建筑環(huán)境學(xué)黃晨電子課件

4－1第4章建筑熱濕環(huán)境主線：1。建筑物理因素——熱濕環(huán)境的形成2。影響因素對熱濕環(huán)境的定量影響——負荷計算3。人體對熱濕環(huán)境的反應(yīng)——室內(nèi)熱濕環(huán)境標(biāo)準4。從人體生理學(xué)、心理學(xué)——熱濕環(huán)境的評價——是建筑環(huán)境中最重要的部分4－2建筑熱濕環(huán)境知識框架半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能生理學(xué)基礎(chǔ)心理學(xué)基礎(chǔ)建筑熱濕環(huán)境影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素太陽輻射與綜合溫度濕環(huán)境非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能穩(wěn)定特性非穩(wěn)定特性冷負荷形成及計算方法人體生理學(xué)和心理學(xué)冬圍護結(jié)構(gòu)負荷空氣滲透負荷光學(xué)特性PMV-PPD法局部不舒適感其他綜合評價熱舒適性方程穩(wěn)定計算方法諧波反應(yīng)法冷負荷系數(shù)法夏人,照明,設(shè)備得熱負荷概念濕量計算冷凝校驗結(jié)露防治穩(wěn)態(tài)環(huán)境動態(tài)環(huán)境過度環(huán)境熱濕環(huán)境評價4－3第4章建筑熱濕環(huán)境：物理篇-客觀因素篇：了解太陽輻射對建筑物的熱作用；

由日射位置確定日射量方法、綜合空氣溫度概念掌握非透明圍護結(jié)構(gòu)和透明圍護結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞性能圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能概念、玻璃面結(jié)構(gòu)節(jié)能概念室內(nèi)的顯熱與潛熱得熱來源和描述方法；冷負荷與熱負荷；得熱與負荷的概念、常見擾量(諧波,階躍)確定方法典型負荷計算方法原理。諧波法原理、冷負荷系數(shù)簡化法原理核心知識點4－4第4章建筑熱濕環(huán)境：心理篇-主觀因素篇：掌握人體對熱濕環(huán)境反映的生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)；受冷(熱)人體自調(diào)節(jié)原理、熱感覺與熱舒適人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)；人體熱平衡方程及其影響因素，PMV-PPD應(yīng)用人體對動態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)；動態(tài)環(huán)境評價特征不同類型熱濕環(huán)境的評價指標(biāo)；空調(diào)穩(wěn)態(tài),自然狀態(tài),動態(tài),過熱,過冷等評價指標(biāo)熱環(huán)境與勞動效率。核心知識點4－51345555971322681—氣溫2—太陽輻射3—室外空氣綜合溫度4—熱空氣交換5—建筑內(nèi)表面輻射6—人體輻射換熱7—人體對流換熱8—人體蒸發(fā)散熱9—室內(nèi)熱源室內(nèi)熱濕環(huán)境的形成第4章建筑熱濕環(huán)境

室外室內(nèi)通風(fēng)4－6基本概念A(yù):室外氣象條件

——外擾

B:室內(nèi)發(fā)熱/濕/塵量——內(nèi)擾(照明、設(shè)備、人體、散濕)C:空調(diào)方式

——廣義外擾◎外擾作用方式：①熱交換：太陽輻射(透明/半透明體)、 熱傳導(dǎo)(圍護結(jié)構(gòu))/（對流＋輻射） ②空氣交換：空氣滲透、空調(diào)送風(fēng)◎內(nèi)擾作用方式：

①輻射

②對流③蒸發(fā)

★空氣狀態(tài)參數(shù)變化的途徑：

①對流②空氣直接混合③蒸發(fā)

熱,濕,塵源Vi,Ii,di,

iVo,Io,do,

otwQWGPqwPqnI墻體傳熱/濕性能4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素除此之外主要影響因素還有：4－74.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度建筑表面的輻射作用直射：IN散射：地面反射：ID天空散射：IS太陽輻射I0大氣輻射Iy建筑表面接受的輻射建筑表面的氣溫作用綜合溫度區(qū)別？水平直射垂直直射傾斜直射太陽輻射對建筑物的熱作用4－84.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度太陽法向直射強度：m——大氣質(zhì)量（反映日射強度到達表面的路程大?。㊣0INI1βL’=L/sinβLdxdIxI0——呈指數(shù)衰減P=exp(-kL)m=1/sinβ大氣透明度P——大氣透明度（反映大氣污染、水蒸氣等顆粒對日射的衰減）太陽直射法向輻射消光系數(shù)x0大氣層外邊界x=L4－94.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度大氣透明度P＝1最透明一般變化范圍：0.65~0.75，在一個月份的晴天中可近似認為是常數(shù)我國將大氣透明度作了6個等級的分區(qū)，1級最透明東京晴天的大氣透明度逐月值反映大氣污染、水蒸氣等顆粒對日射的衰減P=IL/I0=exp(-kL)

定義：

=904－10我國的大氣透明度分區(qū)654433244－11大大

為什么太陽高度角

接近0o和90o時垂直面的日射量都小？反映日射強度到達表面的路程與大氣層厚度比值的大小:(L/sinβ)/L4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度大氣質(zhì)量，m=1/sinβ正對太陽的墻面直射輻射：IC,Z=INcos

cos

方位角差I(lǐng)Ncos

4－124.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度

A

α

A—αI0INI1βLI0太陽輻射強度直射輻射NγSiI,Z=INcosiγ

i

墻體法線βα墻體方位角A太陽方位角θINIS,Z=INsin

INcos

IC,Z=INcos

cos

4－13不同太陽高度角和大氣透明度下的太陽直射輻射強度β直射輻射太陽輻射強度垂直面水平面IS,Z=INsin

IC,Z=INcos

cos

4－14直射Z(1)散射S(2)地面反射D(3)水平面SIS,Z=INsin

IS,S0垂直面CIC,Z=INcos

cos

0.5IS,S0.5

GIS,

傾斜面

I

,Z=INcos

i0.5IS,S(1+cos)0.5

GIS(1-cos)水平面散射強度IS,S(Berlage公式)：散射輻射與總輻射強度

G——地面平均日射反射率水平面日射總輻射(1)+(2)+(3)：垂直面日射總輻射(1)+(2)+(3)

：太陽輻射強度4－15垂直面總?cè)丈漭椛鋸姸龋罕本?0的太陽總輻射量按不同表面(水平、垂直、傾斜面)計算總輻射強度例4-1短波？長波？哪個朝向是夏天輻射最大的墻面？4－16大氣長波輻射(Ia)與晚間有效輻射(Iy)指建筑表面向天空的有效輻射指大氣向建筑表面的輻射大氣向建筑表面的輻射：Ia(地表)建筑表面向天空的輻射：Id(地表)建筑向天空的有效輻射：IS,B考慮云層時建筑表面向天空的有效輻射：Iy=f(IB,k,e)天空當(dāng)量溫度大氣溫度式4-25為何白天可忽略大氣長波輻射，晚間不可？例題4-1~4-3IC,BI

