建筑环境学复习资料 重点.docx
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1、建筑环境学复习资料 重点建筑环境学复习重点 第二章 建筑外环境 世界时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。 风场指风向,风速的分布状况。 风风是由于 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
2、风速频谱图 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热不均引起的。 大气边界层从地球表面到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
3、能量的强弱与哪些因素有关。 一部分为太阳直接照射到地面;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。 太阳高度角: 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果。 空气综合温
4、度:式中:tZ=tair+aIaout-QLaout(3.5分)(0.5分)(0.5分)(0.5分)(0.5分)aout围护结构外表面的对流换热系数,W/(m2);a围护结构外表面对太阳辐射的吸收率;I太阳的辐射强度,W/m2;tair室外空气温度,;(0.5分)QL围护结构外表面与环境的长波辐射换热量,W/m2;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相反的情况,气温随高度的
5、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:由于城市下垫面特殊的
6、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。因此用累年最冷月和最热月平均气温作为分区主要指标,累年日平均温度=5摄氏度=25摄氏度的天数作为辅助指标
7、,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,它表明季节的变化;时角,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,I0=1353 W/m2 遮阳的方式:内遮阳、外遮阳、窗口中置式遮阳、绿化遮阳、玻璃自遮阳、 气温日较差 气温
8、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”。 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
9、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。采用平均温差的稳态计算法带来的误差比较小。夏季冷负荷不能采用日平均温差的稳态算法,否则可能导致完全错误的结果。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,但夜间却又可能低于室内温度,因此与冬季相比室内外平均温差并不大,但波动的幅度却相对比较大,如果采用日平均温差的算法
10、,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 C R E S = 0 W/ ; 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。 平均皮肤温度通过测试人体胸部,上臂,大腿以及小腿
11、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。 基础代谢率人体的代谢率受到多种因素的影响,如肌肉活动
12、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=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因: 1) 皮肤温度和核心温度 2) 空气湿度 3) 垂
13、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,空气流速对人体温暖感或冷感影响的综合数值,该数值等效于产
14、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,
15、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,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
16、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
17、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和粘膜、腹腔内脏、中枢神经处的温度感受器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、风速、相对湿度、人体服装状态、活动量和人体上一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
18、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。+33 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
19、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 生物污染细菌,真菌,病毒 室内空气污染控制:源头治理;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
20、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、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。
21、自然通风:利用自然的手段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和室内外的空气密度差=有关,把gh(w-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
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