建筑环境学复习资料建筑建筑节能_建筑-建筑节能.pdf
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1、建筑环境学复习重点 第二章建筑外环境 世界时一一以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。北京时间一一东八区的时间,即以东经 120的平均太阳时为中国的标准。北京时间=世界时间+8小时 太阳在空间的位置一一太阳高度角,太阳方位角A 到达地面的太阳辐射照度大小取决于 地球对太阳的相对位置 以及大气透明度。风场一一指风向,风速的分布状况。风一一风是由于 大气压差 所引起的大气水平方向的运动。地表增温不同 是引起大气压差 的主要原因,也是风形成的主要原因。风可以分为大气环流与地方风。气象台一般 以距平坦地面 10m高出所测得风向和风速作为当地的观察数据。风玫瑰图 包括风向 频谱图和风速频谱图 地
2、方风是由于地表水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件不同所引起 海陆风 局部地方昼夜受热不均引起的。大气边界层一一从地球表面到 5001000m高的这层空气叫大气边界层,其厚度主要取决于 地表的粗糙度。室外气温一一一般是指距地面 1.5m高,背阴处的空气温度。一天的最高气温通常出现在 14 时左右,最低气温一般出现在 日出前后。由于空气与地面间因辐射换热而增温或降温,都 需要经历一段时间。相对湿度的日变化 受地面性质,水陆分布,季节寒暑,天气阴晴等因素影响。一般是大陆低 于海面,夏季高于冬季,阴天高于晴天。相对湿度的变化趋势与气温的变化趋势相反。到达地面的太阳辐射能量是由哪些部分组成,辐射能
3、量的强弱与哪些因素有关。一部分为太阳直接照射到地面(即直射辐射);另一部分是经过大气层散射后到达地面成为 散射辐射,直射辐射与散射辐射之和称为太阳对地面的总辐射。辐射能量的强弱取决于太阳 辐射通过大气层时天空中各种气体分子、尘埃、微粒水粒对阳光的反射,散射和吸收共同影 响。地方平均太阳时 一一以太阳通过当地的子午线时为正午 12点来计算一天的时间。太阳咼度角:太阳光线与水平面之间的夹角。太阳方位角是太阳方向的水平投映偏离南向的角度 A。室外空气综合温度:相当于室外温度由原来的空气温度值增加了一个太阳辐射的等效温度,并考虑了长波辐射的影响。室外空气综合温度是气象参数与围护结构表面特性共同作用的结
4、 果。空气综合温度:tz二 tair 旦一乂 3.5 分、;out tout 式中:tair 室外空气温度,C;0.5 分。ut-围护结构外表面的对 流换热系数,W/m2c;0.5分 a围护结构外表面对太阳辐射的吸收率;0.5 分 I 太阳的辐射强度,W/m2;0.5 分 QL围护结构外表面与环境的长波辐射换热量,W/m2;0.5 分 影响地面气温的因素:入射到地面上的太阳辐射热量:地面的覆盖面;大气的对流作用以最 强的方式影响气温。风洞效应在楼宇密集的城市出现,因强风不能顺利通过楼宇之后的空位而形成风 洞。逆温层一般情况下,在低层大气中,气温是随高度的增加而降低的。但有时在某些层次可 能出现
5、相反的情况,气温随高度的增加而升高,这种现象称为逆温。出现 逆温现象的大气 层称为逆温层。逆温层的出现主要是空气下沉,绝热增温所引起。城市气候主要特点:1)城市风场与远郊不同。除风向改变以外,平均风速低于远郊的来流风速。2)气温较高,形成热岛现象。3)城市中的云量,特别是地低云量比郊区多,大气透明度低,太阳总辐射照度也比郊区弱。热岛现象一一由于城市地面覆盖物多,发热体多,加上密集的城市人口的生活和生产中产生 大量的人为热,造成市中心的温度高于郊区温度,且市内各区的温度分布也不 一样。如果绘出等温曲线,就会看到与岛屿的等高线极为相似,人们把这种气 温分布的现象称为“热岛现象”。热岛现象产生原因:
6、由于城市下垫面特殊的热物理性质、城市内的低风速、城市内较大的人 为热等原因,造成城市的空气温度要高于郊区的温度。微气候是指在建筑物周围地面上的及屋面、墙面、窗台等特定地点的气温、湿度、压力、风 速、阳光、辐射等。城市居住区规划设计规范 在我国一般民用住宅中,部分地区要求大寒日的满窗日照不低 于2小时,部分地区要求冬至日的满窗日照时间不低于 1小时。民用建筑热工设计规范 从建筑热工设计的角度出发,将全国建筑热工设计分为五个区,其目的就在于使用民用建筑的热工设计与地区气候相适应,保证室内基本热环境要求,符合 国家节能方针。因此用累年最冷月(一月)和最热月(七月)平均气温作为分区主要指标,累年日平均
7、温度=5摄氏度=25摄氏度的天数作为辅助指标,将 我国气候分为五个区:严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷地区,夏热冬暖地区,温和地区。日照与建筑物的配置:建筑队日照的要求主要根据它的使用性质和当地气候情况而定。对于住宅室内的日照标准一般是由 日照时间 和 日照质量 来衡量。正方形和长方形是最常用的较简单的平面形体,其最大的优点都是没有永久阴影和自身阴影 遮蔽情况。影响太阳高度角和方位角的因素 有三:地理纬度(),它表明观察点所在的位置;赤纬(3),它表明季节的变化;时角(h),它表明时间的变化。太阳常数 是进入地球大气的太阳辐射在单位面积内的总量,10=1353 W/m2 遮阳的方式:内遮阳、外遮阳
8、、窗口中置式遮阳、绿化遮阳、玻璃自遮阳、气温日较差 气温在一昼夜内有一个最高值和一个最低值,分别称为日最高气温和日最低气 温,二者之差为气温日较差。霜洞在某个范围内,温度局地倒置现象的极端形式称为“霜洞”准时北京时间一一东八区的时间即以东经的平均太阳时为中国的标准北京时间世界时间小时太阳在空间的位置一一太阳高度角太阳方位角到达地面的太阳辐射照度大小取决于地球对太阳的相对位置风场一一指风向风速的分布状况风原因风可以分为大气环流与地方风气象台一般以距平坦地面高出所测得风向和风速作为当地的观察数据风玫瑰图包括风向频图和风速频图地方风是由于地表水陆分布地势起伏表面覆盖等地方性条件不同所引起海陆风局部地
9、方昼夜受一一一般是指距地面高背阴处的空气温度一天的最高气温通常出现在时左右最低气温一般出现在日出前后由于空气与地面间因辐射换热而增温或降温都需要经历一段时间相对湿度的日变化受地面性质水陆分布季节寒暑天气阴晴等因采用平均温差的稳态计算法带 否则可能导致完全错误的结果。但夜间却又可能低于室内温度,第二章 建筑热湿环境 通过墙体,屋顶等非透光围护结构传入室内的热量来源于两部分:1)室外空气与围护结构表面之间的对流换热 2)太阳辐射通过墙体导热传入的热量。负荷 冷负荷:维持室内空气热湿参数为某恒定值时,在单位时间内需要从室内除去的热 量,包括显热量和潜热量两部分。热负荷:维持室内空气热湿参数为某恒 定
10、值时,在单位时间内需要向室内加入的热量,同样包括显热负荷和潜热负 荷两部分。瞬时冷负荷:直接进到空气;滞后冷负荷 辐射到家具表面,提高表面温度,再对流换热到空气。得热 某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热。影响人体于外界显热交换的几个环境因素:平均辐射温度;操作温度;对流换热系数;对流质交 换系数 为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用 动态算法计算空调负荷?因为冬季室内外温差的平均值远远大于室内外温差的流动值。来的误差比较小。夏季冷负荷不能采用日平均温差的稳态算法,因为,尽管夏季日间瞬时室外温度可能要比室内温度高很多,因此与冬季相比室内外平均温差并不大,