,B式4-17垂直面、傾斜面4－17太陽直射輻射太空散射輻射對流換熱地面反射輻射環(huán)境長波輻射地面長波輻射壁體得熱ISIZID非透明體外表面接受熱輻射：4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度室外空氣綜合溫度大氣長波輻射IZIS建筑表面接受輻射IDNo.8-1+習(xí)題課4－18室外空氣溫度：外表面接受的有效熱輻射：

外表面得熱：短波輻射長波輻射4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度Iy

Id－

Ia室外空氣綜合溫度綜合溫度的概念No.8-2+習(xí)題課4－19td(I)td(I)twtz當(dāng)量空氣溫度+=室外空氣溫度室外空氣綜合溫度60℃！35℃！如果忽略圍護結(jié)構(gòu)外表面與天空和周圍物體之間的長波輻射： td(I)Iy/

w工程處理： 水平面：

Iy/

w

=3.5～4.0℃垂直面：

Iy/

w

=0室外空氣綜合溫度4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1太陽輻射與室外空氣綜合溫度第二章與第四章討論的太陽輻射區(qū)別？第二章：太陽位置+輻射量第四章：建筑表面受熱（垂直面、水平面）匯總所有受熱

室外空氣綜合溫度4－204－21導(dǎo)熱特性：×(10-100)氣體0.006～0.6Air:～0.029液體0.07～0.7Water:～0.58建筑材料0.3～3.5鋼筋混凝土:～1.5金屬2.2～240建筑鋼材×20保溫材料＜0.3保溫材料其他要求：γ≯600～700kg/m3;γ↑→

↑；耐壓強度：＞4kg/cm2要點:

空隙率,λair＜＜λsolidtwtnλαw

w

nαn1qwrqwdqnrqnd2圍護結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)與熱對流聚乙烯泡沫材料：～0.044.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2表面熱對流特性：表4-3

w

、

n

=f(v、

－t、熱面形式)λ——墻體導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能4－22表面輻射特性：一般建筑內(nèi)墻：0.82～0.93，鋁箔0.05～0.20

紅磚：ε=0.85-0.95αs=0.65-0.80外界物體輻射響應(yīng)特性對外輻射特性Cb——黑體輻射系數(shù)：

5.67W/(m2K4)ε——表面黑度：4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能但太陽集熱器αs↑，保溫材料ε↓→常貼鋁箔αs——表面的太陽吸收率τ=0：非透明體；＜1：半透明體ρ、α、τ——墻體表面反射率、吸收率、透射率4－23工程上：=19～23W/(m2K),≈18.6W/(m2K)

wc=f（墻表面平整度，室外風(fēng)速）

≈8.72W/(m2K)

nc=f（墻表面平整度）對流放熱系數(shù)：輻射放熱系數(shù)：以外墻為例：αout輻射對流4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能表面輻射特性：●表面放熱特性：1_w,Tw2_air,Tair4－24吸(放)熱—導(dǎo)熱—放(吸)熱穩(wěn)定傳熱量計算流體與壁面對流傳熱以外墻為例：壁面與壁面輻射傳熱以外墻為例：固體間導(dǎo)熱傳熱并聯(lián)作用→表面換熱串聯(lián)作用并聯(lián)作用→表面換熱t(yī)wtnλαw

W

Nαn14.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能4－25K0、R0——墻體總傳熱系數(shù),總傳熱熱阻R0=1/K0，K≈f（墻體材質(zhì)）——GB50176-93民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范等twtn多層均質(zhì)墻體θwθn4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能穩(wěn)定傳熱量計算4－26封閉空氣間層：導(dǎo)熱、對流、輻射同時存在處理方法： 當(dāng)量導(dǎo)熱——表4-7實體：d↑→R↑→傳熱↓→導(dǎo)熱↓

→對流↑總傳熱↑(對流為主)d↑空氣間層：（t高側(cè)-t低側(cè)）→輻射一般輻射占70%，高溫側(cè)低溫側(cè)4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能穩(wěn)定傳熱量計算絕熱→降低傳熱→

鋁箔<

建材→貼鋁箔(高溫側(cè))→輻射傳熱↓4－27組合墻體：（1）分層——按等熱流層分（2）確定組合層——并聯(lián)處理成當(dāng)量熱阻由λ的面積加權(quán)推導(dǎo)（3）整個墻體按多層均質(zhì)求解4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能計算方法：思考：分析按與熱流平行方向劃分和等熱流層劃分的不同。穩(wěn)定傳熱量計算室外綜合溫度qnqn室外綜合溫度4－28墻體蓄熱性能

t↑（t↓）外表面瞬時得熱內(nèi)表面放熱衰減特性：衰減系數(shù)ν0=室外綜合空氣溫度tz波幅/內(nèi)表面溫度

n波幅延遲特性：延遲時間ξ0=tz峰值相位-

n相位延遲蓄熱特性：蓄熱系數(shù)S=熱流波動振幅與溫度波動振幅之比4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能不穩(wěn)定熱工特性輕型墻體熱流幅值重型4－29ξA0An室外空氣綜合溫度ν=A0/An4－30材料的蓄熱系數(shù)——反映材料的蓄熱特性。表面溫度波動程度S↑→溫度波動↓蓄熱↑一般空氣間層：S=0材料層衰減度——材料內(nèi)部溫度衰減規(guī)律D≤3.0：輕型結(jié)構(gòu)

3.1≤D≤6.0：中型結(jié)構(gòu)

D≥6.1：重型結(jié)構(gòu)S參數(shù)均可通過半無窮大材料的不穩(wěn)定傳熱推導(dǎo)獲得4.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能不穩(wěn)定熱工特性對象區(qū)別？建筑熱工特性分類依據(jù)x處波幅表面波幅熱惰性指標(biāo)——反抗溫度波動的能力S↑→可蓄熱↑λ↑→D↓→抗波動↓4－314.1.2非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能不穩(wěn)定熱工特性量值上衰減考慮作用時間上延遲考慮4－32波長

/m透射率/%可見光近紅外線長波紅外線0.8玻璃對波長具有選擇性的透過特性：3m以下波長幾乎全部透過，但卻能阻隔3m以上的長波紅外線輻射——溫室效應(yīng)4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能光學(xué)特性透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能4－334.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能玻璃在界面上的反射、透過特性和內(nèi)部的吸收特性：ｒ——界面的反射百分比，a0——單程吸收百分比，光學(xué)特性4－34界面反射百分比r：單程吸收百分比：a0消光系數(shù)行程4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能光學(xué)特性式4-65Air n0=1glass: n=1.526K=0.045（普通玻璃）K=0.015（水白玻璃）標(biāo)準玻璃K≈0.045玻璃/太陽下空氣ii’折射系數(shù)：式（4-69）ra04－35

4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能光學(xué)特性

標(biāo)準玻璃4－364.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性窗框（材料、各種間隔、斷熱窗框等玻璃系統(tǒng)（單層、雙層、貼膜等）組合結(jié)構(gòu)窗系統(tǒng)4－37單層：在半透明薄層內(nèi)進行反射、吸收和透過的無窮次反復(fù)之后的無窮多項之和。多層：陽光照射到雙層半透明薄層時，還要考慮兩層半透明薄層之間的無窮次反射，以及再對反射輻射的透過。4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性表4-94－38玻璃層數(shù)：單玻、雙玻、三玻等；窗框型材：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；玻璃類別：普通透明玻璃、有色玻璃、低輻射(Low-e)玻璃等；玻璃表面：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近紅外線高反射率的熱鏡膜。窗玻璃內(nèi)表面溫度4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性相對濕度50%露點溫度9.3℃相對濕度50%露點溫度9.3℃40%-6.0℃4－39通過窗進入室內(nèi)的得熱：玻璃得熱80%，其次是縫隙空氣滲透得熱和窗框傳熱得熱。玻璃鋼材鋁合金PVC松木玻璃鋼0.7658.22030.160.170.52傳熱系數(shù)[W/(m2

K)]6.211.912.37特定結(jié)構(gòu)常用窗框材料的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m

K)]中空玻璃及其他墻體材料的傳熱系數(shù)[W/(m2

K)]材料厚度傳熱系數(shù)隔聲量/dB普通中空玻璃3+6A+33.425～30普通中空玻璃3+12A+33.030～35三層中空玻璃3+12A+3+12A+32.135～40混凝土墻1503.3≥50磚墻2402.8雙玻熱阻：4.1.3半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性4－404.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.4圍護結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)節(jié)能標(biāo)準穩(wěn)定特性：導(dǎo)熱、對流、輻射

K標(biāo)準？非穩(wěn)定特性：周期性擾量：衰減系數(shù)、延遲時間材料蓄熱系數(shù)、材料層衰減系數(shù)熱惰性指標(biāo)材料不穩(wěn)定性能：非透明體圍護結(jié)構(gòu)熱工要求：半透明體圍護結(jié)構(gòu)熱工要求：傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、……建筑：體形系數(shù)、窗墻比、……控制窗體傳熱的熱工標(biāo)準：1.民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB50176-93，建設(shè)部3.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準JGJ-134-2010，建筑工業(yè)建設(shè)標(biāo)準4.居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準DG/TJ08-205-2008，地方工業(yè)建設(shè)推薦標(biāo)準,上海2.公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準GB50189-2015，建設(shè)部5.公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準DGJ08-107-2012，地方工業(yè)建設(shè)標(biāo)準,上海體形系數(shù)：建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。窗墻比：窗墻面積比是指某一朝向的外窗(包括透明幕墻)總面積，與同朝向墻面總面積(包括窗面積在內(nèi))之比外窗傳熱系數(shù)、綜合遮陽系數(shù)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)………………限值當(dāng)不滿足上述限值時，需進行圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.4圍護結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)節(jié)能要求4－41主要控制指標(biāo)4－42-------------------------------------------------------------窗墻比越大——傳熱系數(shù)要求越高（K值越?。ⅰ虾?biāo)準比夏熱冬冷地區(qū)嚴……2.設(shè)計建筑和參照建筑在規(guī)定條件下的采暖和空調(diào)年耗電量應(yīng)采用動態(tài)方法計算，并應(yīng)采用同一版本計算軟件。3.設(shè)計建筑和參照建筑的采暖和空調(diào)年耗電量的計算應(yīng)符合相關(guān)室內(nèi)溫度、采暖期、典型氣候年等。1.設(shè)計建筑在規(guī)定條件下計算得出的采暖耗電量和空調(diào)耗電量之和，不應(yīng)超過參照建筑在同樣條件下計算得出的采暖耗電量和空調(diào)耗電量之和。4.1影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.4圍護結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)節(jié)能要求權(quán)衡判斷概念：4－434.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念得熱與負荷的構(gòu)成與定義室內(nèi)熱量傳遞形式熱得熱4－44冷（熱）負荷：維持室內(nèi)一定熱濕環(huán)境所需要的在單 位時間內(nèi)從室內(nèi)除去（補充）的熱量送風(fēng)方式輻射方式空氣溫濕度環(huán)境空氣溫濕度+平均輻射溫度空氣中熱量空氣+室內(nèi)各表面與空調(diào)輻射面的換熱量4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念得熱與負荷的構(gòu)成與定義No.9-14－454.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念冷負荷形成過程物體室外空氣室內(nèi)空氣得熱潛熱顯熱對流得熱輻射得熱Q空調(diào)冷凍設(shè)備～房間負荷得熱：進入建筑的總熱量，包括導(dǎo)熱、對流、輻射、直接空氣交換/HG(n)比例＝f(熱源性質(zhì))表4-15蓄熱比例＝f(建筑熱工特性、作用形式)衰減與延遲特性（空調(diào)送風(fēng)方式）與得熱比較有衰減和延遲房間負荷：維持環(huán)境空調(diào)去除或加入的冷量或熱量/CL(n)除熱量：

房間非穩(wěn)定工況下實際由空調(diào)系統(tǒng)除去的熱量/HE(n)得熱

負荷除熱量除熱量4－46冷負荷＝排除進入空氣的熱量＝潛熱＋

室內(nèi)熱源對流得熱＋

壁面對流得熱＋

滲透得熱房間空氣的熱平衡關(guān)系

——空調(diào)送風(fēng)方式負荷4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念冷負荷形成過程穩(wěn)定時：4－47室內(nèi)熱源得熱＝室內(nèi)熱源對流得熱＋熱源向空調(diào)輻射板的輻射＋熱源向壁面的輻射室內(nèi)熱源得熱分解：4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念冷負荷形成過程空調(diào)送風(fēng)方式與輻射空調(diào)方式的負荷構(gòu)成區(qū)別空調(diào)送風(fēng)冷負荷是那幾部分？輻射空調(diào)方式冷負荷是那幾部分？4－48壁面得熱分解：＝本壁面對流得熱＋本壁面向熱源的輻射＋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波輻射Qcond③①②①②③4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念冷負荷形成過程空調(diào)送風(fēng)冷負荷是那幾部分？輻射空調(diào)方式冷負荷是那幾部分？No.9-24－49

常規(guī)的送風(fēng)方式空調(diào)需要去除的是進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入到空氣中的熱量外，還包括貯存在輻射表面上的熱量。4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念冷負荷形成過程4－50τq實際冷負荷(輕型)實際冷負荷(中型)實際冷負荷(重型)西向瞬時太陽輻射得熱4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念諧波擾量階躍擾量得熱量＝？蓄熱量＝？冷負荷＝？蓄熱特性室外綜合溫度擾量室內(nèi)人員、照明等負荷建筑蓄熱特性對冷負荷的影響設(shè)計冷負荷得熱

負荷4－51冷負荷指標(biāo)裝機容量的冷負荷指標(biāo)/W/m2<5858.1-69.869.9-81.481.5-9394-104.7104.8-116.3>116.3賓館飯店數(shù)量/個01254210賓館飯店百分比/%04.18.320.316.78.341.7合計百分比/%33.266.7冷負荷指標(biāo)實際開機容量的冷負荷指標(biāo)/W/m2<5858.1-69.869.9-81.481.5-9394-104.7104.8-16.3>116.3賓館飯店數(shù)量/個2893200賓館飯店百分比/%8.333.337.512.58.300合計百分比/%91.68.3實際開機容量＜裝機容量——設(shè)備閑置浪費驚人的浪費?。颖緮?shù)：24）4－52

