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2.建筑物理基础与热工性能
2.1建筑物理基础
建筑物理是研究建筑环境中的物理现象及其对人类生活影响的学科。主要包括热工学、声学、光学、电磁学等方面。在建筑维护与管理中，热工性能是影响建筑能耗的关键因素之一。了解建筑的热工性能，可以为能耗监测与优化提供科学依据。
2.1.1热传导
热传导是指热量通过物质从高温区域向低温区域传递的过程。建筑围护结构的传热系数（U值）是衡量建筑热工性能的重要指标。
公式
Q
Q：热量传递速率（W）
U：传热系数（W/m2·K）
A：传热面积（m2）
ΔT
2.1.2热对流
热对流是指热量通过流体（如空气）的运动从一个地方传递到另一个地方。建筑内部的空气流动和外部风速都会影响热对流。
公式
Q
Q：热量传递速率（W）
h：对流换热系数（W/m2·K）
A：换热面积（m2）
ΔT
2.1.3热辐射
热辐射是指热量以电磁波的形式从一个物体传递到另一个物体。建筑围护结构的表面材料和颜色会影响热辐射的吸收和反射。
公式
Q
Q：辐射热量传递速率（W）
?：发射率（无量纲）
σ：斯蒂芬-波尔兹曼常数（5.67×10??W/m2·K?）
A：辐射面积（m2）
T1、T
2.2建筑热工性能监测
建筑热工性能监测是通过各种传感器和技术手段，实时监控建筑围护结构的温度、湿度、风速等参数，以评估建筑的热工性能。
2.2.1传感器技术
传感器技术是实现建筑热工性能监测的基础。常用的传感器包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器等。
代码示例：使用Python读取温度传感器数据
#导入必要的库
importAdafruit_DHT
importtime
#设置传感器类型和连接引脚
sensor=Adafruit_DHT.DHT22
pin=4
#读取温度和湿度数据
defread_sensor_data():
humidity,temperature=Adafruit_DHT.read_retry(sensor,pin)
ifhumidityisnotNoneandtemperatureisnotNone:
returnhumidity,temperature
else:
returnNone,None
#主程序
if__name__==__main__:
whileTrue:
humidity,temperature=read_sensor_data()
ifhumidityisnotNoneandtemperatureisnotNone:
print(f温度:{temperature:.1f}°C,湿度:{humidity:.1f}%)
else:
print(读取传感器数据失败)
time.sleep(5)
2.2.2数据采集与处理
数据采集是将传感器读取的数据传输到中央系统的过程。数据处理则包括数据清洗、存储和分析。
代码示例：使用Python进行数据采集和处理
#导入必要的库
importAdafruit_DHT
importtime
importsqlite3
#设置传感器类型和连接引脚
sensor=Adafruit_DHT.DHT22
pin=4
#连接数据库
conn=sqlite3.connect(building_data.db)
cursor=conn.cursor()
#创建数据表
cursor.execute(
CREATETABLEIFNOTEXISTSsensor_data(
idINTEGERPRIMARYKEYAUTOINCREMENT,
timestampDATETIMEDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,
temperatureREAL,
humidityREAL
)
)
mit()
#读取温度和湿度数据并存储到数据库
defread_and_store_sensor_data():
humidity,temperature=Adafruit_DHT.read_retry(sensor,pin)
ifhumidityisnotNoneandtemperatureisnotNone: