室內(nèi)水樂園環(huán)境熱舒適性畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）報告題 目 學(xué) 院 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 級 指導(dǎo)教師 畢業(yè)教務(wù)處制表畢業(yè)學(xué)生姓名： xx填寫 學(xué)號： xx填寫 專業(yè)： xx填寫 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 指導(dǎo)教師意見：（請對論文的學(xué)術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻資料的掌握；所用資料、實驗結(jié)果和計算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問題和不足之處。） 指導(dǎo)教師結(jié)論： （合格、不合格）指導(dǎo)教師姓名所在單位指導(dǎo)時間畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱意見表 學(xué)生姓名： xx填寫 學(xué)號： xx填寫 專業(yè)： xx填寫 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 農(nóng)村宅基地測量技術(shù)研究 評閱意見：

2、（請對論文的學(xué)術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻資料的掌握；所用資料、實驗結(jié)果和計算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問題和不足之處。）修改意見：（針對上面提出的問題和不足之處提出具體修改意見。評閱成績合格，并可不用修改直接參加答辯的不必填此意見。）畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱成績 （百分制）： 評閱結(jié)論： （同意答辯、不同意答辯、修改后答辯）評閱人姓名所在單位評閱時間論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的本科畢業(yè)論文農(nóng)村宅基地測量技術(shù)研究，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究工作所取得的成果。論文中引用他人的文獻、資料均已明確注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人

3、獨立完成，不包含他人成果及使用過的材料。對論文的完成提供過幫助的有關(guān)人員已在文中說明并致以謝意。本人所呈交的本科畢業(yè)論文沒有違反學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，沒有侵權(quán)行為，并愿意承擔(dān)由此而產(chǎn)生的法律責(zé)任和法律后果。 論文作者（簽字）： xx填寫日期：xx填寫年月日題目：室內(nèi)水樂園環(huán)境熱舒適性摘 要：文章介紹了人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境反應(yīng)的描述方程，并針對室內(nèi)水樂園的特點，根據(jù)PMV-PPD模型從空氣溫度、相對濕度和空氣流速三個方面分析了不同工況下游客的熱舒適性，給出室內(nèi)水樂園環(huán)境熱舒適性的評價指標(biāo)。同時計算分析了圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露情況，為今后室內(nèi)水樂園的設(shè)計提供參考。關(guān)鍵詞：熱舒適度;室內(nèi)水樂園;防結(jié)露0引言隨

4、著人們生活水平的提高，越來越多的水樂園在建設(shè)和運營。水樂園是以戲水、休閑為主要目的而建造的娛樂性建筑，內(nèi)部有不同形狀的水池、漂流河和水上游樂設(shè)施等，包括室內(nèi)、室外和半室內(nèi)室外三種類型。其中室內(nèi)水樂園可以不受氣候條件的限制，滿足人們對全年享受水上娛樂活動的需求。室內(nèi)水樂園具有單層面積大、空間高、熱濕負荷大、熱擾環(huán)境復(fù)雜的特點，同時室內(nèi)人員停留時間較長，人員覆蓋年齡段廣，人群衣著較少，相對于其他建筑內(nèi)部環(huán)境舒適性的要求更高。目前我國尚未出臺關(guān)于室內(nèi)水樂園環(huán)境熱舒適性參數(shù)的規(guī)范標(biāo)準，單純按照游泳場所進行設(shè)計存在一定的問題。本文針對室內(nèi)水樂園的特點，根據(jù)PMV-PPD模型，從空氣溫度、相對濕度和空氣流

5、速三個方面進行熱舒適性研究，并對水樂園圍護結(jié)構(gòu)防結(jié)露進行計算分析，給出了室內(nèi)水樂園環(huán)境熱舒適性的評價指標(biāo)，為提高室內(nèi)水樂園環(huán)境熱舒適性和體驗感提供設(shè)計參考。1 理論分析人體的熱平衡可以用下式表示1：M-W-C-R-E-S=0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）式中，M為人體新陳代謝率，決定于人體的活動量大小，W/m2;W為人體所做的機械功，W/m2;C為人體外表面向周圍環(huán)境通過對流形式散發(fā)的熱量，W/m2;R為人體外表面向周圍環(huán)境通過輻射形式散發(fā)的熱量，W/m2;E為汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸氣所帶走的熱量，W/m2;S為人體

6、蓄熱率，W/m2。設(shè)計條件下，水樂園室內(nèi)為恒溫恒濕的穩(wěn)定環(huán)境，當(dāng)人員體溫恒定時，人體蓄熱率S=0。P.O.Fanger1提出的預(yù)計平均熱感覺指數(shù)（PMV）是表示人員處于熱平衡狀態(tài)時，在同一熱環(huán)境下絕大多數(shù)人的感覺，PMV模型的數(shù)學(xué)表達式如下。因為PMV指數(shù)不一定能夠代表所有個人的感覺，F(xiàn)anger又提出了預(yù)計不滿意者百分數(shù)（PPD），表示處于熱環(huán)境中的人群對熱環(huán)境不滿意的預(yù)計投票平均值，PMV與PPD之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式見式（3）。PMV=0.303exp（-0.036M）+0.0275M-W-3.055.733-0.007（M-W）-Pa-0.42（M-W-58.2）-0.0173M（5.867

7、-Pa）-0.0014M（34-ta）-3.9610-8fcl（tcl+273）4-（? ?+273）4-fclhc（tcl-ta）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）式中，fcl為服裝的面積系數(shù)，m2K/W;Pa為人體周圍水蒸氣分壓力，kPa;ta為人體周圍空氣溫度，;tcl為服裝外表面溫度，;? ?為平均輻射溫度，;hc為對流換熱系數(shù)，W/（m2K）。PPD=100-95exp-（0.03353PMV4+0.2179PMV2） （3）可以看出PMV-PPD模型綜合了空氣溫度、相對濕度、空氣流速、平均輻射溫度、人體新陳代謝率和服裝熱阻六個參數(shù)，其中前四個因素為環(huán)境變

8、量，后兩個因素為個人變量。PMV指標(biāo)采用了7級分度1，見表1。2 熱舒適度分析個人變量在設(shè)計中是不可控的，由于水樂園內(nèi)游客大部分皮膚裸露在外，常見的服裝為泳衣+泳褲，服裝熱阻取0.06 clo;游客常見的活動為坐姿或立姿，放松狀態(tài)，新陳代謝率取1.0 met（58.15 W/m2）。平均輻射溫度考慮了圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和周圍物體表面溫度對人體輻射散熱強度的影響，同時受到室內(nèi)外因素的影響，較為復(fù)雜，通常夏季工況時將平均輻射溫度近似等于室內(nèi)空氣溫度，冬季工況時考慮平均輻射溫度近似與室內(nèi)空氣溫度相差2。環(huán)境變量是設(shè)計中可以優(yōu)化控制的，下面需要研究空氣溫度、相對濕度和空氣流速對室內(nèi)熱舒適度的影響。由于目前

9、沒有室內(nèi)水樂園的相關(guān)規(guī)范，參照現(xiàn)有規(guī)范體育建筑設(shè)計規(guī)范JGJ31、游泳場所衛(wèi)生標(biāo)準GB9667、游泳池給水排水工程技術(shù)規(guī)程CJJ122等對游泳場所設(shè)計參數(shù)的規(guī)定，確定三個環(huán)境變量的范圍：空氣溫度取2632，相對濕度取60%80%，空氣流速0.5 m/s。首先空氣流速設(shè)定為0.2m/s，根據(jù)PMV模型計算研究不同空氣溫度和相對濕度對室內(nèi)熱舒適度的影響。圖1顯示了夏季工況不同空氣溫度和相對濕度條件下的PMV和PPD值，可以看出，在服裝熱阻、人體新陳代謝率、空氣流速和平均輻射溫度一定的條件下，當(dāng)空氣溫度為29時PMV和PPD最小，即室內(nèi)熱舒適性最好;當(dāng)空氣溫度在2629之間且相對濕度不變時，隨著溫度