穩(wěn)態(tài)算法不考慮建筑蓄熱，負荷預(yù)測值偏大動態(tài)算法，積分變換求解微分方程冷負荷系數(shù)法、諧波反應(yīng)法：夏季設(shè)計日動態(tài)模擬。計算機模擬分析軟件DOE2(美國)、HASP(日本)、ESP(英國)DeST(清華)、EnergyPlus(美國)4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.1得熱與負荷的基本概念得熱轉(zhuǎn)變?yōu)樨摵傻挠嬎惴椒?－53冬季為什么采用穩(wěn)定計算方法，而夏季采用非穩(wěn)定計算方法？問題：4.2.2穩(wěn)定計算方法tws,

tnstnwtww,

△tw,max△tw,max比較：△tw,max

和

t=twp-tnCLQwinter=HG=KwFw(tw-tn)室外溫度波動室內(nèi)外溫差4－54

方法采用室內(nèi)外瞬時溫差或平均溫差，負荷與以往時刻的傳熱狀況無關(guān)：Q＝KF

T

特點簡單，可手工計算未考慮圍護結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，計算誤差偏大應(yīng)用條件蓄熱小的輕型簡易圍護結(jié)構(gòu)室內(nèi)外溫差平均值遠遠大于室內(nèi)外溫度的波動值（如冬季負荷計算、夏季內(nèi)墻負荷計算等）4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.2穩(wěn)定計算方法4－55演繹過程當(dāng)量溫差法諧波分解法美/1946蘇/50年代得熱=負荷反應(yīng)系數(shù)法ASHRAE/77年冷負荷系數(shù)法加/1967-71日射冷負荷系數(shù)Z傳遞函數(shù)改進典型建筑冷負荷溫差及冷負荷系數(shù)諧波反應(yīng)法完善穩(wěn)態(tài)計算法得熱≠負荷我國根據(jù)不同對象推薦采用：冬季,內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)冷負荷外圍護結(jié)構(gòu)冷負荷室內(nèi)冷負荷窗戶日射冷負荷4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.2穩(wěn)定計算方法穩(wěn)定方法不穩(wěn)定算方法4－56＋＋-55152535450144028804320576072008640-200200144028804320576072008640-7.507.5050100150武漢市室外干球溫度的全年變化傅立葉級數(shù)分解非透明體圍護結(jié)構(gòu)常見擾量——諧波擾量疊加4.2.3非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法＝16.9℃4－57室外溫度按余弦波（傅氏級數(shù)）分解（負荷為各階余弦波響應(yīng)之和）————

諧波反應(yīng)計算方法波幅的衰減系數(shù)相位的延遲時間系統(tǒng)tz,n(

)

n,n(

)擾量響應(yīng)Bn

=△

n,n=An/

n＝△tz,n/

n室外空氣綜合溫度室內(nèi)壁面溫度

ntz,pAnT/ntzτ

n擾量響應(yīng)擾量響應(yīng)?An＝△tz,n單一諧波擾量的響應(yīng)4.2.3非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)法諧波反應(yīng)法=x4－58

n：

x：

0

：不同衰減系數(shù)的物理意義4.2.3非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)法區(qū)別控制體inputoutput均質(zhì)材料層n階諧波多層均質(zhì)材料層4－59室外空氣綜合溫度1階諧波2階諧波3階諧波時刻/h平均值

n、

n——圍護結(jié)構(gòu)對n階綜合溫度擾量傳至內(nèi)表面的衰減度及相位延遲時間，定義：對于諧波疊加的室外(綜合)空氣溫度：如用振幅表示：4.2.3非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)法諧波法的核心多階諧波擾量的響應(yīng)4－60外表面瞬時得熱：內(nèi)表面瞬時放熱：取得νn、

n的途徑：

大量性能試驗得到（但很有限），目前手冊中的部分數(shù)據(jù)屬這類；理論計算得到（見4.1.2）。（傳入室內(nèi)的得熱量）4.2.3非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)法諧波法在得熱計算中的應(yīng)用多階諧波擾量的響應(yīng)——得熱計算4－61室外空氣綜合溫度擾量房間得熱房間負荷墻體衰減延遲房間衰減延遲

n、

n

n、

’n得熱＝負荷得熱≠負荷擾量

得熱

負荷過程得熱

負荷的關(guān)鍵4－62外表面太陽吸收系數(shù)房間的衰減與延遲負荷溫差

n’,’n

冷負荷溫度工程簡便計算方法4.2.3非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法

n’,’n

：溫度諧波作用于內(nèi)表面的時間諧波法負荷應(yīng)用4－63日射得熱溫差傳熱得熱得熱分析：——玻璃吸收的太陽輻射向室內(nèi)傳入的分額4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.4半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱與負荷及其節(jié)能方法半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱1。日射透射得熱2。內(nèi)壁面對流得熱：由玻璃吸熱放熱引起。玻璃吸收熱：q

=Iq

=I4－64定義：日射得熱因數(shù)半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱工程處理：定義標(biāo)準玻璃標(biāo)準玻璃：我國采用3mm厚的普通玻璃當(dāng)入射角為i=0

時，

=0.8，

=0.074，

=0.126標(biāo)準玻璃日射得熱——日射得熱因數(shù)Ds處理方法：先解標(biāo)準玻璃得熱，其他玻璃則采用修正系數(shù)有效面積系數(shù)地點修正系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)(遮擋系數(shù))窗戶的遮陽系數(shù)窗戶面積標(biāo)準玻璃：普通玻璃：遮陽系數(shù)4－65吸熱玻璃：在玻璃中添加金屬離子或某些物質(zhì)形成著色玻璃，獲得較高吸收率。20世紀60年代流行——豐富色彩。玻璃溫度： 31.4℃39.5℃36.8℃普通玻璃吸熱玻璃反射玻璃0.865

0.06

0.051

0.111

0.024

0.889

0.075

0.15

0.45

0.31

0.09

0.40

0.60

0.46

0.30

0.10

0.32

0.38

0.22

0.600.40

玻璃面發(fā)展及其節(jié)能特性反射玻璃：在玻璃表面附加一層膜，使之反射更多太陽輻射，獲得較高反射率。20年代70世紀流行——映射景色。吸熱玻璃與反射玻璃比較比較條件：厚度3mm，環(huán)境：32℃，室內(nèi)：24℃，太陽日射強度：600W/m2，溫差傳熱：49.4W/m24－66low-e玻璃：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。對太陽輻射有高透和低透不同性能。4.2.4半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱與負荷及其節(jié)能方法玻璃面發(fā)展及其節(jié)能特性遮陽系數(shù)：遮光系數(shù)：4－67玻璃面發(fā)展及其節(jié)能特性可見光7.0%45.6%45,2%2.2%普通玻璃高高高低吸熱玻璃中中中低反射玻璃低低