11、但波动的幅度却相对比较大,如果采用日平均温 差的算法,则导致冷负荷计算结果偏小,另一方面,如果使用逐时室内外温差,忽略围 护结构的衰减延迟作用。则会导致冷负荷计算结果偏大。冻结现象导致围护结构的传热系数增大,加大围护结构的传热量,并加速围护结构的损坏。第四章 人体对热湿环境的反应 人体的热平衡方程M-W V-R-E =0 W/怦;M人体能量代谢率,取决于人体的活动量大小 W人体所做的机械功 C人体外表面向周围环境通过对流形式散发的热量 R-人体外表面向周围环境通过辐射形式散发的热量 E汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量 S人体蓄热率 皮肤温度 身体表层的温度。核心温度身体深部组织的温度。平均皮
12、肤温度一一通过测试人体胸部,上臂,大腿以及小腿的皮肤温度,按照权系数 0.3,0.3,0.2,和0.2进行加权平均。人体与外界热交换的形式:对流、辐射、蒸发。空气湿度对人体冷热感的影响 在高温环境下,空气湿度偏高会增加人体的热感。但在低 温环境下如果空气湿度过高,就会使衣物变的潮湿,从而降低衣物的热阻,强化了衣物与人 体的传热,反而会增加人的冷感。影响人体与外界显热交换的几个环境因素:1平均辐射温度 2操作温度 3对流换热系数 4对流质交换系数 服装热阻 1clo 的定义一一在21 C空气温度,空气流速不超过 0.5clo,相对湿度不超过 50%的环境中静坐者感到舒适所需要的服装的热阻。基础代
13、谢率一一人体的代谢率受到多种因素的影响,如肌肉活动强度,环境温度,性别,年 龄,神经紧张程度,进食后时间的长短。临床上规定 未进早餐前,保持清 醒静卧半小时,室温条件维持在 1825 C之间测定的代谢率叫做基础代 谢率。人体的机械效率一一=W/M 效率值比较低。对于大多数活动来说,人体的机械效率几乎 为0,很少超过20%。冷感受器与热感受器在皮肤的分布密度是不同的,冷感受器的数目要明显多于热感受器。冷感受器更靠近皮肤表层。热感觉 并不仅仅是由于 冷热刺激的存在 所造成的,而与 刺激的延续时间 以及 热体 原有的热状态 都有关。热感觉最初取决于皮肤温度,而后则取决于核心温度。引起热不舒适感觉的原
14、因:1)皮肤温度和核心温度 2)空气湿度 3)垂直温差由于空气自然对流作用,很多空间均存在上部温度高,下部温度低的状况。下部温度不应低准时北京时间一一东八区的时间即以东经的平均太阳时为中国的标准北京时间世界时间小时太阳在空间的位置一一太阳高度角太阳方位角到达地面的太阳辐射照度大小取决于地球对太阳的相对位置风场一一指风向风速的分布状况风原因风可以分为大气环流与地方风气象台一般以距平坦地面高出所测得风向和风速作为当地的观察数据风玫瑰图包括风向频图和风速频图地方风是由于地表水陆分布地势起伏表面覆盖等地方性条件不同所引起海陆风局部地方昼夜受一一一般是指距地面高背阴处的空气温度一天的最高气温通常出现在时
15、左右最低气温一般出现在日出前后由于空气与地面间因辐射换热而增温或降温都需要经历一段时间相对湿度的日变化受地面性质水陆分布季节寒暑天气阴晴等因于上部温度 15%,但也不该过高。4)吹风感人体所不希望的局部降温。导致不舒适的最低风速 0.25 m/s。5)辐射不均匀 6)其他因素年龄,性别,季节,人种。人体热负荷 TL 人体产热量与人体向外界散出的热量之间的差值。PMV 热感觉标尺,适用于稳态热环境中人体热舒适评价。适中为 0 PPD表示人群对热环境不满意的百分数。PMV-PPD 推荐值在-0.5 +0.5之间,相当于人群中允许有 10%的人感觉不满意。有效温度 ET 干球温度,湿度,空气流速对人
16、体温暖感或冷感影响的综合数值,该数值 等效于产生相同感觉的静止饱和空气的温度。标准有效温度 SET*身着标准热阻服装的人,在相对湿度为 50%,空气静止不动空气温 度等于平均辐射温度的等温环境下,若与他在实际环境和实际服装 热阻条件下的平均皮肤为温度和皮肤湿润度相同,则必将具有相同 的热损失,则该温度就是上述环境的标准有效温度 SET*。相对热指标 RWI 适用较热环境 热损失率 HDR 较冷环境 热应力指数 HIS 高热湿环境 风冷却指数 WCI 寒冷环境 在寒冷的气候中,影响人体热损失的主要因素是 空气 流速 和 空气温度。拿着两个因素合成一个单一的指数,称为风冷却指数。热应力人体的适应机
17、能提供了强有力的防护能力以对付热对人体的有害作用,但具有潜 在危险的,不舒适的热环境会形成强烈的刺激,即热应力。当热应力超过人体 本身的调节能力时,就会出现危险的热失调。国内外常用的负荷求解方法 主要包括以下三类:稳态计算动态计算利用各种专业软 件,采用计算机进行数值求解计算。动态热环境与稳态热环境对人的热感觉影响有何差别,原理是什么?在动态热环境中,皮肤温度与热感觉存在分离现象,热感觉和热舒适也存在分离现象,热感觉不能由此时人体的热状态单独决定,与上一时刻人体的热状态也有关系。而在稳 态热环境下,人体与外界环境达到热平衡,人的热感觉就取决于此时人体的热状态。在动态热环境中,由于环境参数的改变
18、,导致了人体皮肤温度的改变,由皮肤温度的变 化率产生附加的热感觉,与人体此时的皮肤温度及核心温度产生的热感觉综合整合后,决定了此时整体的热感觉。因此与稳态热环境下人体热感觉有所不同。人的代谢率主要是由什么因素决定的?人体的发热量和出汗率是否随环境空气温度的改变 而改变?人体的代谢率主要是由 肌肉活动强度 决定的。其他因素如肌肉活动强度、环境温度、性别、年龄、神经紧张程度、进食后时间的长短等等也会有一定的影响,但相比之下可以忽略不计。人体发热量主要由肌肉活动强度即代谢率决定的,与环境空气温度无关。环境温度的变化会 影响出汗率。当环境温度较高,处于偏热环境时,人体表面出汗率随环境温度升高而升高。而
19、当环境温度较低,处于偏冷环境时,人体表面没有汗液,人体的一部分水分通过皮肤表层 直接蒸发到空气中去,此时出汗率很低,并且几乎不随空气温度变化而变化。“冷”与“热”是什么概念?单靠环境温度能否确定人体的热感觉?湿度在人体热舒适中 起什么作用?“冷”和“热”是人对周围环境的热感觉主观描述。通过人的皮肤表面下神经末梢的温度感 受器(感受皮肤温度)和粘膜、腹腔内脏、中枢神经处的温度感受器(感受核心温度)发送 的神经脉冲信号整合后产生。热感觉受皮肤温度、核心温度、温度变化率和变化量影响。单靠环境温度不能确定人体的热感觉。环境温度(包括空气温度和辐射温度)、风速、相对 湿度、人体服装状态、活动量和人体上一
20、时刻的热状态均会影响人体热感觉。潮湿的环境中空气湿度的增加会导致皮肤的湿润度增加,使皮肤“黏着性”的增加从而导致 了热不舒适感 影响人体散热量的因素:服装的保温性对流换热系数热辐射系数平均辐射温度作 用温度服装的传热效率。影响皮肤表面汗液蒸发的因素:湿度对流质交换系数蒸发带走的热量服装的透湿效 率。预测平均投票值 PMV 是一种热环境指标,是以热感觉七分级法确定的人群对热环境的平均 投票值。+3-3 准时北京时间一一东八区的时间即以东经的平均太阳时为中国的标准北京时间世界时间小时太阳在空间的位置一一太阳高度角太阳方位角到达地面的太阳辐射照度大小取决于地球对太阳的相对位置风场一一指风向风速的分布