10、的升高，PMV和PPD越來越小，室內(nèi)熱舒適性升高;當(dāng)空氣溫度在2932之間且相對濕度不變時，隨著溫度的升高，PMV和PPD越來越大，室內(nèi)熱舒適性降低。同時還發(fā)現(xiàn)在高溫環(huán)境下，相對濕度越高人體熱感覺越大。從PMV和PPD變化幅度來看，當(dāng)相對濕度不變時，溫度每變化1，PMV變化0.6左右，PPD變化范圍在6%30%;當(dāng)空氣溫度不變時，相對濕度每變化5%，PMV變化0.05左右，PPD變化范圍在1%3%。很明顯，空氣溫度比相對濕度對室內(nèi)熱舒適度的影響程度更大。圖2顯示了冬季工況不同空氣溫度和濕度條件下的PMV和PPD值，可以看出空氣溫度和相對濕度對室內(nèi)熱舒適性的影響與夏季工況規(guī)律基本相同。不同的是，

11、冬季工況下，空氣溫度為30時PMV和PPD最小，即室內(nèi)熱舒適性最好;在相同的室內(nèi)空氣溫度和濕度條件下，夏季工況的PMV和PPD值比冬季工況的PMV和PPD值小，即冬季工況時室內(nèi)熱舒適環(huán)境的要求更高。根據(jù)以上分析，將空氣溫度設(shè)定為29，相對濕度設(shè)定為70%，研究空氣流速對室內(nèi)熱舒適的影響，由圖3可以看出，隨著空氣流速的增大，PMV和PPD值變大，PMV變化0.3左右，PPD變化范圍在4%10%，空氣流速對室內(nèi)熱舒適的影響也較大。3 過渡季熱舒適度分析過渡季可以采用自然通風(fēng)，在非空調(diào)采暖的環(huán)境下，室內(nèi)的空氣溫度、相對濕度和空氣流速等都會隨著室外參數(shù)的變化而不斷變化，會對人體的熱舒適度產(chǎn)生影響。熱濕

12、環(huán)境評價時可采用APMV（預(yù)計適應(yīng)性平均熱感覺指標(biāo)）2，其表達式如下：APMV=PMV/（1+PMV）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）式中為自適應(yīng)系數(shù)，與氣候條件、人體適應(yīng)能力等因素有關(guān)，當(dāng)PMV0時，取0.21，當(dāng)PMV0時，取-0.5。根據(jù)上文PMV計算結(jié)果來計算水樂園內(nèi)游客的APMV，結(jié)果如圖4，可以看出在相同溫濕度條件下，APMV值低于PMV值，即人們在非空調(diào)采暖環(huán)境下對熱舒適度的要求比在空調(diào)采暖環(huán)境下低。在實際建筑環(huán)境中，人體可以通過體溫調(diào)節(jié)功能、心理作用和行為調(diào)節(jié)來使自身達到舒適狀態(tài)。4 熱舒適評價利用建筑環(huán)境中心熱舒適計

13、算工具3給出了室內(nèi)水樂園空氣溫度為29，相對濕度為70%，空氣流速為0.2 m/s，人員服裝熱阻為0.06 clo，新陳代謝率為1.0 met條件下的熱舒適區(qū)間，以ASHRAE Standard 55-2017為標(biāo)準，陰影區(qū)域為PMV不超過0.5，結(jié)果見圖5和圖6。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準4，熱舒適等級劃分為兩級，不用熱舒適度等級對應(yīng)的PMV和PPD值見表2。針對以上計算結(jié)果得出，對于室內(nèi)水樂園來說，夏季工況熱舒適度等級為級空氣溫度要求在2830，空氣流速0.3 m/s;冬季工況熱舒適度等級為級空氣溫度要求在2930，空氣流速0.2 m/s。室內(nèi)水樂園熱舒適度參數(shù)中，空氣溫度和流速作為主要因素，相對濕