中低

low-e玻璃低低低近紅外線可見光紫外線長波紅外線透過率高～中內(nèi)鍍非常薄但又耐久的鍍銀薄層。20世紀80年代盛行——節(jié)能玻璃。冬季型Low-E玻璃→夏季→東西向Cn——玻璃的遮擋系數(shù)Low-E玻璃節(jié)能特點日射構(gòu)成4－68降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施有效面積系數(shù)地點修正系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)(遮擋系數(shù))窗戶的遮陽系數(shù)窗戶面積xg——節(jié)能：導(dǎo)熱系數(shù)小的窗框Cs——厚玻璃雙層窗、三層窗貼膜吸熱玻璃、反射玻璃、Low-E玻璃Cn——內(nèi)外遮陽……4－697030透過：100打開的窗戶僅內(nèi)窗簾19對流：4透過：77816mm普玻透過：19對流：32反射：4951反射對流6mm+內(nèi)百葉82對流：8透過：1018反射對流外百葉+6mm為什么外遮陽比內(nèi)遮陽得熱更少？Cn——窗戶的遮陽系數(shù)降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施No.10-14－70有效面積系數(shù)地點修正系數(shù)降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施4.2.4半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱與負荷及其節(jié)能方法玻璃的遮陽系數(shù)(遮擋系數(shù))窗戶的遮陽系數(shù)窗戶面積例4-8、例4-9東向窗不同措施的日射得熱窗玻璃的遮陽系數(shù)窗戶得熱玻璃窗得熱的表示方式：4－71通風(fēng)窗等的節(jié)能原理與方法4.2.4半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱與負荷及其節(jié)能方法通風(fēng)窗、雙層通風(fēng)玻璃幕墻

內(nèi)藏百葉排風(fēng)排風(fēng)內(nèi)藏百葉內(nèi)玻璃幕墻外玻璃幕墻回/排風(fēng)卷簾百葉外玻璃幕墻回/排風(fēng)卷簾百葉外玻璃幕墻回/排風(fēng)通風(fēng)窗空氣屏障式吸熱后產(chǎn)生煙囪效應(yīng)自然機械通風(fēng)排熱改善窗際微環(huán)境原理：節(jié)能No.10-24－72a)外立面 b)通風(fēng)換氣層圖4-29雙層通風(fēng)玻璃幕墻雙層通風(fēng)玻璃幕墻

與通風(fēng)窗之區(qū)別？通風(fēng)窗等的節(jié)能原理與方法4－73半透明體圍護結(jié)構(gòu)負荷計算方法4.2.4半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱與負荷及其節(jié)能方法得熱擾量擾量得熱負荷傳導(dǎo)負荷日射負荷經(jīng)過了什么部件被衰減和延遲了?與非透明體區(qū)別？

1,n/

’1,n，

2,n/

’2,n

tw、DS

——幾道衰減？4－74負荷溫差玻璃窗日射冷負荷玻璃窗傳導(dǎo)冷負荷

n’,n’4.2房間冷負荷的形成及其計算方法概述4.2.4半透明體圍護結(jié)構(gòu)得熱與負荷及其節(jié)能方法工程處理：日射負荷強度=日射得熱×日射負荷系數(shù)與墻體區(qū)別？得熱中轉(zhuǎn)變成負荷的比例半透明體圍護結(jié)構(gòu)負荷計算方法與什么因素有關(guān)？4－75冷負荷系數(shù)法4.2.5冷負荷系數(shù)法與室內(nèi)負荷第三類邊界條件：太難求解了！如果考慮內(nèi)表面長波輻射：+Ql常系數(shù)線性偏微分方程描述的熱力系統(tǒng)(非均勻板壁)擾量（室內(nèi)、室外）圍護結(jié)構(gòu)對流熱負荷4－76冷負荷系數(shù)法4.2.5冷負荷系數(shù)法與室內(nèi)負荷積分變換法基本原理對于常系數(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)從一個域中移到另一個域中，在這個新的域中，函數(shù)呈現(xiàn)較簡單的形式，因此可以求出解析解。然后再對求得的變換后的方程解進行逆變換，獲得最終的解。B域：問題容易求解對函數(shù)進行積分變換求解A域：問題難以求解對函數(shù)解進行積分逆變換獲得解如何選用？偏微分方程積分變換為常微分方程常微分方程積分變換為代數(shù)方程4－77冷負荷系數(shù)法4.2.5冷負荷系數(shù)法與室內(nèi)負荷諧波反應(yīng)法——室外周期擾量等任何一連續(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，分別求出每個正(余)弦波外擾的室內(nèi)響應(yīng)，并進行疊加，也可采用傅立葉變換。典型擾量輸入：室外綜合空氣溫度

室內(nèi)壁溫

房間負荷冷負荷系數(shù)法——室內(nèi)熱源階躍擾量等任何連續(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)，再進行疊加獲得室內(nèi)負荷。反應(yīng)系數(shù)法連續(xù)變化的擾量可采用拉普拉斯變換典型擾量輸入：室內(nèi)熱源得熱

房間負荷積分變換法應(yīng)用4－78

TZ周期性階躍擾量作用示意L冷負荷系數(shù)的簡便計算4.2.5冷負荷系數(shù)法與室內(nèi)負荷當(dāng)L=1h、Z=24h：10:001h10:00得熱中轉(zhuǎn)變成負荷的比例X1,i冷負荷系數(shù)法簡化原理24:00

－TTZ=24

－TL

HGQCLQ（照明負荷）qτ4－79135791113151719第1小時第2小時第3小時第4小時時刻/h00.20.40.60.81135791113使用時數(shù)=1h得熱：擾量負荷：響應(yīng)熱量比例時刻/h00.20.40.60.81135791113151719第1小時第2小時時刻/h負荷冷負荷系數(shù)的簡便計算4.2.6冷負荷系數(shù)法與室內(nèi)負荷（照明負荷）qτL時間冷負荷系數(shù)求解原理圖4－80

計算基數(shù)：輸入功率N（電動設(shè)備安裝功率）/kW室內(nèi)室外得熱熱能機械能功率熱能判別輻射對流判別空氣主要常見設(shè)備有電熱設(shè)備、電動設(shè)備/考慮電動機效率η室內(nèi)負荷4.2.6冷負荷系數(shù)法與室內(nèi)負荷設(shè)備得熱與負荷k——考慮各種因素的修正系數(shù)延遲TZ=24

－TL

HGQCLQ表4-23延遲4－82人體顯熱潛熱輻射熱對流熱對流熱吸收熱負荷水分蒸發(fā)水蒸氣溫度↑濕度↑得熱室內(nèi)負荷4.2.6冷負荷系數(shù)法與室內(nèi)負荷人體得熱與負荷例4-10人數(shù)、群集系數(shù)4－834－84夏季：室內(nèi)外溫差小，風(fēng)壓-主要驅(qū)動力，常忽略冬季：室內(nèi)外溫差大，熱壓是主要驅(qū)動，易造成底層房間熱負荷偏大。因此冬季冷風(fēng)滲透往往不可忽略。通風(fēng)滲透得熱=室內(nèi)外焓差×滲透風(fēng)量＝負荷為什么？計算關(guān)鍵？4.2.7通風(fēng)滲透負荷計算關(guān)鍵：通風(fēng)滲透風(fēng)量理論求解方法：數(shù)值求解網(wǎng)絡(luò)平衡法原理：節(jié)點平衡：Gi＝0