21、状况风原因风可以分为大气环流与地方风气象台一般以距平坦地面高出所测得风向和风速作为当地的观察数据风玫瑰图包括风向频图和风速频图地方风是由于地表水陆分布地势起伏表面覆盖等地方性条件不同所引起海陆风局部地方昼夜受一一一般是指距地面高背阴处的空气温度一天的最高气温通常出现在时左右最低气温一般出现在日出前后由于空气与地面间因辐射换热而增温或降温都需要经历一段时间相对湿度的日变化受地面性质水陆分布季节寒暑天气阴晴等因第五章 室内空气品质 室内空气环境包括室内惹事环境和室内空气品质。室内空气品质对人的影响:1.降低生活舒适度 2.危害人体健康 3.影响人的工作效率 室内空气品质研究受到重视的原因:1)强调
22、节能导致的建筑密闭性增强和新风量减少 2)新型合成材料在现代建筑中的大量应用 3)散发有害气体的电器产品大量使用 4)传统集中空调的固有缺点以及系统设计和运行管理的不合理 5)厨房和卫生间气流组织不合理 6)室外空气污染 良好的室内空气品质 空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害污染 物浓度指标,且处于这种空气中的绝大多数人=80%对此没有表示不满。室内空气污染的特征:累积性长期性多样性 影响室内空气品质的污染源:1)化学污染有害燃烧产物 CO CO NOx SOx 有机挥发物 VOC 甲苯,醛类,烯 2)物理污染灰尘,重金属,纤维尘,烟尘,放射性氡(Rn)生物污染细菌,真菌,病
23、毒 室内空气污染控制:源头治理(1消除室内污染物2减小室内污染源散发强度 3污染源附 近局部排风);通新风稀释和合理组织气流;空气净化 空气净化的方法 过滤器过滤,活性炭吸附有害物质,纳米光催化降解 VOCs,臭氧法,紫外线照射法,等离子体净化,植物净化芦荟,醛。龙舌兰,苯 甲醛 三氯乙烯。吊 兰,一氧化碳 甲醛。绿色建材 是指采用清洁生产技术,少用天然资源的能源,大量使用工业或城市固态废弃物生 产的无毒害、无污染、有利于人体健康的建筑材料。绿色建筑 是充分利用环境自然资源,不影响环境基本生态平衡的前提下建造的建筑物。第六章 室内空气环境营造的理论基础 狭义的气流组织 指的是上送上回或置换送风
24、、个性化送风等具体的送回风形式 广义的室内气流组织 是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布。通风 把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排到室外,再把新鲜的空气补充进来,从而 保持室内的空气环境负荷卫生标准。自然通风:利用自然的手段(热压、风压等)来促使空 气流动而进行的通风换气方式。机械通风:利用机械手段(风机、风扇等)产生压力差来实 现空气流动的方式。机械通风从实现方法上分为三类:稀释法,置换法,局域保障法。通风效率 E为排风口处污染浓度 Cp与室内平均浓度 C之比,其物理意义是指移出室内污染 物的迅速程度 热压 进风窗孔和排风窗孔两侧压差的绝对值之和与两窗孔的高度差 h 和室内外
25、的空气 密度差 p=(p w-p n)有关,把gh(p w-p n)称为热压 余压 室内某一点的压力和室外同标高未受扰动的空气压力的差值称为该点的余压。空气龄 表面意义是讲空气在室内被测点上的停留时间,实际意义是指旧空气被新空气所代替 的速度。残留时间:空气从当前位置到离开出口的时间。逆风可及性 反映了在给定的时间内从一个送风口送入的空气到达考察点的程度,它是一个不 大于 1 的正数。污染源可及性 反映了污染物源在任意时段内对室内各点的影响程度。换气次数:通风量与通风房间体积的比值 换气效率:理论上最短的换气时间与实际换气时间之比定义为唤起效率。空气通过房间所需 最短时间是房间体积与单位时间换
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