根據室內外環境變化、人員活動規律，智能調節暖通空調、照明等設備運行，實現按需供應，最大化節能效果。 3. 建築材料與結構耐久性（Building Material and Structural Durability）： 防止冷凝： 通過閤理的圍護結構設計（如設置保溫層、空氣隔潮層（Vapor Barrier）），避免內部冷凝的發生，從而保護建築材料免受潮濕侵蝕，延長使用壽命。 控製腐蝕與黴變： 良好的濕度和通風控製，可以有效抑製材料的腐蝕和黴菌的生長，維護建築物的健康和美觀。 4. 舒適度與健康（Comfort and Health）： 熱舒適度： 通過精確控製溫度、濕度，並考慮空氣流動速度，為居住者創造最舒適的熱環境。 聲舒適度： 雖然直接與熱濕傳遞關係不大，但高效的通風係統需要考慮風機的噪音控製，避免對居住者造成乾擾。 健康福祉： 良好的室內空氣質量是保障居住者健康的重要因素，可以減少呼吸道疾病、過敏等健康問題。 四、 結論 熱量與質量傳遞的原理是建築服務設計中不可或缺的知識體係。深刻理解這些原理，並將其融會貫通於實際設計過程中，是創造可持續、節能、舒適、健康的建築的關鍵。從宏觀的建築圍護結構設計，到微觀的設備選型和係統運行策略，每一個環節都離不開對熱量與質量傳遞過程的精準把握。因此，本書所涵蓋的知識，對於任何從事建築設計、暖通空調、建築環境控製以及可持續建築領域的專業人士而言，都具有極其重要的指導意義和實踐價值。它不僅僅是理論的闡述，更是通嚮卓越建築設計的重要途徑。

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