工程方法：壓差法、縫隙法、換氣次數(shù)法4－85指數(shù)孔口出流滲流(流道細小)門窗滲透n0.511/1.5風(fēng)壓正壓空調(diào)（普通空調(diào)）熱壓下部滲入上部滲出高層建筑負壓滲入正壓滲出負壓空調(diào)迎風(fēng)面滲入被風(fēng)面滲出氣密性室外風(fēng)速①壓差法②縫隙法③換氣次數(shù)法壓差高大空間tn－tw,h流量平衡網(wǎng)絡(luò)法①②La=klal=f(室外風(fēng)速,門窗結(jié)構(gòu),門窗縫隙長度）③La=nV/3600=f（換氣次數(shù)，室容積）第三章滲透動力起因現(xiàn)象影響因素方法多開口4.2.7通風(fēng)滲透負荷計算方法k——地區(qū)朝向修正系數(shù)la——單位縫隙長度滲透量

與氣密性相關(guān)l——縫隙長度表4-30、表4-31a:表4-27表4-28、表4-29與氣密性相關(guān)（潔凈室）冬季4－86濕源：不考慮蓄濕——散濕量=濕負荷冷負荷：蒸汽潛熱，一般蒸汽的顯熱不考慮濕負荷：蒸汽量蒸汽源工藝性發(fā)濕除外4.3室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.1室內(nèi)濕源及其散濕量濕表面功率為N的熱源加熱蒸發(fā)自然蒸發(fā)濕負荷：式(4-122)冷負荷：根據(jù)設(shè)備散熱方式，由N確定濕負荷：式(4-122)水槽、地面積水等人體表4-24：冷負荷、濕負荷濕表面散濕量：教材式(4-122)蒸發(fā)系數(shù)水表面飽和水蒸氣壓力空氣中的水蒸氣分壓力標(biāo)準大氣壓實際大氣壓符號見教材P.180計算目的？4－87圍護結(jié)構(gòu)傳濕與傳熱具有相似性，其蒸汽滲透量(濕負荷)為：4.3室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.2墻體傳濕計算及濕度分布蒸汽滲透阻計算目的？4－88每層界面上溫度：

導(dǎo)熱系數(shù)大——溫降小λa＜λb冷凝？Pb水汽方向CBAtwtn水汽方向ACB4.3.2墻體傳濕及計算及濕度分布Pb[t(x)]=Pb(x)↓p(x)每層界面上水蒸汽分壓力：滲透系數(shù)大——分壓降小結(jié)露條件？pi(x)

Pb(x)結(jié)露概念與條件Pbt(x)pwpnλva＞

λvb4－89目的：建筑物內(nèi)部無水汽凝結(jié)（美觀、減少發(fā)病率、降低采暖費、延長建筑壽命）檢驗方法：考察建筑物表面、各層內(nèi)部是否結(jié)露？2)

設(shè)置隔汽層；布置原則：”進難易出”見圖（水汽側(cè)）內(nèi)－隔汽層－保溫層－外

消除圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的方法pi(x)≯Pb(x)pwPbpn水汽方向CAB水汽方向CBApwPbpn4.3室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.3圍護結(jié)構(gòu)結(jié)露及其防治例4-11λva＞

λvbpwPb水汽方向CBApn1)調(diào)整各材料層順序；見圖保溫層：導(dǎo)熱系數(shù)小，但滲透系數(shù)大。圖中A相當(dāng)于保溫層、B相當(dāng)于隔汽層3)設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽溝道采暖房間？冷庫？ 4－90人體的正常溫度人體體溫生理特征正常體溫：36.5℃皮膚表面溫度為：33.3℃S＞0S＜0S=04.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.1熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)人體蓄熱量4－91人體體溫的表示核心溫度——下丘腦部位處皮膚溫度平均溫度(在熱環(huán)境中)

(在冷環(huán)境中)人體體溫生理特征4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.1熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)人體代謝率對外作功4－92下丘腦前葉垂體后葉垂體下丘腦視神經(jīng)交叉下丘腦是調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動和內(nèi)分泌活動的較高級神經(jīng)中樞所在，下丘腦與腦下垂體組成的一個完整的神經(jīng)內(nèi)分泌功能系統(tǒng)

下丘腦漏斗骨核心溫度——下丘腦部位處4－93

冷感受器處的皮膚結(jié)構(gòu)人體冷感受器比熱感受器更接近表皮。人體各部位的冷點數(shù)目明顯多于熱點。問題：人體熱感受系統(tǒng)4.4.1熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)皮下~0.2mm皮下~0.6mm冷感受器熱感受器神經(jīng)大腦為什么人對冷更敏感？4－94比較核心溫度與設(shè)定值偏差生理反應(yīng)溫度=f(M)=f(活動量)靜止:36.8℃；步行:37.4℃；慢跑:37.9℃；劇烈運動:39.5℃；…

自調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)人體的體溫自調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)生理特點：人體自調(diào)節(jié)原理4－95人體水分蒸發(fā)的生理現(xiàn)象呼吸顯熱散熱皮膚汗液蒸發(fā)散熱皮膚濕擴散散熱呼吸潛熱散熱4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.1熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)歸納影響因素定量描述4－96皮膚溫度變化率對冷/熱閾的作用皮膚溫度變化率/℃/s敏感區(qū)敏感區(qū)遲鈍區(qū)420-1冷熱感覺閾℃0.050.9-0.2溫度變化率對冷閾和暖閾的作用熱感覺4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)定義：人對周圍環(huán)境“冷”“熱”的主觀描述。皮膚溫度變化率越大，越敏感冷比熱敏感4－97實線—暖閾、涼閾虛線—感覺變化閾皮膚感覺與適應(yīng)溫度以及變化量之間的關(guān)系結(jié)論？適應(yīng)溫度的變化/K環(huán)境/適應(yīng)溫度/℃問題：環(huán)境溫度30℃時，在什么情況下感覺暖？問題：環(huán)境溫度36℃時，在什么情況下感覺涼？熱感覺4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)4－98一只手浸入熱水后的疼痛強度問題：浸在46℃的水中，感到疼痛的時間約多少？水溫（℃）時間（s）←疼痛強度18s后疼痛消失48474645432s后開始疼痛熱感覺4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)描述人對熱刺激的反應(yīng)

4－99熱舒適4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)當(dāng)人獲得一個快感的刺激時是舒服的，但此時熱感覺可能是中性的，甚至可能是非中性的。同樣的手溫有時感到舒適有時感到不舒適，說明了什么？4－100熱舒適感——可以獲得快感的刺激；隨著熱不舒適感的消除而產(chǎn)生熱舒適4.4.2熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)貝氏標(biāo)度(Bedford)ASHRAE熱感覺標(biāo)度PMV熱感覺標(biāo)度TSV熱舒適標(biāo)度TCV過分暖和7熱7熱+3不可忍受4太暖和6暖6暖+2很不舒適3令人舒適的暖和5稍暖5微暖+1不舒適2舒適(不冷不熱)4正常4適中0稍不舒適1令人舒適的涼快3稍涼3微涼-1舒適0太涼快2涼2涼-2

過分涼快1冷1冷-3

熱感覺投票/TSV:ThermalSensationVote熱舒適投票/TCV:ThermalComfortVoteNo.11-14－101人體蓄熱率人體能量代謝率人體產(chǎn)熱率與室內(nèi)溫濕度