14、度的影響不顯著。文獻5中指出空氣相對濕度在40%80%范圍內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度處于舒適溫度附近時，相對濕度對人體熱感覺幾乎沒有影響。因為水樂園室內(nèi)相對濕度整體偏高，室內(nèi)水樂園空氣溫度為29，相對濕度為70%時，室內(nèi)空氣含濕量為17.95 g/kg，比普通的民用建筑高很多，設(shè)計時除了需要保證人體皮膚表面蒸發(fā)散熱平衡外，還要避免圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露和霉菌生長，影響游客體驗。根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)熱平衡公式，室內(nèi)外傳熱量等于圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面與室內(nèi)空氣之間的傳熱量：K（ti-tw）=hi（ti-twi）?; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

15、式中，K為圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，W/ m2K ;ti為室內(nèi)空氣溫度，;tw為室外空氣溫度，;hi為內(nèi)表面換熱系數(shù)，取8.7 W/m2K;twi為圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度，。為防止出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度要比室內(nèi)空氣露點溫度高12，設(shè)計時建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能要滿足要求。選取全國五個典型城市計算防止圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)露的傳熱系數(shù)，其中哈爾濱屬于嚴寒地區(qū)，北京屬于寒冷低區(qū)，杭州屬于夏熱冬冷地區(qū)，廣州屬于夏熱冬暖地區(qū)，昆明屬于溫和地區(qū)，計算結(jié)果見表3。根據(jù)節(jié)能標(biāo)準6，外墻、屋頂?shù)臒峁?shù)可以滿足防結(jié)露的要求，外窗的熱工參數(shù)無法滿足。一般為保證水樂園內(nèi)部良好的采光和建筑外形要求，室內(nèi)水樂園通常有大面積的屋頂天

16、窗或玻璃幕墻，需要采取主動式或被動式防結(jié)露措施。6結(jié)語（1）本文根據(jù)水樂園內(nèi)游客的實際狀態(tài)，計算得出游客在冬季工況時對室內(nèi)熱舒適環(huán)境的要求比夏季工況更高，夏季工況熱舒適度等級為級空氣溫度要求在2830，空氣流速0.3 m/s;冬季工況熱舒適度等級為級空氣溫度要求在2930，空氣流速0.2 m/s。（2）計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響人員舒適性的因素中，空氣溫度和空氣流速比相對濕度影響程度更大，空氣相對濕度設(shè)計時除了考慮熱舒適性外還需要考慮防止圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露，與建筑專業(yè)配合設(shè)計合理的熱工參數(shù)，采取主動式或被動式的防結(jié)露措施。（3）對于大型室內(nèi)水樂園，在滿足人體熱舒適度要求時，設(shè)計中如何優(yōu)先采用新技術(shù)、新設(shè)

17、備來實現(xiàn)低碳建筑需要進一步研究。參考文獻1 朱穎心.建筑環(huán)境學(xué)（第四版）M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.2 重慶大學(xué)，中國建筑科學(xué)研究院.民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標(biāo)準：GB/T 50785-2012S.北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2012：9-10.3 Tartarini F， Schiavon S， Cheung T， Hoyt T. CBE Thermal Comfort Tool： Online tool for thermal comfort calculations and visualizationsJ. Software X 12， 2020. https：/10.101

18、6/j. softx.2020.100563.4 中國建筑科學(xué)研究院.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范：GB 50736-2012S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012：6-7.5 談美蘭.夏季相對濕度和風(fēng)速對人體熱感覺的影響研究D.重慶：重慶大學(xué)，2012.6 中國建筑科學(xué)研究院.公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準：GB 50189-2015S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015：8-15.Study on Thermal Comfort of Indoor Water Park EnvironmentCUI Na，CHEN Xin，LIN Xuefeng（China Jingye Engineering Co.， Ltd.， Beijing? 100088）Abstract： This paper introduces the equation of human bodys response to steady-state thermal environment.