環(huán)境建筑學(xué)課件

建筑光環(huán)境

*光環(huán)境控制的意義

減少視覺(jué)疲勞，保證視覺(jué)健康和身心健康提高勞動(dòng)生產(chǎn)率降低能耗人工照明能耗空調(diào)能耗*90年代末上海市公共建筑的一次能源消耗比例*光的性質(zhì)和度量

光的特征電磁波的一部分，光子的波動(dòng)運(yùn)動(dòng)可見光和良好視覺(jué)的共同作用

在帶有多種光譜成分的光源中，如果某一部分占比例較大，就呈現(xiàn)出那個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的顏色。較短的波長(zhǎng)為主較長(zhǎng)波長(zhǎng)為主*光通量

物理意義：說(shuō)明光源發(fā)光能力的基本量，能量單位。

定義：輻射體單位時(shí)間內(nèi)以電磁輻射的形式向外輻射的能量稱輻射功率或輻射通量(W)。光源的輻射通量中被人眼感覺(jué)為光的能量(波長(zhǎng)380－780nm)稱為光通量。單位:流明(lumen，lm)。人眼在觀看同樣功率的輻射時(shí),在不同波長(zhǎng)時(shí)感覺(jué)到的亮度是不同的，人眼的這種特性用相對(duì)光譜光效率V(

)來(lái)表示。*不同波長(zhǎng)的相對(duì)光譜光效率

明視覺(jué)：V(

)max對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)555nm(黃綠光)，光效是680lm/W。暗視覺(jué)：V(

)max507nm(藍(lán)綠光)*發(fā)光強(qiáng)度I

發(fā)光強(qiáng)度：表示光源光通量的空間密度定義：光源在某一方向的發(fā)光強(qiáng)度定義為光源在這方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量(和距離無(wú)關(guān))。單位：坎德拉(candela,cd)ds*光通量相同，發(fā)光強(qiáng)度卻不同*

定義：落在單位面積被照面上的光通量的數(shù)值。表示被照面被照射的程度。表達(dá)式：?jiǎn)挝唬豪湛怂?lux,lx)，相當(dāng)于1lm的光通量均勻分布在1m2的被照面上性質(zhì)：可疊加性。幾個(gè)光源同時(shí)照射被照面時(shí)，實(shí)際照度為單個(gè)光源分別存在時(shí)形成照度的代數(shù)和。照度E*光源的發(fā)光強(qiáng)度與被照面的照度關(guān)系

已知點(diǎn)光源發(fā)光強(qiáng)度以及與被照面的距離，即可求得垂直于二者連線的被照面的照度：En＝I/r2

再通過(guò)三角轉(zhuǎn)換即可求得實(shí)際被照面的照度：E=Ensin

=(I/r2)

sin

線光源是點(diǎn)光源的積分疊加，面光源是線光源的積分疊加。原理相同。

IEr*照度*國(guó)際照明委員會(huì)CIE對(duì)不同作業(yè)和活動(dòng)推薦的照度作業(yè)或活動(dòng)類型照度范圍(lx)室外入口區(qū)域20~30~50短暫停留交通區(qū)50~75~100衣帽間、門廳100~150~200講堂、粗加工200~300~500辦公室、控制室300~500~750縫紉、繪圖、檢驗(yàn)室 500~750~1000辨色、精密加工和裝配750~1000~1500手工雕刻、精細(xì)檢驗(yàn) 1000~1500~2000手術(shù)室、微電子裝配 >2000*亮度L

定義：正在發(fā)光(或反光)表面的明亮程度。亮度是與眼睛感覺(jué)有關(guān)的量，取決于進(jìn)入眼睛的光通量在視網(wǎng)膜物象上的密度。物理亮度：發(fā)光體在視線方向上單位面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度，尼特(nit,nt)、熙提(stilb,sb)1nt=1cd/m2，1sb=1cd/cm2=104nt

主觀亮度：考慮背景亮度的作用視網(wǎng)膜只可承受16sb以下的亮度！*亮度和照度有何區(qū)別？照了不一定亮！照度相同吸光材料，亮度低反光材料，亮度高*亮度表達(dá)式當(dāng)量面積dScos

dI

*光源的亮度與被照面的照度關(guān)系

E＝Lsin

＝Acos/r2

LE

r光源面積A

*光的傳播特性

光遇到介質(zhì)會(huì)發(fā)生反射、透射和吸收。反射、透射光使人眼可以看見。

c

=

+

+

c*

定向反射與透射材料：入射角＝反射角，透射方向與入射方向一致鏡面玻璃平板玻璃均勻擴(kuò)散反射、透射材料粉刷涂料乳白玻璃反光和透光材料*

定向擴(kuò)散反射與透射材料：與入射角相同的反射角方向上、與入射方向一致透射方向上有最大亮度，其它方向也有一定亮度光滑的紙油漆表面磨砂玻璃反光和透光材料*光問(wèn)題與熱問(wèn)題的比較

共同點(diǎn)

熱問(wèn)題：相同條件下，投入能量越多，溫度就越高光問(wèn)題：相同條件下，可見光區(qū)投入能量越多，亮度就越高不同點(diǎn)熱量守恒：熱源停止供熱，已有的熱量也不會(huì)消失；熱被材料吸收了仍然存在。亮度不守恒：光源停止發(fā)光，光就沒(méi)了；光被材料吸收了就不存在了，變成了熱。*視覺(jué)與光環(huán)境

良好的光環(huán)境是保證視覺(jué)功能舒適有效的基礎(chǔ)什么是良好光環(huán)境？人們可以不必通過(guò)意識(shí)的作用強(qiáng)行將注意力集中到所要看的地方，就能不費(fèi)力氣而清楚地看到所有搜索的信息獲得的信息與實(shí)際情況相符合背景中也沒(méi)有視覺(jué)“噪聲”干擾注意力*眼睛的生理特點(diǎn)

視網(wǎng)膜的兩種感光細(xì)胞

亮度高于3nt(cd/m2)時(shí)主要由錐狀細(xì)胞發(fā)揮作用在亮度低于0.01nt時(shí)主要由桿狀細(xì)胞發(fā)揮作用，但不能分辨顏色絕對(duì)光閾：背景亮度為0時(shí)可識(shí)別的臨界亮度

目標(biāo)越小要求越高呈現(xiàn)時(shí)間越短要求越高*視野和視場(chǎng)水平方向單眼視野180

雙眼視野180

斜線區(qū)為單眼視野范圍，白色區(qū)為雙眼視野范圍。單眼向上60

，向下70

。*視覺(jué)特征描述

亮度對(duì)比度亮度對(duì)比度對(duì)人眼看物體的清晰程度的影響*視覺(jué)特征描述

視角視覺(jué)敏銳度：剛剛能分辨的視角的倒數(shù)*視覺(jué)特征描述

視覺(jué)適應(yīng)*顏色彩度RYGBP明度YGRPBRPYRGYBGPB

度量：孟賽爾表色系相鄰色調(diào)間逐步過(guò)渡相同黃色Y也有偏紅黃YR和偏綠黃GY之分每種色調(diào)分為10個(gè)等級(jí)，主色調(diào)和中間色調(diào)的等級(jí)均為5。10Y表示黃與黃綠的中間色，即淡黃綠色。*孟賽爾表色系(鏡像)*顏色產(chǎn)生的心理效果

情緒感覺(jué)積極色：暖色調(diào)＋高亮度消極色：冷色調(diào)＋低照度溫度感覺(jué)：紅熱藍(lán)冷，主觀溫差效果可達(dá)3~4℃

大小輕重感覺(jué)：明度影響。高明度者大而輕，低明度小而重*顏色產(chǎn)生的錯(cuò)覺(jué)333037*視覺(jué)功效

人借助于視覺(jué)器官完成視覺(jué)作業(yè)的效能稱視覺(jué)功效。一般用完成作業(yè)的速度和精度來(lái)定量評(píng)價(jià)視覺(jué)功效。主要與視角、照度、亮度對(duì)比系數(shù)和識(shí)別時(shí)間有關(guān)。研究方法：實(shí)驗(yàn)研究識(shí)別幾率：正確識(shí)別的次數(shù)與識(shí)別總次數(shù)的比率*視覺(jué)功效曲線

條件：識(shí)別幾率95％*舒適光環(huán)境評(píng)價(jià)

適當(dāng)?shù)恼斩然蛄炼人?/p>

合理的照度分布舒適的亮度分布：適合的亮度對(duì)比很重要宜人的光色：影響對(duì)物體顏色的判別和人的心理感覺(jué)無(wú)眩光干擾光的方向性：使被視物體有立體感*適當(dāng)?shù)恼斩然蛄炼人搅炼鹊揭欢ǔ潭群?，反而?huì)超過(guò)眼睛的適應(yīng)范圍。當(dāng)物體亮度超過(guò)一定值時(shí)人眼會(huì)感到刺眼，不能工作。對(duì)于人眼視力而言，存在著最佳亮度。*合理的照度分布照度分布應(yīng)該滿足一定的均勻性。視場(chǎng)中各點(diǎn)照度相差懸殊時(shí)，瞳孔就經(jīng)常改變大小以適應(yīng)環(huán)境，引起視覺(jué)疲勞。

一般認(rèn)為空間內(nèi)的照度最大值、最小值與平均值的相差不超過(guò)1/6是可以接受的。

照度均勻度＝工作面最低照度/工作面最高照度人工照明，照度均勻度需大于1/3；自然采光，照度均勻度需大于1/10。*有突出亮的面*有突出暗的面*亮度分布適宜*眩光當(dāng)視野內(nèi)出現(xiàn)高亮度的光時(shí),使眼睛不能完全發(fā)揮機(jī)能，這種現(xiàn)象成為眩光。在眩光下，瞳孔會(huì)縮小，以提高視野的適應(yīng)亮度，也就降低了眼睛的視覺(jué)敏感度。視力降低眩光：如白天眼睛正視太陽(yáng)，太陽(yáng)光直射工作面、夜間眼睛正視迎面而來(lái)的汽車燈光。不舒適眩光：一個(gè)很大的高亮度光源在接近視線的高度上，雖不會(huì)降低視力，但會(huì)引起視覺(jué)上的不舒適。如看陽(yáng)光下的積雪等。*眩光產(chǎn)生的原因

不恰當(dāng)?shù)淖匀徊晒饪?，不合理的光亮度，不恰?dāng)?shù)膹?qiáng)光方向，都會(huì)在室內(nèi)造成眩光現(xiàn)象?？赡墚a(chǎn)生眩光的地方玻璃辦公桌面局部照明的展板不恰當(dāng)?shù)墓ぷ髅嬲彰鼽S種人眼睛的黑色素較白種人的多，對(duì)眩光的忍受力比白種人強(qiáng)。白種人比黃種人的耐暗程度強(qiáng)。**光污染

玻璃幕墻的反射眩光不僅會(huì)影響司機(jī)視力，而且還會(huì)干擾附件建筑的室內(nèi)光環(huán)境。*人工照明

特點(diǎn)不受光氣候影響不受建筑設(shè)計(jì)影響控制方便需要消耗大量電能增加夏天空調(diào)負(fù)荷*人工光源

種類熱輻射光源：白熾燈、鹵鎢燈氣體放電光源：熒光燈、節(jié)能燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈、高/低壓鈉燈光譜特點(diǎn)非連續(xù)多峰值*白熾燈

光效低色偏紅燈絲高溫(2300K以上)，高亮度，有眩光壽命短無(wú)頻閃現(xiàn)象調(diào)光性好耐頻繁開關(guān)*白熾燈的光譜特性*鹵鎢燈

光效和壽命均高于白熾燈，燈絲溫度很高*熒光燈

光效較高，壽命長(zhǎng)，顯色性好，表面溫度低所謂節(jié)能燈就是緊湊型熒光燈，33~58lm/W*熒光高壓汞燈

光效高壽命長(zhǎng)顯色性差*氣體放電光源光譜

低壓鈉燈的主要波長(zhǎng)為589nm的黃光，最接近555nm，故發(fā)光效率最高。*不同光源的光效表面溫度小空間適用*照明方式一般照明分區(qū)一般照明局部照明混合照明*局部照明(混合照明)*分區(qū)照明(分區(qū)一般照明)*人工照明設(shè)計(jì)中的燈具利用系數(shù)Cu

影響因素?zé)艟哳愋蜔艟唛g隔各內(nèi)壁面反射率房間的長(zhǎng)寬燈具到工作面的距離實(shí)用形式：查手冊(cè)中的表格*天然采光

天然采光特點(diǎn)

節(jié)能：104lm/W

視覺(jué)效果好，不易導(dǎo)致視覺(jué)疲勞健康，連續(xù)的單峰值光譜滿足人的心理和生理需要難度大，受光氣候條件和建筑設(shè)計(jì)制約采光與遮陽(yáng)有矛盾*有無(wú)采光窗的心理影響*人工照明效果*天然采光效果*天然采光原理

天然光＝直射光＋散射光。全云天只有擴(kuò)散光。直射光隨太陽(yáng)高度角增加而增加擴(kuò)散光：散射光在太陽(yáng)高度角較小時(shí)變化快，到太陽(yáng)高度角較大時(shí)變化小。

最不利天氣：全云天晴天室外照度變化*天然采光標(biāo)準(zhǔn)

采光系數(shù)C定義：室內(nèi)某一點(diǎn)的天然照度

Ei

與同一時(shí)間的室外照度Eo

的比值。

C=(Ei/Eo)×100%在采光標(biāo)準(zhǔn)中，室外照度是指全云天時(shí)的天空擴(kuò)散光。采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值：不同情況的視看對(duì)象要求不同的照度。一般將視覺(jué)工作分為1~5級(jí)，各級(jí)的天然照度最低值分別為250、150、100、50和25lx。*天然采光標(biāo)準(zhǔn)

下面的采光系數(shù)乘以各光氣候分區(qū)的光氣候系數(shù)K，即可得各分區(qū)的采光系數(shù)。采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值53210.575321350250150100502501501005025d0.150.15<d0.30.3<d1.01.0<d5.0d>5.0*中國(guó)光氣候分區(qū)與光氣候系數(shù)IIIK=0.85K=1.0室外總照度年平均值31.46lxK=0.9室外總照度年平均值21.18lxK=1.2K=1.1VVIIIIIIIIIIIIIVIV*側(cè)窗采光*側(cè)窗采光用于有外墻的房間*

窗臺(tái)高度變高時(shí),室內(nèi)深處的照度變化不大，近窗處的照度變化很大，而且出現(xiàn)拐點(diǎn)。*窗臺(tái)高度不變,窗的上沿高度降低時(shí)的室內(nèi)照度的變化，近窗處照度變小，離窗遠(yuǎn)處照度的下降明顯。*不同類型玻璃的采光效果通過(guò)采用乳白色玻璃，玻璃磚等擴(kuò)散透光材料，可以在一定程度上提高房間深處的照度*不同側(cè)窗位置對(duì)室內(nèi)照度的影響平面圖剖面圖*天窗采光用于內(nèi)區(qū)、中庭、頂層*天然采光控制：節(jié)能舒適

僅靠門窗天然采光的局限天然采光受建筑設(shè)計(jì)制約過(guò)強(qiáng)的光照導(dǎo)致不舒適控制天然采光的方法百頁(yè)控制光電玻璃控制反射鏡控制天然采光與人工照明聯(lián)合控制*百頁(yè)控制*光電玻璃：根據(jù)室內(nèi)照度改變玻璃透光率被動(dòng)反電極主動(dòng)電光層電解質(zhì)層鋰離子*利用反射鏡：香港匯豐銀行*利用反射鏡：香港匯豐銀行*利用反射鏡照射內(nèi)區(qū)*利用反射鏡照射內(nèi)區(qū)*

利用反光鏡和吊頂反射英國(guó)議會(huì)大廈*DaylightusageLightingOptimumbrightness(750lx)自控可調(diào)百頁(yè)可調(diào)燈光照度控制百頁(yè)照明聯(lián)合控制：

東京電力會(huì)社*

能耗比例時(shí)間百頁(yè)、照明聯(lián)合控制常規(guī)照明控制優(yōu)化照度管理自然、人工聯(lián)合照明控制午間照度控制

屋面的日射測(cè)試裝置（輻射量、高度角）*為什么要研究建筑的空氣環(huán)境?人們約有80％以上的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的。很少有人對(duì)不清潔的空氣所導(dǎo)致的深遠(yuǎn)影響有所認(rèn)識(shí)，而對(duì)這一問(wèn)題缺乏應(yīng)有的重視卻對(duì)人類的壽命產(chǎn)生如此嚴(yán)重的影響。

Hood1944年*SBS－SickBuildingSyndrome

病態(tài)建筑綜合癥：現(xiàn)代都市病癥狀

頭痛、惡心疲乏，萎靡不振粘膜有刺激感（眼紅、流淚、咽干等）易感冒患哮喘或其它呼吸道疾病BRI：建筑關(guān)聯(lián)病*SBS－SickBuildingSyndrome

病態(tài)建筑綜合癥：現(xiàn)代都市病室內(nèi)空氣環(huán)境是人們接觸最頻繁的環(huán)境室內(nèi)污染物增多：燃料消耗量、化工產(chǎn)品品種、建筑材料品種增多為了減少空調(diào)采暖能耗，建筑物密閉程度增加*(1)NIOSH的調(diào)查 (2)WHC的調(diào)查問(wèn)題種類 數(shù)量(%)數(shù)量(%)新風(fēng)量不足2525271052內(nèi)部污染物771616512外部污染物48101259建筑材料204272微生物污染26560.4無(wú)IAQ問(wèn)題611232924(1)NIOSH(美國(guó)國(guó)立勞動(dòng)安全衛(wèi)生研究所)1987年發(fā)表的對(duì)484所辦公建筑物的調(diào)查結(jié)果(2)WHC(加拿大衛(wèi)生和福利機(jī)構(gòu))1990年發(fā)表的對(duì)1362所辦公建 筑物的調(diào)查結(jié)果*空氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)

閾值

純客觀指標(biāo)閾值的種類時(shí)間的加權(quán)平均閾值：8h工作日或35h工作周加權(quán)平均濃度，在該濃度下日復(fù)一日停留的人員幾乎均無(wú)有害影響。使用最廣泛的閾值。短期暴露極限閾值：15分鐘暴露無(wú)害。最高極限閾值：瞬間暴露無(wú)害。時(shí)間的加權(quán)平均閾值確定的困難污染物對(duì)人體的長(zhǎng)期影響難以確定。多種有害物的共同作用難以確定。*空氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)

室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQIndoorAirQuality)

丹麥工業(yè)大學(xué)P.O.Fanger的定義(1989)：品質(zhì)反映了人們要求的程度，如果人們對(duì)空氣滿意，就是高品質(zhì)；反之，就是低品質(zhì)。

從純主觀感受出發(fā)。

ASHRAE62-1989的良好IAQ定義：空氣中沒(méi)有已知的污染物達(dá)到公認(rèn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)所確定的有害濃度指標(biāo)，并且處于這種空氣中的絕大多數(shù)人（≥80％）對(duì)此沒(méi)有表示不滿意

主觀感受與客觀評(píng)價(jià)結(jié)合。*空氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)ASHRAEStandard62-1989R的定義

AcceptableIndoorAirQuality：空調(diào)空間中絕大多數(shù)人沒(méi)有對(duì)室內(nèi)空氣表示不滿意，并且空氣中沒(méi)有已知的污染物達(dá)到了可能對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重健康威脅的濃度。反映了主觀和客觀的結(jié)合，ASHRAEStandard62-1999給予了繼承。

AcceptablePerceivedIndoorAirQuality:感覺(jué)上可以接收的IAQ，應(yīng)該是必要條件而不是充分條件，62-1999中未出現(xiàn)。*空氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)

室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法方法1：測(cè)量室內(nèi)污染物濃度

客觀評(píng)價(jià)方法2：居住者問(wèn)卷調(diào)查

主觀評(píng)價(jià)問(wèn)題：

用什么作為代表性的污染物？(測(cè)什么？)

主觀評(píng)價(jià)結(jié)果往往與客觀評(píng)價(jià)結(jié)果矛盾：客觀測(cè)量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于控制標(biāo)準(zhǔn)，但主觀感覺(jué)不好客觀測(cè)量值可能有些問(wèn)題，但主觀感覺(jué)并不差人們感覺(jué)不舒服的原因很多，不知道哪些是IAQ的問(wèn)題（熱環(huán)境、顏色、照度、工作壓力等也有影響）。*空氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)

室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)(IEQIndoorEnvironmentQuality)

大量研究證明，引起病態(tài)建筑綜合癥的并非某一種室內(nèi)污染物的單獨(dú)作用，也并非完全由室內(nèi)空氣中的污染物所致，而是多種因素的綜合作用。室內(nèi)空氣品質(zhì)、舒適度、噪聲、照明、社會(huì)心理壓力、工作壓力、工作區(qū)背景等因素對(duì)室內(nèi)人員生理和心理上的單獨(dú)和綜合的作用。*空氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)IAQ的標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了室內(nèi)污染物濃度的上限值。

我國(guó)：有商用建筑的空氣品質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（公共場(chǎng)所衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)），和2002年新頒布的民用建筑的空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。芬蘭：公寓建筑的室內(nèi)氣候標(biāo)準(zhǔn)。特點(diǎn)：除污染物濃度外，均考慮了溫濕度、風(fēng)速、噪聲、照明等影響，相當(dāng)于反映了部分IEQ水平。*民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范

民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)Ⅰ類民用建筑工程：住宅、宿舍、醫(yī)院病房、老年建筑、幼兒園、學(xué)校教室等建筑工程；

II類民用建筑工程：旅店、辦公樓、文化娛樂(lè)場(chǎng)所、書店、圖書館、展覽館、體育館、商場(chǎng)(店)、公共交通工具等候室、醫(yī)院候診室、飯館、理發(fā)店等公共建筑工程。*空氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)

氣味人們往往根據(jù)氣味評(píng)判空氣質(zhì)量鼻子的特征比任何測(cè)量?jī)x表都靈敏嗅覺(jué)有時(shí)間適應(yīng)性：難以定量個(gè)體有差異，難以作為客觀標(biāo)準(zhǔn)鼻子的靈敏度隨空氣的溫濕度改變

P.O.Fanger的研究結(jié)論為：IAQ隨空氣焓值的降低而提高。*鼻子感覺(jué)的生理基礎(chǔ)嗅覺(jué)溫覺(jué)化學(xué)感覺(jué)*溫濕度和IAQ滿意度的關(guān)系*C.P.Yaglon制定的臭氣強(qiáng)度指標(biāo)一般控制在2級(jí)一下*根據(jù)國(guó)家環(huán)保局的統(tǒng)一規(guī)定，中國(guó)空氣質(zhì)量劃分為5級(jí) 評(píng)價(jià)客觀 級(jí)別 綜合指數(shù)I 說(shuō)明

I 0~0.49清潔，適宜人類生活

II 0.5~0.99未污染，污染物不超標(biāo)，人類生活正常

III 1.0~1.49輕污染，至少有1個(gè)指標(biāo)超標(biāo)，敏感者 受害。

IV 1.50~1.99中污染，2－3個(gè)指標(biāo)超標(biāo)，人群健康 明顯受害，敏感者受害嚴(yán)重。

V

2.00重污染。3－4個(gè)指標(biāo)超標(biāo)，人群健康 明顯受害，敏感者可能死亡。*1998年全國(guó)主要城市空氣污染算術(shù)疊加指數(shù)（年均值）SO2，氫氧化物，懸浮顆粒物*

用大氣質(zhì)量指數(shù)法進(jìn)行IAQ客觀評(píng)價(jià)（《中國(guó)生態(tài)住宅技術(shù)評(píng)估手冊(cè)》建議，2001）污染物分指數(shù)算術(shù)疊加指數(shù)綜合指數(shù)污染物衡量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)濃度標(biāo)準(zhǔn)上限*污染物衡量標(biāo)準(zhǔn)

氣體污染物濃度：體積濃度(ppm)、質(zhì)量濃度(mg/m3)、放射性氣體濃度(Bq/m3)

放射性比活度specificactivity：某種材料單位質(zhì)量的某種放射性核素的活度，Bq/kg。懸浮顆粒物質(zhì)量濃度：mg／m3

計(jì)數(shù)濃度：粒／cm3

微生物撞擊法：菌落形成單位（CFU）/m3

沉降法：個(gè)（菌落）/皿*正常大氣組分

常量組分符號(hào)含量(ppm)氮?dú)釴2780840.00氧氣O2209460.00氬氣Ar9340.00氖氣Ne18.18氦氣He5.14氪氣Kr1.14氫氣H20.50*室內(nèi)空氣污染物的來(lái)源之一：室外來(lái)源

大氣的易變量組分 符號(hào) 含量(ppm)

水蒸氣 H2O130000

二氧化碳 CO2350

甲烷 CH41.67

一氧化碳 CO0.19

臭氧 O30.04

氨氣 NH30.004

二氧化氮 NO20.001

二氧化硫 SO20.001

一氧化氮 NO0.0005*室內(nèi)空氣污染物的來(lái)源之一：室外來(lái)源燃料的燃燒、交通工具、工業(yè)企業(yè)、城市垃圾等造成的：NOx、SOx、H2S、懸浮顆粒物、煙霧等

地層放射性污染被污染的水*室內(nèi)空氣污染物的來(lái)源之二：室內(nèi)來(lái)源生產(chǎn)工藝工程：有機(jī)溶劑的蒸汽、燃燒產(chǎn)生的有毒氣體、刺激性氣體、生產(chǎn)性粉塵等家電的電磁輻射設(shè)計(jì)或管理不良的HVAC系統(tǒng)以及………*生活中的燃燒過(guò)程：炊事、吸煙等*裝修材料、日化產(chǎn)品*微生物*室內(nèi)污染物的來(lái)源*

CO2：新陳代謝氣味：汗液蒸發(fā)、呼吸、有機(jī)物排泄、微生物分解、氨氣等衣服上的灰塵、細(xì)菌煙草的煙氣：VOC和CO室內(nèi)空氣污染物的來(lái)源之三：人體生物污染*室內(nèi)空氣污染物的來(lái)源之三：人體生物污染新鮮空氣與人體呼氣的成分(體積%)成分N2,O2,CO2其它廢氣

新鮮空氣78.0320.990.03人體呼氣79.1-80.014.5-18.53.5-5.0若干*空氣污染物的種類及其所造成的污染

氣體污染物

CO2

氡

氨揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC

氣味

分子污染

懸浮顆粒物

微生物（病毒、細(xì)菌、塵螨）

其它（油煙、煙草煙霧、臭氧等）*CO2

常用指標(biāo)

室內(nèi)來(lái)源主要為人體代謝過(guò)程：人體呼出的空氣中約占4％，與人體代謝率有關(guān)；兒童為成年人的50%。排出CO2越多，同時(shí)排出其它代謝廢氣也越多。有機(jī)物燃燒過(guò)程：炊事、抽煙在室外空氣中的濃度

CO2為300－400ppm，O2為209460ppm

目前居住建筑的控制標(biāo)準(zhǔn)高級(jí)客房：700ppm

普通居住空間：1000ppm

過(guò)渡空間：2000ppm*CO2

常用指標(biāo)

作用一般濃度下，無(wú)毒，無(wú)臭。超過(guò)700ppm，敏感者能覺(jué)察到人體的其它代謝污染；超過(guò)1000ppm，較多人感到不舒服；超過(guò)10000ppm，呼吸深度顯著增加。為什么測(cè)CO2作指標(biāo)？易測(cè)反映了其它人體代謝污染物產(chǎn)生的水平

不能反映其它過(guò)程產(chǎn)生污染物的水平*CO2作為空氣污染的指標(biāo)濃度及其意義(日本)濃度ppm 意義

7l0 連續(xù)在室的可容許值

1000 一般場(chǎng)合的可容許值

1500 通風(fēng)換氣計(jì)算用的上限值

2000-5000不良狀態(tài)

5000以上非常不良狀

40000—50000

呼吸中樞神經(jīng)受刺激,呼吸急促加深(4-5%) 連續(xù)呼吸10分鐘,則發(fā)生強(qiáng)烈的呼吸 困難，頭疼18%以上 致命的*氨

特性：無(wú)色，有強(qiáng)烈刺激性氣味。堿性物質(zhì)，可感覺(jué)最低濃度為5.3ppm。來(lái)源：冬季施工過(guò)程中在混凝土中添加氨水作為防凍劑，釋放期較長(zhǎng)，危害大。裝飾材料中的添加劑和增白劑，釋放期較短，危害較小。*氨

危害對(duì)皮膚組織、上呼吸道有腐蝕作用，造成流淚、咳嗽、呼吸困難，嚴(yán)重可發(fā)生呼吸窘迫綜合癥；通過(guò)三叉神經(jīng)末梢反射作用引起心臟停搏和呼吸停止；通過(guò)肺泡進(jìn)入血液，破壞運(yùn)氧功能。防止污染措施禁止使用氨作防凍劑*氡(Rn)：Radon

氡是一種無(wú)色、無(wú)味、自然界唯一的天然放射性惰性氣體，由鐳蛻變產(chǎn)生。在放射療法中可用作輻射源，在科研中可用于制造中子。它最穩(wěn)定的同位素是Rn222。半衰期為3.82天。原子序數(shù)86；熔點(diǎn)-71℃；沸點(diǎn)-61.8℃；比重（固態(tài)）4。來(lái)源地基土壤中有鐳?；◢弾r、水泥、石膏、部分天然石材中含有鐳。天然氣中含有氡。*氡(Rn)：Radon

危害易擴(kuò)散，溶于水和脂肪。極易進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)造成放射性損傷。肺癌的第二大誘因，潛伏期15年以上。防護(hù)建材局與衛(wèi)生部1993年的天然石材的放射性控制標(biāo)準(zhǔn)：A類可居室內(nèi)使用，C類只能在外表面使用表面涂層可阻擋氡的逸出；加大通風(fēng)換氣次數(shù)，降低室內(nèi)氡氣濃度。*VOC

(VolatileOrganicCompounds)

常見種類數(shù)10種到上百種，主要由脂肪族碳水化合物，芳香族碳水化合物組成。例如酒精類、甲醛、甲苯、四氯化碳等，主要對(duì)人體的呼吸器官和神經(jīng)器官有影響

。

根據(jù)沸點(diǎn)不同可分50---100℃VVOC(VeryVOC)100---260℃VOC260---400℃SVOC(Semi-VOC)400℃以上POM(Particulateorganicmatter)*VOC

(VolatileOrganicCompounds)

特點(diǎn)單獨(dú)濃度不高，但多種微量VOC的共同作用不可忽視。長(zhǎng)期低劑量釋放，對(duì)人體危害大。引起頭痛、惡心等癥狀。來(lái)源：各種漆、涂料、膠粘劑、阻燃劑、防水劑、防腐劑、防蟲劑室內(nèi)建材家具*VOC

(VolatileOrganicCompounds)影響室內(nèi)IAQ的主要是50---100℃的VVOC和100---260℃的VOC

由于VOC種類很多，難以檢測(cè)和分類，世界衛(wèi)生組織WHO在1987年給出了一個(gè)室內(nèi)總VOC(TVOC)的含量不能超過(guò)300

g/m3的上限值；我國(guó)民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)TVOC指標(biāo)為500

g/m3

。疑問(wèn)：IAQ差

超標(biāo)，濃度指標(biāo)合適嗎？*甲醛(HCOH)

特點(diǎn)無(wú)色，有強(qiáng)烈刺激性氣味。水溶液為福爾馬林大氣中平均濃度0.005-0.01mg/m3，低于0.03mg/m3，新裝修賓館可達(dá)0.85mg/m3，控制標(biāo)準(zhǔn)為0.12mg/m3

來(lái)源工業(yè)廢氣、汽車尾氣、光化學(xué)煙霧建筑材料：地毯、人造板、泡沫樹脂保溫板***

裝修材料：膠粘劑、涂料***

日化產(chǎn)品：清潔劑、消毒劑、液化石油氣*甲醛

危害濃度0.1mg/m3有異味影響

0.5mg/m3以上刺激粘膜(眼、呼吸道等)，產(chǎn)生變態(tài)反應(yīng)(眼紅、流淚、咽干等)、惡心、胸悶等。

6.5mg/m3以上引起肺炎、肺水腫，甚至導(dǎo)致死亡。有致畸、致癌作用。對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝臟都有危害。釋放特性釋放期長(zhǎng)，3－15年。高溫、高濕條件下甲醛散發(fā)力度加大。*氣味

分子污染

影響空氣的新鮮度和IAQ的可接受性。低濃度污染，不會(huì)超過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)的上限值。分子的重量為1

m微粒的1/1010倍，擴(kuò)散速度極快，難以控制。因此源控制最重要。來(lái)源廚房、衛(wèi)生間人體生物污染煙草煙霧低濃度VOC和其它有氣味的污染物*包括煙氣、大氣塵埃、纖維性粒子及花粉，其中直徑小于10

m的微粒稱為可吸入顆粒物。按質(zhì)量計(jì)，大氣塵中10

m以下占72%；工業(yè)過(guò)程產(chǎn)塵，10

m以下占30%，可吸入并停留在呼吸道中，造成矽肺和肺癌。來(lái)源

室外來(lái)源和生產(chǎn)過(guò)程人員活動(dòng)：行走、抽煙石棉建材一、二次揚(yáng)塵和室內(nèi)濕度過(guò)低是其產(chǎn)生的主要原因。避免揚(yáng)塵、增強(qiáng)過(guò)濾、控制濕度等方式以及控制產(chǎn)生源等手段來(lái)避免污染懸浮顆粒物*微生物

病毒和細(xì)菌附于懸浮顆粒物上傳播，是傳染病的來(lái)源霉菌：滋生于潮濕陰暗的土壤、水體、空調(diào)設(shè)備中軍團(tuán)病(legionnaires'disease)：一種大葉性肺炎1976年在美國(guó)費(fèi)城的賓西法尼亞美軍軍團(tuán)會(huì)議的參加者中發(fā)生的軍團(tuán)病是典型的例子。死亡率高達(dá)15-20%。軍團(tuán)肺原菌是一種普遍存在的嗜水性需氧細(xì)菌：Legionella，可通過(guò)風(fēng)道、給水系統(tǒng)進(jìn)入室內(nèi)空氣。*微生物

塵螨

適宜環(huán)境20－30℃，75－85％，空氣不流通場(chǎng)所可引起哮喘、過(guò)敏性鼻炎、過(guò)敏性皮炎孳生地：純毛地毯、床墊控制方法：通風(fēng)換氣，保持清潔*煙草煙霧：最常見的室內(nèi)空氣污染危害：刺激和臭味香煙煙氣的典型組成成分(mg/支)：成分主流煙氣二次煙氣燃過(guò)的煙草350400全部顆粒2045尼古丁11.7一氧化碳2080二氧化碳6080氧化氮0.010.08丙稀醛0.08-----產(chǎn)生煙氣時(shí)間20s550s*臭氧

臭氧(O3)：一種刺激性氣體，主要來(lái)自室外的光化學(xué)煙霧。室內(nèi)的電視機(jī)、復(fù)印機(jī)、激光印刷機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器等在使用過(guò)程中也都能產(chǎn)生臭氧。性質(zhì)：可氧化空化合物而還原，可殺菌；可被橡膠、塑料等吸附。臭氧對(duì)眼睛、粘膜和肺組織都具有刺激作用，能破壞肺的表面活性物質(zhì)，并能引起肺水腫、哮喘等。*污染物的控制方法“堵源”─建筑設(shè)計(jì)與施工特別是圍護(hù)結(jié)構(gòu)表層材料的選用中，采用VOC等有害氣體釋放量少的材料；“節(jié)流”─切實(shí)保證空調(diào)或通風(fēng)系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)、嚴(yán)格的運(yùn)行管理和維護(hù)，使可能的污染源產(chǎn)污量降低到最小程度；“稀釋”─保證足夠的新風(fēng)量或通風(fēng)換氣量，稀釋和排除室內(nèi)氣態(tài)污染物。這也是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的基本方法?！扒宄暴げ捎酶鞣N物理或化學(xué)方法如過(guò)濾、吸附、吸收、氧化還原等將空氣中的有害物清除或分解掉。*通風(fēng)換氣或空氣調(diào)節(jié)

稀釋方法

通風(fēng)自然通風(fēng)：依靠自然風(fēng)壓、熱壓作用進(jìn)行通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)：利用風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)空氣調(diào)節(jié)傳統(tǒng)方式：調(diào)節(jié)溫濕度、流速、潔凈度新方式：空氣成分、氣味污染嚴(yán)重：直流式系統(tǒng)（即機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)）污染不很嚴(yán)重：部分回風(fēng)系統(tǒng)*MG，C0CVC全面通風(fēng)的基本微分方程式（稀釋方程）GC0d

+Md

-GCd

=VdC

在通風(fēng)量一定、室內(nèi)初始濃度為C1的時(shí)候，求C2與通風(fēng)時(shí)間的關(guān)系：穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)系式：*新風(fēng)通風(fēng)換氣量

決定因素室內(nèi)污染物允許濃度室外污染物濃度室內(nèi)污染物發(fā)生量：發(fā)生量已知否？？？室內(nèi)污染物產(chǎn)生對(duì)換氣量的要求人體代謝生物污染：以CO2濃度或臭氣強(qiáng)度指數(shù)為指標(biāo)確定換氣量消除煙臭的要求根據(jù)吸煙量確定污染物發(fā)生量：VOC等微量產(chǎn)生的污染難以監(jiān)測(cè)，通風(fēng)量的確定仍然是需要研究的問(wèn)題。ASHRAEST62－1989R雖合理但目前無(wú)法操作。*新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍以坐為主、少吸煙、久逗留場(chǎng)所*通風(fēng)量與IAQ美國(guó)(歐洲)對(duì)學(xué)校，辦公室的最新研究表明新風(fēng)量與SBS之間有著一定的關(guān)系，當(dāng)新風(fēng)量小于36m3/h人時(shí)，SBS問(wèn)題變得顯著。關(guān)于人體代謝污染的問(wèn)題，第一印象(FirstImpression)使80%的人能夠滿意的最小新風(fēng)量是27m3/h人，對(duì)于已適應(yīng)了室內(nèi)環(huán)境的90%的人能夠滿足的最小新風(fēng)量只需9m3/h人。**自然通風(fēng)

基本原理：只要建筑開口兩側(cè)存在壓力差

P，就會(huì)有空氣流過(guò)開口。流過(guò)的風(fēng)速為：熱壓：溫差引起的空氣密度差導(dǎo)致建筑開口內(nèi)外的壓差。風(fēng)壓：室外氣流繞流引起建筑周圍壓力分布的不同形成開口處的壓差。*熱壓通風(fēng)h

w

nba*熱壓通風(fēng)的基本概念余壓*多層建筑的熱壓引起的自然通風(fēng)余壓*熱壓作用模擬的建筑模型

每層有上下兩個(gè)開口*室內(nèi)空氣速度分布*室內(nèi)空氣溫度分布*風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)*風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)Pf

往往采用CFD或風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)的方法求取K值。風(fēng)壓系數(shù)*風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)*風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)*風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用*風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用*氣流分布與IAQ向室內(nèi)引入的新風(fēng)是否都進(jìn)入了呼吸區(qū)？室內(nèi)空氣更新的快慢如何？室內(nèi)污染物被轉(zhuǎn)移出去的迅速程度又如何？*置換通風(fēng)數(shù)值求解方法的空間模型1-壁櫥，2-桌子，3-計(jì)算機(jī)，4-人，5-燈，6-送風(fēng)口，7-回風(fēng)口氣流分布的研究方法

數(shù)值求解法半經(jīng)驗(yàn)公式法示蹤氣體實(shí)驗(yàn)法*置換通風(fēng)的速度場(chǎng)*置換通風(fēng)的溫度場(chǎng)*置換通風(fēng)的污染物濃度場(chǎng)置換通風(fēng)送風(fēng)形式，污染物濃度高的部位在上方。*置換通風(fēng)的空氣年齡場(chǎng)置換通風(fēng)送風(fēng)形式，空氣年齡長(zhǎng)的部位在上方。年齡單位：秒*氣流分布性能評(píng)價(jià)：空氣年齡Airage污染物的濃度衰減曲線*空氣年齡

平均空氣年齡：換氣時(shí)間：

r=2

活塞流：

＝

出口/2

r＝

出口充分混合流：

＝

出口，

r＝2

出口

非完全混合流：入口空氣年齡最年輕，出口空氣年齡最老。排出空氣濃度*換氣效率不涉及污染源的位置

理論上最短的換氣時(shí)間是多少？活塞流所用時(shí)間：

n＝V

/G

換氣效率定義：*通風(fēng)效率：涉及污染源的位置

充分混合流E＝1

活塞流均勻污染源E＝2

如果污染源在出口呢？污染源在入口呢？*其它指標(biāo)

能量利用系數(shù)：類似通風(fēng)效率，但用得熱代替污染物，溫度代替污染物濃度。不均勻系數(shù)：反映氣流溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的不均勻程度。t均方根偏差*換氣效率

和能量利用系數(shù)

*其它清除空氣污染的方法

空氣過(guò)濾去除懸浮顆粒物活性炭吸附氣體污染物光催化納米材料

TiO2

空氣離子化紫外線殺菌與臭氧消毒*截留效應(yīng)慣性效應(yīng)擴(kuò)散效應(yīng)重力作用靜電效應(yīng)空氣過(guò)濾：去除懸浮顆粒物

不同捕集機(jī)理的捕集效率對(duì)不同粒徑的塵粒是不同的。*空氣過(guò)濾：去除懸浮顆粒物(a)截留效應(yīng)：粒徑小的粒子慣性小，粒子不脫離流線。在沿流線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能接觸到纖維表面而被截留。

(b)慣性效應(yīng)：粒子在慣性作用下，脫離流線而碰到纖維表面。

(c)擴(kuò)散效應(yīng)：隨主氣流掠過(guò)纖維表面的小粒子，可能在類似布朗運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)與纖維表面接觸。

(d)重力作用：塵粒在重力作用下，產(chǎn)生脫離流線的位移而沉降到纖維表面上。

(e)靜電效應(yīng)：由于氣體摩擦和其它原因，可能使纖維帶電。**活性炭吸附氣體污染物

材料：硬質(zhì)的植物和果核原理：經(jīng)過(guò)活化加工后，碳的內(nèi)部形成了極小的空隙，表面積很大，1g的活性炭的有效表面積可以達(dá)到1000m2，具有極強(qiáng)的吸附性。性能：吸附量一般是其自身重量的1/6—1/5，到了飽和狀態(tài)就會(huì)失效，需要更換。*活性炭的吸附性能物質(zhì)名稱飽和吸附量(%) SO2 10 Cl215 CS215 C6H6(苯) 24

O3

能還原為O2烹調(diào)臭味 30廁所臭味 30*光催化納米材料

TiO2TiO2

是一種N型半導(dǎo)體，有很強(qiáng)的氧化性和還原性。在光化學(xué)反應(yīng)中，以TiO2

作催化劑，在太陽(yáng)光尤其是紫外線的照射下，使得TiO2固體表面生成空穴(h＋)和電子(e－)，空穴使H2O氧化，電子使空氣中的O2還原，在此過(guò)程中，生成OH基團(tuán)。OH基團(tuán)的氧化能力很強(qiáng)，可使有機(jī)物（VOC）被氧化、分解，最終分解為CO2和H2O。*光催化納米材料

TiO2甲醛光降解反應(yīng)中的主要氧化還原反應(yīng)：氧化反應(yīng)：

還原反應(yīng)：原理總結(jié)：

HCHO+H2O+4h++O2+4e-

HCOOH+2H++2h++O2+4e-

CO2+4H++O2+4e-

2H2O+CO2

*不同污染消除方法的效果0.07次/h*空氣離子化

表示空氣離子化程度的指標(biāo)是離子濃度，即單位體積內(nèi)正離子或負(fù)離子的個(gè)數(shù)。潔凈的山區(qū)離子濃度為2000個(gè)/cm3，農(nóng)村為1000-1500個(gè)/cm3，而城市則為200-400個(gè)/cm3，一般正離子數(shù)多于負(fù)離子數(shù)。一些研究結(jié)果認(rèn)為，負(fù)離子對(duì)人體有良好的的生理作用，包括降低血壓、抑制哮喘、對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有鎮(zhèn)靜作用和有利消除疲勞。但室內(nèi)負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生大量臭氧，過(guò)多的臭氧反而對(duì)人體有害。限定臭氧濃度的上限：0.16mg/h。*殺菌消毒

紫外線可殺滅各種微生物，破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)照射量和照射時(shí)間有要求：數(shù)分鐘臭氧

氧化劑，把微生物還原成氧和水，在環(huán)境中不留殘留物

對(duì)反應(yīng)時(shí)間有要求：數(shù)分鐘*本章習(xí)題

請(qǐng)說(shuō)明換氣效率和通風(fēng)效率的關(guān)系。與常規(guī)空調(diào)送風(fēng)方式相比，個(gè)體空調(diào)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

在SARS肆虐期間，為安全起見，一些人在空調(diào)系統(tǒng)中放置紫外燈殺毒滅菌，你對(duì)此有何評(píng)價(jià)？在空調(diào)系統(tǒng)里面釋放臭氧殺菌的方法是否可行？*建筑熱濕環(huán)境是如何形成的?

是建筑環(huán)境中最重要的內(nèi)容主要成因是外擾和內(nèi)擾的影響和建筑本身的熱工性能外擾：室外氣候參數(shù)，鄰室的空氣溫濕度內(nèi)擾：室內(nèi)設(shè)備、照明、人員等室內(nèi) 熱濕源 *基本概念

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱作用過(guò)程：無(wú)論是通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱傳濕還是室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕，其作用形式包括對(duì)流換熱（對(duì)流質(zhì)交換）、導(dǎo)熱（水蒸汽滲透）和輻射三種形式。對(duì)流換熱(對(duì)流質(zhì)交換)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱傳濕室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕輻射導(dǎo)熱(水蒸汽滲透)*基本概念

得熱(HeatGain

HG)：某時(shí)刻在內(nèi)外擾作用下進(jìn)入房間的總熱量叫做該時(shí)刻的得熱。如果得熱<0，意味著房間失去熱量。圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過(guò)程特點(diǎn)：由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱慣性的存在，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱量與外擾之間存在著衰減和延遲的關(guān)系。得熱潛熱顯熱輻射得熱對(duì)流得熱*非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽(yáng)輻射熱不同的表面對(duì)輻射的波長(zhǎng)有選擇性，黑色表面對(duì)各種波長(zhǎng)的輻射幾乎都是全部吸收，而白色表面可以反射幾乎90％的可見光。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面越粗糙、顏色越深，吸收率就越高，反射率越低。反射吸收*太陽(yáng)輻射在玻璃中傳遞過(guò)程

玻璃對(duì)輻射的選擇性0.8可見光近紅外線長(zhǎng)波紅外線普通玻璃的光譜透過(guò)率*太陽(yáng)輻射在玻璃中傳遞過(guò)程

將具有低發(fā)射率、高紅外反射率的金屬（鋁、銅、銀、錫等），使用真空沉積技術(shù)，在玻璃表面沉積一層極薄的金屬涂層，這樣就制成了Low-e(Low-emissivity)玻璃。對(duì)太陽(yáng)輻射有高透和低透不同性能。低透low-e玻璃*太陽(yáng)輻射在玻璃中傳遞過(guò)程玻璃的吸收百分比a0:*太陽(yáng)輻射在玻璃中傳遞過(guò)程

陽(yáng)光照射到單層半透明薄層時(shí)，半透明薄層對(duì)于太陽(yáng)輻射的總反射率、吸收率和透過(guò)率是陽(yáng)光在半透明薄層內(nèi)進(jìn)行反射、吸收和透過(guò)的無(wú)窮次反復(fù)之后的無(wú)窮多項(xiàng)之和。*太陽(yáng)輻射在玻璃中傳遞過(guò)程

陽(yáng)光照射到雙層半透明薄層時(shí)，還要考慮兩層半透明薄層之間的無(wú)窮次反射，以及再對(duì)反射輻射的透過(guò)。假定兩層材料的吸收百分比和反射百分比完全相同，兩層的吸收率相同嗎？*室外空氣綜合溫度

太陽(yáng)直射輻射大氣長(zhǎng)波輻射太空散射輻射對(duì)流換熱地面反射輻射環(huán)境長(zhǎng)波輻射地面長(zhǎng)波輻射壁體得熱*60℃！35℃！室外空氣綜合溫度Solar-airTemperature考慮了太陽(yáng)輻射的作用對(duì)表面換熱量的增強(qiáng)，相當(dāng)于在室外氣溫上增加了一個(gè)太陽(yáng)輻射的等效溫度值。是為了計(jì)算方便推出的一個(gè)當(dāng)量的室外溫度。如果考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周圍物體之間的長(zhǎng)波輻射： 如果忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周圍物體之間的長(zhǎng)波輻射： *室外空氣綜合溫度

Solar-airTemperature

人們常說(shuō)的太陽(yáng)下的“體感溫度”是什么？室外空氣綜合溫度與什么因素有關(guān)？高反射率鏡面外墻和紅磚外墻的室外空氣綜合溫度是否相同？請(qǐng)?jiān)囁阋幌率⑾奶?yáng)下的室外空氣綜合溫度比空氣溫度高多少？*

圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與環(huán)境的長(zhǎng)波輻射換熱QL包括大氣長(zhǎng)波輻射以及來(lái)自地面和周圍建筑和其他物體外表面的長(zhǎng)波輻射。如果僅考慮對(duì)天空的大氣長(zhǎng)波輻射和對(duì)地面的長(zhǎng)波輻射，則有：白天有天空輻射嗎？試算一個(gè)夜間的室外空氣綜合溫度是多少？天空輻射（夜間輻射，有效輻射）*通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)通過(guò)玻璃窗的得熱外表面對(duì)流換熱外表面日射通過(guò)墻體導(dǎo)熱兩種方式機(jī)理不同*通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)由于熱慣性存在，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量和溫度的波動(dòng)幅度與外擾波動(dòng)幅度之間存在衰減和延遲的關(guān)系。衰減和滯后的程度取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力。*通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)

非均質(zhì)板壁的一維不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程：邊界條件：

t(x,0)=f(x)

其中內(nèi)表面長(zhǎng)波輻射：

*x=0x=

Qenv通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)

利用室外空氣綜合溫度簡(jiǎn)化外邊界條件：實(shí)際由內(nèi)表面?zhèn)魅胧覂?nèi)的熱量為： 這部分熱量將以對(duì)流換 熱和長(zhǎng)波輻射的形式向 室內(nèi)傳播。只有對(duì)流換 熱部分直接進(jìn)入了空氣。*通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)

板壁各層溫度隨室外溫度的變化*通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱

板壁內(nèi)表面溫度同時(shí)受室內(nèi)氣溫、室內(nèi)輻射熱源和其它表面的溫度影響氣象和室內(nèi)氣溫對(duì)板壁傳熱量的影響比較確定，容易求得內(nèi)表面輻射對(duì)傳熱量的影響較復(fù)雜，涉及角系數(shù)和各表面溫度*內(nèi)表面輻射如何影響板壁的傳熱？Qin’=Qconv+Ql盡管Qin增加了，但Qout和Qcond卻是減少的。Tout,airQoutQcondQin=QconvTin,air*通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱

內(nèi)表面輻射導(dǎo)致的傳熱量差值

將內(nèi)邊界條件線性化，則可利用線性疊加壓力將氣象與室內(nèi)氣溫的影響與其它部分分離出來(lái)，稱作：“通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱”，HGt=t1+t2Qin’(即前面的Qenv)和Qin(即HG)的差值為：氣象與室溫決定部分輻射造成的增量*通過(guò)玻璃板壁的傳熱透過(guò)玻璃的日射得熱通過(guò)玻璃窗的得熱通過(guò)玻璃窗的得熱

得熱與玻璃窗的種類及其熱工性能有重要的關(guān)系。*玻璃窗的種類與熱工性能

窗框型材有木框、鋁合金框、鋁合金斷熱框、塑鋼框、斷熱塑鋼框等；玻璃層間可充空氣、氮、氬、氪等或有真空夾層；玻璃層數(shù)有單玻、雙玻、三玻等，玻璃類別有普通透明玻璃、有色玻璃、低輻射(Low-e)玻璃等；玻璃表面可以有各種輻射阻隔性能的鍍膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在兩層玻璃之間的空間中架一層對(duì)近紅外線高反射率的熱鏡膜。*玻璃窗的種類與熱工性能

我國(guó)

民用建筑最常見的是鋁合金框或塑鋼框配單層或雙層普通透明玻璃，雙層玻璃間為空氣夾層，北方地區(qū)很多建筑裝有兩層單玻窗。

商用建筑有采用有色玻璃或反射鍍膜玻璃。發(fā)達(dá)國(guó)家

寒冷地區(qū)的住宅則多裝有充惰性氣體的雙玻窗

商用建筑多采用高絕熱性能的low-e玻璃窗。*玻璃窗的種類與熱工性能

不同結(jié)構(gòu)的窗有著不同的熱工性能

U即傳熱系數(shù)Kglass

氣體夾層和玻璃本身均有熱容，但較墻體小。*

透過(guò)單位面積玻璃的太陽(yáng)輻射得熱：玻璃吸收太陽(yáng)輻射造成的房間得熱：注意：玻璃吸熱后會(huì)向內(nèi)、外兩側(cè)散熱總得熱：HGsolar＝HGglass,

+HGglass,a通過(guò)玻璃窗的得熱*通過(guò)玻璃窗的得熱

可利用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)玻璃的得熱SSGDi和SSGdif進(jìn)行修正來(lái)獲得簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果：實(shí)際照射面積比玻璃的遮擋系數(shù)遮陽(yáng)設(shè)施的遮陽(yáng)系數(shù)窗的有效面積系數(shù)*玻璃窗的種類與熱工性能

無(wú)色玻璃表面覆蓋無(wú)色low-e涂層，可使這種窗的遮檔系數(shù)Cs

低于0.3*通過(guò)玻璃窗的長(zhǎng)波輻射???夜間除了通過(guò)玻璃窗的傳熱以外，還有由于天空夜間輻射導(dǎo)致的散熱量采用low-e玻璃可減少夜間輻射散熱

通過(guò)玻璃窗的溫差傳熱量和天空長(zhǎng)波輻射的傳熱量可通過(guò)各層玻璃的熱平衡求得長(zhǎng)波輻射導(dǎo)熱和自然對(duì)流換熱長(zhǎng)波輻射室內(nèi)表面對(duì)玻璃的長(zhǎng)波輻射對(duì)流換熱*遮陽(yáng)方式

現(xiàn)有遮陽(yáng)方式內(nèi)遮陽(yáng)：普通窗簾、百頁(yè)窗簾外遮陽(yáng)：挑檐、可調(diào)控百頁(yè)、遮陽(yáng)蓬窗玻璃間遮陽(yáng)：夾在雙層玻璃間的百頁(yè)窗簾，百頁(yè)可調(diào)控我國(guó)目前常見遮陽(yáng)方式內(nèi)遮陽(yáng)：窗簾外遮陽(yáng)：屋檐、遮雨檐、遮陽(yáng)蓬*外遮陽(yáng)和內(nèi)遮陽(yáng)有何區(qū)別?外遮陽(yáng)：只有透過(guò)和吸收中的一部分成為得熱內(nèi)遮陽(yáng)：遮陽(yáng)設(shè)施吸收和透過(guò)部分全部為得熱對(duì)流透過(guò)反射反射對(duì)流透過(guò)*通風(fēng)雙層玻璃窗，內(nèi)置百頁(yè)*內(nèi)百頁(yè)無(wú)通風(fēng)有通風(fēng)*通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞

濕傳遞的動(dòng)力是水蒸氣分壓力的差。墻體中水蒸氣的傳遞過(guò)程與墻體中的熱傳遞過(guò)程相類似：w=Kv(Pout-Pin)kg/s

m2水蒸汽滲透系數(shù)，kg/(N

s)或s/m：*實(shí)際水蒸汽分壓力飽和水蒸汽分壓力溫度通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞

當(dāng)墻體內(nèi)實(shí)際水蒸汽分壓力高于飽和水蒸汽分壓力時(shí)，就可能出現(xiàn)凝結(jié)或凍結(jié)，影響墻體保溫能力和強(qiáng)度。*

室內(nèi)顯熱熱源包括照明、電器設(shè)備、人員顯熱熱源散熱的形式

輻射：進(jìn)入墻體內(nèi)表面、空調(diào)輻射板、透過(guò)玻璃窗到室外、其它室內(nèi)物體表面（家具、人體等）；對(duì)流：直接進(jìn)入空氣。顯熱熱源輻射散熱的波長(zhǎng)特征

可見光和近紅外線：燈具、高溫?zé)嵩矗姞t等）長(zhǎng)波輻射：人體、常溫設(shè)備

室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕*室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕

室內(nèi)濕源包括人員、水面、產(chǎn)濕設(shè)備散濕形式：直接進(jìn)入空氣得熱往往考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)和家具的蓄熱，“得濕”一般不考慮“蓄濕”濕源與空氣進(jìn)行質(zhì)交換同時(shí)一般伴隨顯熱交換有熱源濕表面：水分被加熱蒸發(fā)，向空氣加入了顯熱和潛熱，顯熱交換量取決于水表面積無(wú)熱源濕表面：等焓過(guò)程，室內(nèi)空氣的顯熱轉(zhuǎn)化為潛熱蒸汽源：可僅考慮潛熱交換*人體散熱散濕

見第五章！*空氣滲透帶來(lái)的得熱

夏季：室內(nèi)外溫差小，風(fēng)壓是主要?jiǎng)恿Χ荆菏覂?nèi)外溫差大，熱壓作用往往強(qiáng)于風(fēng)壓，造成底層房間熱負(fù)荷偏大。因此冬季冷風(fēng)滲透往往不可忽略。理論求解方法：網(wǎng)絡(luò)平衡法，數(shù)值求解《流體網(wǎng)絡(luò)原理》課程將介紹參考文獻(xiàn)：朱穎心，

水力網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)不穩(wěn)定過(guò)程的算法，《清華大學(xué)學(xué)報(bào)》,1989年,第5期工程應(yīng)用：縫隙法、換氣次數(shù)法*網(wǎng)絡(luò)平衡法原理

節(jié)點(diǎn)平衡：AG＝0

回路壓力平衡：B

P＝0

各支路和節(jié)點(diǎn)均編號(hào)。網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣A元素aij：由i點(diǎn)到j(luò)點(diǎn)為1，反之為-1，無(wú)關(guān)為0?；净芈肪仃嘊元素bij：由j支路與i回路同向?yàn)?，反之為-1，無(wú)關(guān)為0。*冷負(fù)荷與熱負(fù)荷

冷負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要的在單位時(shí)間內(nèi)從室內(nèi)除去的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果把潛熱負(fù)荷表示為單位時(shí)間內(nèi)排除的水分，則又可稱作濕負(fù)荷。熱負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要的在單位時(shí)間內(nèi)向室內(nèi)加入的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果只控制室內(nèi)溫度，則熱負(fù)荷就只包括顯熱負(fù)荷。*負(fù)荷的大小與去除或補(bǔ)充熱量的方式有關(guān)

常規(guī)的送風(fēng)方式空調(diào)需要去除的是進(jìn)入到空氣中的得熱量。

冷輻射板空調(diào)需要去除的熱量除了進(jìn)入到空氣中的熱量外，還包括貯存在熱表面上的熱量。*各種得熱進(jìn)入空氣的途徑

潛熱得熱、滲透空氣得熱得熱立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱、通過(guò)玻璃窗日射得熱、室內(nèi)顯熱源散熱對(duì)流得熱部分立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷輻射得熱部分先傳到各內(nèi)表面，再以對(duì)流形式進(jìn)入空氣成為瞬時(shí)冷負(fù)荷，因此負(fù)荷與得熱在時(shí)間上存在延遲。*得熱與冷負(fù)荷的關(guān)系*得熱與冷負(fù)荷的關(guān)系

冷負(fù)荷與得熱有關(guān)，但不一定相等決定因素空調(diào)形式

送風(fēng)：負(fù)荷＝對(duì)流部分輻射：負(fù)荷＝對(duì)流部分＋輻射部分熱源特性：對(duì)流與輻射的比例是多少？圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能：蓄熱能力如何？如果內(nèi)表面完全絕熱呢？房間的構(gòu)造（角系數(shù)）注意：輻射的存在是延遲和衰減的根源！**房間空氣的熱平衡關(guān)系

排除的對(duì)流熱＋空氣的顯熱增值＝

室內(nèi)熱源對(duì)流得熱＋

壁面對(duì)流得熱＋滲透得熱*室內(nèi)熱源對(duì)流得熱室內(nèi)熱源得熱＝室內(nèi)熱源對(duì)流得熱＋熱源向空調(diào)輻射板的輻射＋熱源向壁面的輻射*壁面對(duì)流得熱通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱得熱＋本壁面獲得的通過(guò)玻璃窗的日射得熱＝壁面對(duì)流得熱＋本壁面向空調(diào)輻射設(shè)備的輻射＋本壁面向其他壁面的長(zhǎng)波輻射＋本壁面向熱源的輻射Qcond*房間的總冷負(fù)荷房間的各種得熱空氣的顯熱增值內(nèi)表面輻射導(dǎo)致的傳熱量差值得熱和冷負(fù)荷的差值房間空氣熱平衡的數(shù)學(xué)表達(dá)式

對(duì)輻射項(xiàng)進(jìn)行了線性化而導(dǎo)出*第三類邊界條件：太難求解了！典型負(fù)荷計(jì)算方法原理介紹非均勻板壁的不穩(wěn)定傳熱:其中內(nèi)表面長(zhǎng)波輻射：*1946.USA1950s.USSR1967.Canada典型負(fù)荷計(jì)算方法原理介紹

目的：使負(fù)荷計(jì)算能夠在工程應(yīng)用中實(shí)施發(fā)展：由不區(qū)分得熱和冷負(fù)荷發(fā)展到考慮二者的區(qū)別*

穩(wěn)態(tài)算法不考慮建筑蓄熱，負(fù)荷預(yù)測(cè)值偏大動(dòng)態(tài)算法，積分變換求解微分方程冷負(fù)荷系數(shù)法、諧波反應(yīng)法：夏季設(shè)計(jì)日動(dòng)態(tài)模擬。計(jì)算機(jī)模擬軟件

DOE2(美國(guó))、HASP(日本)、ESP(英國(guó))DeST(清華)常用的負(fù)荷求解法*穩(wěn)態(tài)算法

方法采用室內(nèi)外瞬時(shí)溫差或平均溫差，負(fù)荷與以往時(shí)刻的傳熱狀況無(wú)關(guān)：Q＝KF

T

特點(diǎn)簡(jiǎn)單，可手工計(jì)算未考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，計(jì)算誤差偏大應(yīng)用條件蓄熱小的輕型簡(jiǎn)易圍護(hù)結(jié)構(gòu)室內(nèi)外溫差平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)外溫度的波動(dòng)值*穩(wěn)態(tài)算法舉例：北京室外氣溫和室內(nèi)控制溫度比較*積分變換法原理

對(duì)于常系數(shù)的線性偏微分方程，采用積分變換如傅立葉變換

或拉普拉斯變換。積分變換的概念是把函數(shù)從一個(gè)域中移到另一個(gè)域中，在這個(gè)新的域中，函數(shù)呈現(xiàn)較簡(jiǎn)單的形式，因此可以求出解析解。然后再對(duì)求得的變換后的方程解進(jìn)行逆變換，獲得最終的解。B域：?jiǎn)栴}容易求解對(duì)函數(shù)進(jìn)行積分變換求解A域：?jiǎn)栴}難以求解對(duì)函數(shù)解進(jìn)行積分逆變換獲得解*為何板壁不穩(wěn)定傳熱適用拉普拉斯變換？

拉普拉斯變換的應(yīng)用條件時(shí)間變化范圍為半無(wú)窮區(qū)間（0，+

）必須是線性定常系統(tǒng)拉普拉斯變換的特點(diǎn)復(fù)雜函數(shù)變?yōu)楹?jiǎn)單函數(shù)偏微分方程變換為常微分方程常微分方程變換為代數(shù)方程拉普拉斯變換的解傳遞矩陣或s-傳遞函數(shù)的解的形式*傳遞函數(shù)與輸入量、輸出量的關(guān)系積分變換法原理

傳遞函數(shù)G(s)僅由系統(tǒng)本身的特性決定，而與輸入量、輸出量無(wú)關(guān)，因此建筑的材料和形式一旦確定，就可求得其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)。這樣就可以通過(guò)輸入量和傳遞函數(shù)求得輸出量。

如果輸入原函數(shù)是指數(shù)函數(shù)，則不需變換直接輸入，即可求得解的原函數(shù)。*應(yīng)用條件

對(duì)于普通材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程，在其一般溫度變化的范圍內(nèi)，材料的物性參數(shù)變化不大，可近似看作是常數(shù)，可采用拉普拉斯變換法來(lái)求解。對(duì)于采用材料的物性參數(shù)隨溫度或時(shí)間有顯著變化的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程，就不能采用拉普拉斯變換法來(lái)求解。*線性定常系統(tǒng)的特性

可應(yīng)用疊加原理對(duì)輸入的擾量和輸出的響應(yīng)進(jìn)行分解和疊加。當(dāng)輸入擾量作用的時(shí)間改變時(shí)，輸出響應(yīng)的時(shí)間在產(chǎn)生同向、同量的變化，但輸出響應(yīng)的函數(shù)不會(huì)改變。可把輸入量進(jìn)行分解或離散為簡(jiǎn)單函數(shù)，再利用變換法進(jìn)行求解。求出分解或離散了的單元輸入的響應(yīng)，這些響應(yīng)也應(yīng)該呈簡(jiǎn)單函數(shù)形式。再把這些單元輸入的響應(yīng)進(jìn)行疊加，就可以得出實(shí)際輸入量連續(xù)作用下的系統(tǒng)的響應(yīng)輸出量。*輸入邊界條件的處理方法

輸入邊界條件的處理步驟邊界條件的離散或分解；求對(duì)單元擾量的響應(yīng)；把對(duì)單元擾量的響應(yīng)進(jìn)行疊加和疊加積分求和。兩種基于積分變換的負(fù)荷計(jì)算法：函數(shù)均采用拉普拉斯變換，邊界條件的處理方法不同對(duì)邊界條件進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解：諧波反應(yīng)法對(duì)邊界條件進(jìn)行時(shí)間序列離散：反應(yīng)系數(shù)法*武漢市室外干球溫度的全年變化*＝＋＋輸入邊界條件的處理方法：傅立葉級(jí)數(shù)分解*輸入邊界條件的處理方法：

時(shí)間序列離散

*兩種積分變換法

反應(yīng)系數(shù)法(冷負(fù)荷系數(shù)法)：任何連續(xù)曲線均可離散為脈沖波之和。將外擾分解為脈沖，分別求得脈沖外擾的室內(nèi)響應(yīng)，再進(jìn)行疊加

室內(nèi)負(fù)荷。對(duì)應(yīng)離散系統(tǒng)，拉普拉斯變換轉(zhuǎn)化為Z變換諧波反應(yīng)法：任何一連續(xù)可導(dǎo)曲線均可分解為正(余)弦波之和。把外擾分解為余弦波，分別求出每個(gè)正(余)弦波外擾的室內(nèi)響應(yīng)，并進(jìn)行疊加。*

設(shè)備使用1小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷響應(yīng)得熱：Q(t)－－輸入干擾負(fù)荷：CLQ(t)－－響應(yīng) 反應(yīng)系數(shù)法原理圖示(1)*設(shè)備使用2小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷反應(yīng)系數(shù)法原理圖示(2)*設(shè)備使用10小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷響應(yīng)反應(yīng)系數(shù)法原理圖示(3)*反應(yīng)系數(shù)法

反應(yīng)系數(shù)的大小即反應(yīng)了某一項(xiàng)因素對(duì)某時(shí)刻負(fù)荷大小的影響程度。反應(yīng)系數(shù)為0~1，相當(dāng)于影響為0~100%。內(nèi)外擾的處理圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱采用冷負(fù)荷溫度日射冷負(fù)荷采用冷負(fù)荷系數(shù)內(nèi)擾采用冷負(fù)荷系數(shù)*(a)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷基本計(jì)算式

Qcl(

)=KF[tcl(

)–tin]

tcl(

)為冷負(fù)荷溫度逐時(shí)值，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型、氣象條件、朝向有關(guān)。

tcl(

)反映了室外空氣溫度、陽(yáng)光輻射、建筑物蓄熱等因素的綜合影響。tinKFtcl(t)Qcl(t)冷負(fù)荷溫度：一個(gè)當(dāng)量溫度室內(nèi)溫度*(b)日射冷負(fù)荷

Qcl(

)=FCsCnDt·maxCcl(

)F為窗面積，Dt·max是日射得熱因素最大值

Ccl(

)是冷負(fù)荷系數(shù)，與緯度、朝向有關(guān)。

Cs為玻璃遮擋系數(shù)，Cn為遮陽(yáng)系數(shù)。Qcl(t)D

·maxFCsCnCcl(

)反應(yīng)系數(shù)法*

內(nèi)擾冷負(fù)荷

Qcl(

)=HG(

0)

Ccl(-0)

HG(

0)為內(nèi)熱源散熱量

Ccl(-0)是冷負(fù)荷系數(shù)

Ccl(-0)與開始使用時(shí)間和 連續(xù)使用時(shí)間有關(guān)，與建 筑熱特性有關(guān)。QQcl(

)Ccl(t-0)反應(yīng)系數(shù)法*諧波反應(yīng)法

對(duì)外擾的分解：室外空氣綜合溫度

tz(

)=tzp+

tz(

)=tzp+

tznsin(

n

+

n) =A0+

Ansin(2n

/T+

n)

對(duì)外擾的響應(yīng)形式：圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)不同頻率外擾有一定的衰減

n=An/Bn與延遲

n，響應(yīng)也是傅立葉級(jí)數(shù)形式：

tin,n(

)=An/

nsin(2n

/T+

n-

n)]

通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成的負(fù)荷：疊加tin,n(

)可得出tin(

)，通過(guò)tin(

)和室內(nèi)熱平衡就可求出負(fù)荷。*諧波反應(yīng)法

玻璃窗冷負(fù)荷傳熱溫差用外氣溫而不是室外綜合溫度：

Qcl(

)=KF

t(

)=KF[twp–tin+

twnsin(

n

+

n)]

內(nèi)擾冷負(fù)荷對(duì)內(nèi)擾響應(yīng)的分解方法類似對(duì)外擾響應(yīng)的分解。*諧波反應(yīng)法的簡(jiǎn)化算法

算法繁瑣，故需要簡(jiǎn)化傳導(dǎo)部分(墻、窗)：Qcl(

)=KF

t-

t

為負(fù)荷溫差，表中值為室溫26℃時(shí)溫差，可修正。算法同冷負(fù)荷系數(shù)法。日射部分：Qcl(

)=xgxdCnCsFJ(

)xg窗有效面積系數(shù)，xd地點(diǎn)修正系數(shù)，J(

)為負(fù)荷強(qiáng)度。xdJ

相當(dāng)于冷負(fù)荷系數(shù)法的D

·maxQcl(

)，xgF相當(dāng)于冷負(fù)荷系數(shù)法的F。內(nèi)擾部分：Qcl(

)=HG(

0)JX

-oJX

-o為設(shè)備負(fù)荷強(qiáng)度系數(shù)(

-

0時(shí)刻)，同冷負(fù)荷系數(shù)法的Ccl(

)。*兩種積分變換法總結(jié)

諧波反應(yīng)法的簡(jiǎn)化算法與冷負(fù)荷系數(shù)法形式一致。為了便于手工計(jì)算，均把內(nèi)外擾通過(guò)一個(gè)板壁形成的冷負(fù)荷分離出來(lái)，作為一個(gè)孤立的過(guò)程處理，不考慮與其它墻面和熱源之間的相互影響。不能分析變物性的材料如相變材料制成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過(guò)程。*兩種積分變換法總結(jié)

只是在一定程度上反應(yīng)了得熱和冷負(fù)荷之間的區(qū)別，對(duì)輻射的影響作了很多簡(jiǎn)化：

對(duì)墻體內(nèi)表面之間的長(zhǎng)波輻射作了簡(jiǎn)化處理，給定比例忽略了透過(guò)玻璃窗日射落在墻內(nèi)表面上的光斑的影響熱源對(duì)流和輻射比例給定，與墻表面角系數(shù)給定把室內(nèi)空氣溫度看作是常數(shù)如果房間與簡(jiǎn)化假定相差較遠(yuǎn)，則結(jié)果的誤差較大，如內(nèi)表面溫度差別大、房間形狀不規(guī)則、室內(nèi)空氣控制溫度隨時(shí)間變化等。*模擬分析軟件GATE，60年代末，美國(guó)，穩(wěn)態(tài)計(jì)算現(xiàn)在美國(guó)：DOE-2、BLAST、EnergyPlus、NBSLD

英國(guó)：ESP

日本：HASP

中國(guó)：DeST*模擬分析軟件：美國(guó)，反應(yīng)系數(shù)法DOE-2

由美國(guó)能源部主持，美國(guó)LBNL開發(fā)，于1979年首次發(fā)布的建筑全年逐時(shí)能耗模擬軟件，是目前國(guó)際上應(yīng)用最普遍的建筑熱模擬商用軟件，用戶數(shù)估計(jì)達(dá)到1000~2500家，遍及40多個(gè)國(guó)家。其中冷熱負(fù)荷模擬部分采用的是反應(yīng)系數(shù)法，假定室內(nèi)溫度恒定，不考慮不同房間之間的相互影響。

EnergyPlus

美國(guó)LBNL90年代開發(fā)的商用、教學(xué)研究用的建筑熱模擬軟件。采用的是傳遞函數(shù)法（反應(yīng)系數(shù)法）。*模擬分析軟件：歐洲，有限差分法ESPESP(ESP-r)是由英國(guó)Strathclyde大學(xué)的能量系統(tǒng)研究組1977－1984年間開發(fā)的建筑與設(shè)備系統(tǒng)能耗動(dòng)態(tài)模擬軟件。負(fù)荷算法采用的是有限差分法求解一維傳熱過(guò)程，而不需要對(duì)基本傳熱方程進(jìn)行線性化，因此可模擬具有非線性部件的建筑的熱過(guò)程，如有特隆布?jí)?Trombewall)或相變材料等變物性材料的建筑。采用的時(shí)間步長(zhǎng)通常以分鐘為單位。該軟件對(duì)計(jì)算機(jī)的速度和內(nèi)存有較高要求。*模擬分析軟件：中國(guó)，狀態(tài)空間法DeST90年代清華大學(xué)開發(fā)的建筑與HVAC系統(tǒng)分析和輔助設(shè)計(jì)軟件。負(fù)荷模擬部分采用狀態(tài)空間法，即采用現(xiàn)代控制論中的“狀態(tài)空間”的概念，把建筑物的熱過(guò)程模型表示成：狀態(tài)空間法的求解是在空間上進(jìn)行離散，在時(shí)間上保持連續(xù)。對(duì)于多個(gè)房間的建筑，可對(duì)各圍護(hù)結(jié)構(gòu)和空間列出方程聯(lián)立求解，因此可處理多房間問(wèn)題。其解的穩(wěn)定性及誤差與時(shí)間步長(zhǎng)無(wú)關(guān)，因此求解過(guò)程所取時(shí)間步長(zhǎng)可大至1小時(shí)，小至數(shù)秒鐘，而有限差分法只能取較小的時(shí)間步長(zhǎng)以保證解的精度和穩(wěn)定性。但狀態(tài)空間法與反應(yīng)系數(shù)法和諧波反應(yīng)法相同之處是均要求系統(tǒng)線性化，不能處理相變墻體材料、變表面換熱系數(shù)、變物性等非線性問(wèn)題。*習(xí)題

室外空氣綜合