,t

有關(guān)與活動強度有關(guān)衣著主要影響因素:環(huán)境(t,,v,

mrt

)衣著活動量與表面溫度

mrt有關(guān)人體所作機械功人體與環(huán)境輻射換熱率人體與環(huán)境對流換熱率人體蒸發(fā)散熱率與室溫ｔ、氣流風(fēng)速ｖ有關(guān)熱平衡方程4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述S>0：體溫升高，40℃時人出汗停止；43.5℃時人死亡。S<0:體溫降低，人顫抖；34℃時，肌肉適應(yīng)，停止顫抖；28℃時，呼吸停止，人死亡。4－102人體感到舒適的必要條件：S=0 人體感到舒適的充分條件：人體按正常比例散熱對流散熱/總散熱輻射散熱/總散熱呼吸、無感覺蒸發(fā)散熱/總散熱25～30%45～50%25～30%P.O.Fanger熱舒適方程人體正常的散熱范圍：熱舒適方程4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述4－103產(chǎn)能量(代謝率)進食體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)等客觀因素:活動強度/環(huán)境/性別/年齡/進食后時間長短/等主觀因素:神經(jīng)緊張程度等作機械功皮膚/服裝/呼吸熱交換環(huán)境熱平衡與無生命物質(zhì)能量平衡的主要區(qū)別單位met：1met=58.2W/m2

定義為：即成年男子靜坐時的代謝率。影響因素人體能量代謝率M4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述人體能量代謝過程新陳代謝率

產(chǎn)能量

活動量

單位面積產(chǎn)熱量No.11-24－104成年男子RMB：46W/m2/0.8metRMR變化范圍：10~15％。超過20％為病態(tài)。基礎(chǔ)代謝率/RMB→維持生命所需最低產(chǎn)能→用于比較不同條件時的代謝率/早餐前清醒靜臥半小時,室溫為18～25℃測得人體能量代謝率M4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述研究方法4－105人體能量代謝率MM=f(耗氧量、CO2排放量)=f(活動量)1met0.83km/h2.03.08.05km/h10km/h1.4一般室內(nèi)運動代謝率多在5met以下

肌肉活動強度對代謝率起決定性的影響表4-42式4-1344.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述定量方法表面積＝1.8m2,中國人的表面積1.5～1.8m2；4－106定義：人體的機械效率空調(diào)負荷計算時：取η≈0，即：W≈0——偏安全計算人體所作的機械功W4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述<0.2MW4－107呼吸顯熱散熱：皮膚汗液蒸發(fā)散熱：皮膚濕擴散散熱：呼吸潛熱散熱；人體平均皮膚溫度：皮膚呼吸人體總蒸發(fā)散熱量E4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述4－108ε——人體表面發(fā)射率，灰體且長波輻射時等于吸收率feff——人體有效輻射面積修正系數(shù)，考慮不同姿勢的修正σ——斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)5.67×10-8W/m2K4tcl——衣服外表面溫度，

mrt——環(huán)境平均輻射溫度

①0.80.40.70.780.720.7人體外表面與外界的輻射換熱量R4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述4－109

①②③聯(lián)立求解③人體外表面與周圍環(huán)境空氣的對流換熱量C4.4熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述fcl──人體服裝面積系數(shù)，它是著裝后實際表面積Acl與人體裸身表面積AD之比，即：對流換熱②

①tcl求解思路：4－110當(dāng)S=0人體達到熱平衡時有：舒適性方程及其影響因素

M、W、ta、Pa、

mrt、fcl、tcl、cl。

f(tcl，ta，va)f(ta，va，Icl，fcl，

mrt，M)f(Icl)f(ta、

a

)ta、Pa(或

)、mrt、

va

、

M、Icl六個獨立的影響參數(shù)：4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述4－111成年男子在不同環(huán)境溫度下的散熱——表4-24工程上婦女、兒童散熱取值為男子散熱參數(shù)的85%全熱（顯熱+潛熱）：主要決定于肌肉活動強度，其它因素影響在應(yīng)用上可以忽略。顯熱：決定于環(huán)境溫度ta，隨溫度上升而減少。潛熱(散濕)：決定于環(huán)境溫度，隨溫度上升而增加。正常情況下，提高環(huán)境溫度僅影響出汗速率，不影響直腸、皮膚溫度。人體總散熱量4.4.3人體熱平衡方程以及熱舒適性描述熱量/W潛熱4－112S=(M-W)

{

1.73

10-2

M(5.867

Pa

)+

0.0014M(34

ta

)

+3.05[5.733

0.007(M

W)

Pa

]+0.42(M

W

58.2)

皮膚擴散蒸發(fā)散熱 汗液蒸發(fā)散熱

±

fcl

cl

(tcl

-ta

)

±

3.96

10-8

fcl[(tcl+273)4

(

mrt+273)4]}

對流散熱 輻射散熱S=(M-W)－(E±

C±R)=

0

呼吸潛熱呼吸顯熱散熱達到熱平衡時4.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素舒適性方程

PMVS

PMV：客觀物理量

感覺主觀定量PMV熱感覺標(biāo)尺+3熱+2暖+1微暖0適中-1微涼-2涼-3冷表4-434－113PMVPPD通過滿意度描述由大量試驗獲得PMV指標(biāo)只代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的感覺，不能代表所有個人的感覺。PPD是通過概率分析確定某環(huán)境條件下人群不滿意的百分數(shù)即便達到PMV＝0，仍然有5％的人不滿意。PMV

PPD4.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素4－1144.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù)活動量衣著可以有ta、Pa(

)、va、

mrt、

M、Icl多種組合達到同樣感覺的PMVta：決定了能耗

a

：決定了排汗氣流形式干冷濕冷悶熱皮膚潤濕度=體表實際蒸發(fā)散熱量最大潛熱散熱量體表全部被汗?jié)駶櫇穸?.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù)活動量衣著參數(shù)熱舒適度等級溫度(℃)相對濕度(%)風(fēng)速(m/s)冬季Ⅰ級：-0.5≤PMV≤0.522~2430≤0.2Ⅱ級：-1≤PMV<-0.518~22—≤0.2夏季Ⅰ級：-0.5≤PMV≤0.524~2640~60≤0.25Ⅱ級：0.5<PMV≤126~28≤70≤0.3GB50736-2012《民用建筑采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》表3.0.3長期逗留區(qū)域空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計算參數(shù)4－116空氣濕度對人體排汗量有影響嗎？為什么？皮膚潤濕度不舒適的量級估計4.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)濕度對舒適性的影響皮膚潤濕度=體表實際蒸發(fā)散熱量最大潛熱散熱量皮膚濕潤度增高

皮膚黏著性增加

不適潮濕為什么不舒服？濕冷為何比干冷更覺得不舒適？在什么溫度范圍內(nèi)，濕度對舒適感的影響可忽略不計？4－117一個假象的等溫圍合面的表面溫度，它與人體間的輻射熱交換量等于人體周圍實際的非等溫圍合面與人體間的輻射熱交換量。=4.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)平均輻射溫度

mrt

mrtMeanRadiationTemperature4－118

溫度計

溫包涂黑的薄壁銅球

軟木塞環(huán)境空氣溫度150mm黑球溫度tg風(fēng)速黑球溫度4.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)平均輻射溫度

mrt4－1194.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素作用溫度top/OT：綜合環(huán)境空氣溫度與平均輻射溫度對人體的影響ta,

a,va,

mrt,

M,Icltop,

a,va,

M,Icl可測va，m/s<0.20.2～0.60.6～1.0A0.50.60.7英國的特許建筑設(shè)備工程師學(xué)會(CIBS)1978年推薦指標(biāo)。低風(fēng)速下為：top=0.5(ta+

mrt)環(huán)境參數(shù)又稱：操作溫度4－1204.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素作用溫度top/OT：環(huán)境參數(shù)作用溫度與舒適性的關(guān)系：影響因素：v、

