2014一級建筑師《建筑物理與設(shè)備》建筑熱工學17

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　　(三)輻射

　　由于自身溫度或熱運動的原因而激發(fā)產(chǎn)生的電磁波傳播稱為熱輻射。

　　1.熱輻射的本質(zhì)和特點

　　(1)輻射換熱與導熱、對流換熱不同，它不依靠物質(zhì)的接觸而進行熱量傳遞。

　　(2)輻射換熱過程伴隨著能量形式的兩次轉(zhuǎn)化，即物體的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電磁波能發(fā)射出去，當此電磁波能射到另一物體表面而被吸收時，電磁波能有轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。

　　(3)一切高溫物體只要溫度絕對零度(0K)，都會不斷發(fā)射熱射線，當物體有溫差時，高溫物體輻射給低溫物體的能量多于低溫物體輻射給高溫物體的能量。

　　2.物體的輻射特性

　　物體按其輻射特性分為黑體、灰體和選擇性輻射體(非灰體)三大類。

　　(1)黑體：能發(fā)射全波段的熱輻射，在相同的溫度條件下，輻射能力最大。

　　(2)灰體：如果―個物體在每一波長下的單色輻射力與同溫度、同波長下黑體的單色輻射力的比值為―常數(shù)，這個物體稱為灰體。一般建筑材料均可看作為灰體。

　　灰體的輻射本領(lǐng)Eλ與同溫度下黑體的輻射本領(lǐng)Eλ，b的比值稱為黑度(發(fā)射率)ε。

　　(3)選擇性輻射體(非灰體)：此類物體的單色輻射力與黑體、灰體截然不同，有的只能發(fā)射某些波長的輻射線。

　　(4)全輻射力E(輻射本領(lǐng)，全輻射本領(lǐng))：在單位時間內(nèi)、從單位表面積上以波長0～∞的全波段向半球空間輻射的總能量，單位：W/┫，

　　黑體的全輻射能力Eb(斯蒂芬―波爾茲曼定律)，可表示為：

　　式中Tb――黑體的絕對溫度，K.

　　σb―黑體輻射常數(shù)，5.68x10―8W/(┫?K4)，

　　Cb―黑體輻射系數(shù)，5.68W/(┫?K4)

　　灰體的輻射能力E

　　式中T――灰體的絕對溫度，K;

　　C――灰體輻射系數(shù)，W/(┫，K4);

　　ε――灰體的黑度。

　　物體表面向外輻射熱量的多少，是物體的表面溫度和輻射能力來決定的。表面溫度越高，輻射的熱量越多，輻射能力越強。輻射系數(shù)C表示物體表面的輻射能力，一般粗造的表面輻射力大，光滑的表面輻射力小。

　　(5)單色輻射力Eλ(單色輻射本領(lǐng))：單位時間內(nèi)從單位表面積向半球空間輻射出的某一波長的能量，單位：W/(┫?μm)。

　　3.物體對外來輻射的反射、吸收和透射

　　當輻射熱落到不透明的物體表面時，例如太陽輻射到墻面或屋面，物體表面就會把一部分輻射熱反射出去，吸收氣其余部分，如遇到透明體，例如窗玻璃，則還有一部分輻射熱透過去。

　　(1)反射系數(shù)r：被反射的輻射能Ir與入射輻射能Io的比值。

　　(2)吸收系數(shù)ρ：被吸收的輻射能Iρ，與入射輻射能Io的比值。

　　(3)透射系數(shù)：被透射的輻射能I與入射輻射能Io的比值。

　　如果物體能全部吸收外來射線，即ρ=1則這種物體被定義為黑體(絕對黑體);如果物體能全部反射外來射線，即r=1，不論是鏡面反射還是漫反射，均稱為白體(絕對白體);如果物體能將外來輻射全部透過，即τ=1.則稱透明體。

　　4.影響材料吸收率、反射率、透射率的因素

　　材料的吸收系數(shù)、反射系數(shù)、透射系數(shù)是物體表面的輻射特性，與物體的性質(zhì)、溫度及表面狀況有關(guān)，還和投射能量的波長分布有關(guān)。

　　對于任一特定的波長，材料表面對外來輻射的吸收系數(shù)與其自身的發(fā)射率或黑度在數(shù)值上是相等的，即ρ=ε，所以材料的輻射能力越大，它對外來輻射的吸收能力也越大。常溫下，一般材料對輻射的吸收系數(shù)可取其黑度值，對來自太陽的輻射，材料的吸收系數(shù)并不等于物體表面的黑度。

　　物體對不同波長的外來輻射的反射能力不同，對短波輻射，顏色起主導作用;但對長波輻射，材性(導體還是非導體)起主導作用。在陽光下，黑色物體與白色物體的反射能力相差很大，白色反射能力強;而在室內(nèi)，黑、白物體表面的反射能力相差極小。對于建筑物來說，外圍護的外表面涂成白色或淺色，而且做的光滑，可以減少對太陽輻射熱的吸收，對防熱是有好處的。

　　玻璃作為建筑常用的材料屬于選擇性輻射體，其透射率與外來輻射的波長有密切的關(guān)系。易于透過短波而不易透過長波是玻璃建筑具有溫室效應的原因。

　　5.輻射換熱量

　　物體之間，以輻射形式進行熱量交換稱為輻射換熱。如散發(fā)的熱量多于接受的熱量，物體表面溫度就下降，反之得多于失，表面溫度就上升。兩表面間的輻射換熱量主要與表面的溫度、表面發(fā)射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對位置有關(guān)。

　　若不計兩表面之間的多次反射，僅考慮第一次吸收的前提下，任意兩表面的輻射換熱量的通式

　　式中q1-2――輻射換熱熱流密度，W/┫;

　　θ1――表面1的溫度，K;

　　θ2――表面2的溫度，K;

　　αr――輻射換熱系數(shù)，W/(┫?K)。

　　輻射換熱系數(shù)αr取決于表面的溫度、表面發(fā)射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對位置。

　　上述三種基本傳熱方式，在建筑傳熱過程中，都會以二種或者三種方式同時出現(xiàn)。不過，在一定條件下以某種傳熱方式為主。

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