、Icl、M辦公室環(huán)境作用溫度與PPD之間的關(guān)系4－121單位1clo為ta=21℃、v<0.05m/s、

<50%時舒適所需衣服熱阻。1clo

=0.155m2K/W(襯衣+普通外套)人體衣著多少直接影響人體熱平衡或者人體蓄熱的多少。

1clo00.10.30.50.81.53.0在與圖中情況不同時，應(yīng)對其參數(shù)進行修正。4.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素2.服裝熱阻Icl定量4－122特性

步速3.7km/h1clo0.48clo前述Icl一般指顯熱熱阻運動時：人運動時由于人體與空氣之間存在相對流速，會降低服裝的熱阻。

Icl=0.504Icl+0.00281Vwalk–0.24坐姿熱阻：椅子給人增加0.15clo以下的熱阻濕潤服裝熱阻：服裝被汗?jié)駶櫤鬅嶙钑陆?，顯熱換熱加強，又增加了潛熱換熱，故總傳熱系數(shù)增加，總熱阻下降，詳見表4-47。4.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素2.服裝熱阻Icl4－123PMV-PPD只適用于接近熱舒適的狀態(tài)；它結(jié)合了客觀物理量與主觀量，并且得到了主客觀之間的定量關(guān)系。ISO7730：

PMV＝－0.5～＋0.5（PPD≤10%）——舒適PMV＝－1～＋1(PPD≤27%)——滿意（被“采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范”GB50019-2003引用）4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素3.熱舒適狀態(tài)下各影響因素之間的關(guān)聯(lián)PMV-PPD評價標(biāo)準發(fā)展參數(shù)熱舒適度等級溫度(℃)相對濕度(%)風(fēng)速(m/s)冬季Ⅰ級：-0.5≤PMV≤0.522~2430≤0.2Ⅱ級：-1≤PMV<-0.518~22—≤0.2夏季Ⅰ級：-0.5≤PMV≤0.524~2640~60≤0.25Ⅱ級：

0.5<PMV≤126~28≤70≤0.3GB50736-2012《民用建筑采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》4－1244.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.1PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素3.熱舒適狀態(tài)下各影響因素之間的關(guān)聯(lián)應(yīng)用調(diào)整參數(shù)獲得最經(jīng)濟而又舒適的熱環(huán)境——圖4-52～圖4-55PPV-PPD應(yīng)用評價已有建筑熱環(huán)境舒適性對民用建筑進行民意測驗→室內(nèi)熱環(huán)境舒適性評價。設(shè)計及預(yù)測應(yīng)用設(shè)計參數(shù)(ta、

a、va、

mrt、

M、Icl)→預(yù)測待建建筑室內(nèi)熱環(huán)境舒適性程度，并不斷修改參數(shù)達到ISO。4－1254.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.2空調(diào)房間引起局部熱不舒適的主要因素ANSI/ASHRAE《室內(nèi)人居熱環(huán)境標(biāo)準》55-2004：不適誘因垂直溫差地板溫度吹風(fēng)感非對稱熱輻射不滿意率＜5＜10＜20＜5可接受的局部熱不舒適感所對應(yīng)的不滿意率新概念人的舒適感不僅取決于所處的宏觀環(huán)境參數(shù)，還取決于微觀環(huán)境參數(shù)室內(nèi)環(huán)境處于舒適區(qū)范圍，但空調(diào)房間由于熱源布置、氣流布置等局部不均勻也會引起不適?！度祟惥幼岘h(huán)境條件》（ANSI/ASHRAE標(biāo)準55-2013）宏觀/整體與微觀/局部的熱濕環(huán)境評價4－1264.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.2空調(diào)房間引起局部熱不舒適的主要因素1.垂直溫差VerticalAirTemperatureDifferences<3℃PD<5%典型高度：0.1m、1.1m、1.7m4－1274.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.2空調(diào)房間引起局部熱不舒適的主要因素2.地板溫度

混凝土地板/赤腳 軟木地板/赤腳 一般地面/穿輕便鞋ASHRAE(2004)PD<10%FloorTemperature：19～29℃舒適感——腳底傳熱4－1284.5.2空調(diào)房間引起局部熱不舒適的主要因素3.吹風(fēng)感/draft——由于空氣流動引起的人體所不希望的局部降溫/不滿意率。頸部暴露在波動吹風(fēng)情況下受試者不舒適反應(yīng)0.30.5頻率(Hz)試驗平均風(fēng)速：0.3m/s受試者：16位基本概念冷-中性環(huán)境中，0.3～0.5Hz動態(tài)風(fēng)易使人產(chǎn)生吹風(fēng)感；熱-中型環(huán)境中，0.3～0.5Hz動態(tài)風(fēng)使人感到最涼爽。與環(huán)境溫度相關(guān)4－1294.5人對熱濕環(huán)境的評價4.5.2空調(diào)房間引起局部熱不舒適的主要因素3.吹風(fēng)感/draft——渦動氣流強度、因渦動氣流引起的不滿意率空氣溫度ta/℃Condition:DR=20%定量評價4－1304.5.2空調(diào)房間引起局部熱不舒適的主要因素4.非對稱熱輻射5

10

13

23

℃非對稱熱輻射溫差熱輻射時：吊頂熱輻射最難承受冷輻射時：垂直壁面引起不舒適感較大非對稱熱輻射易降低人的承受熱的能力舒適性評價PD<5%RadiationAsymmetry由于冷熱表面或者日射照射等原因，人體因處于不均勻熱輻射作用導(dǎo)致局部不適的感覺新概念環(huán)境參數(shù)不滿意率

+局部參數(shù)4－1314.5.3其他穩(wěn)態(tài)熱舒適性綜合評價參數(shù)空氣分布特性指標(biāo)ADPI——描述空調(diào)送風(fēng)引起不均勻的熱環(huán)境ASHRAE舒適標(biāo)準為：θ<-1.7→吹涼風(fēng)下限θ>1.1→吹暖風(fēng)上限有效溫差

：ADPI（GB50736-2012）：PMV-PPD啟迪人們能否采用更簡單的幾個直觀客觀物理量的綜合量來劃分舒適與否的界限——ET等系列參數(shù)的出現(xiàn)，v<0.3m/sGB50736-2012：4－1324.5.3其他穩(wěn)態(tài)熱舒適性綜合評價參數(shù)2.有效溫度及其評定熱舒適區(qū)的應(yīng)用有效溫度ET：相同感覺Cond:①③M，Icl與實際相同基礎(chǔ)對照環(huán)境②v=0~0.12m/s與PMV比較與top

比較與ADP