《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》 教案 7-19 7.4.1室外環(huán)境參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)

室外環(huán)境參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑倭私馐彝猸h(huán)境的測(cè)定內(nèi)容和方法，掌握太陽(yáng)能輻射觀測(cè)站、自動(dòng)氣象站、空氣質(zhì)量測(cè)試儀(NO2濃度測(cè)定）、空氣微粒測(cè)試儀、聲級(jí)計(jì)的使用方法。②鍛煉設(shè)計(jì)測(cè)試方案、儀器操作、測(cè)試分析的實(shí)踐能力。③通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，加深對(duì)室外氣象參數(shù)、空氣污染物、噪聲的認(rèn)知，通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的分析，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)原理室外氣候是建筑環(huán)境學(xué)課程中的知識(shí)點(diǎn)。地球通過(guò)地球表面對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收以及地球表面向太空的長(zhǎng)波輻射維持地球表面的熱平衡，保持地球特有的適宜人類生存的室外氣候條件。建筑室外氣候條件會(huì)通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，直接影響室內(nèi)環(huán)境。與建筑密切相關(guān)的室外氣象參數(shù)有：太陽(yáng)輻射、空氣溫度、空氣濕度、室外風(fēng)速、降雨量等。只有詳細(xì)了解室外氣象參數(shù)的變化規(guī)律，才能更好地運(yùn)用專業(yè)知識(shí)營(yíng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。太陽(yáng)輻射能是地球上熱量的基本來(lái)源。涉及建筑環(huán)境的室外氣候因素包括太陽(yáng)輻射、大氣壓力、風(fēng)、空氣溫度、空氣濕度等，這些因素都是由太陽(yáng)輻射及地球本身的物理?xiàng)l件決定的。太陽(yáng)輻射表用來(lái)測(cè)量太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，依據(jù)熱電效應(yīng)原理，感應(yīng)元件是熱電堆，即熱接點(diǎn)在感應(yīng)面上，冷接點(diǎn)位于機(jī)體內(nèi)。當(dāng)有陽(yáng)光照射時(shí)溫度升高，使冷、熱接點(diǎn)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，在線性范圍內(nèi)輸出的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)與太陽(yáng)輻照度成正比。為了減少空氣對(duì)輻射表溫度的影響，采用雙層石英玻璃罩(如總輻射表);為了防止風(fēng)、雨對(duì)輻射輸出的影響及保護(hù)感應(yīng)面，采用聚乙烯薄膜罩(如凈輻射表)。自動(dòng)氣象站通過(guò)各類傳感器測(cè)量室外風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫度、空氣濕度、大氣壓力、全輻射、紫外輻射和降雨量等氣象數(shù)據(jù)。環(huán)境空氣污染物是室內(nèi)污染物的來(lái)源之一，是影響人體健康的重要因素。環(huán)境空氣污染物監(jiān)測(cè)參數(shù)主要有環(huán)境空氣中的二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）等污染物。國(guó)家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095）將環(huán)境空氣功能區(qū)分為兩類，并對(duì)各類不同功能區(qū)各類污染物濃度限值進(jìn)行規(guī)定。空氣質(zhì)量測(cè)試儀是一種測(cè)試室內(nèi)外環(huán)境空氣化學(xué)污染物濃度的數(shù)字式儀表，根據(jù)測(cè)試物不同，有測(cè)試CO2濃度、CO濃度、NO2濃度、NO濃度等不同類型?？諝馕⒘y(cè)試儀是一種測(cè)試室內(nèi)外環(huán)境空氣不同粒徑顆粒物濃度的數(shù)字式儀表，根據(jù)測(cè)定顆粒物粒徑選用不同的測(cè)試探頭。有害氣體體積濃度C（ppm=mL/m3）與質(zhì)量濃度Y（mg/m3）可按以下公式換算：Y=C?M/22.4（mg/m3）式中，M——?dú)怏w分子的摩爾數(shù)。噪聲是環(huán)境污染源之一，長(zhǎng)期身處在高噪聲環(huán)境，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。國(guó)家《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096）將聲環(huán)境功能區(qū)分為五種類，并對(duì)其噪聲限值進(jìn)行規(guī)定。一般使用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)裝置太陽(yáng)能輻射觀測(cè)站太陽(yáng)能輻射觀測(cè)站一般有5塊輻射表，分別為T(mén)BQ1總輻射表、TBB1凈輻射表、TBS2直接輻射表、TBQ2反射輻射表、TBD1散射輻射表。每個(gè)輻射表外接至主機(jī)記錄儀相應(yīng)的通道上，分別用于測(cè)量太陽(yáng)總輻射、凈輻射、直接輻射、反射輻射、散射輻射。此外，部分太陽(yáng)輻射觀測(cè)站可以測(cè)量紫外輻射、光譜輻射、分光譜輻射及光合有效輻射參數(shù)。記錄儀每個(gè)通道上均顯示各輻射量的瞬時(shí)值（單位為W/m2)、累計(jì)值（單位為MJ/m2)。自動(dòng)氣象站自動(dòng)氣象站系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，用于測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫度、空氣濕度、大氣壓力、降雨量、全輻射、紫外輻射等各類氣象數(shù)據(jù)。其系統(tǒng)測(cè)量精度高，數(shù)據(jù)容量大，遙測(cè)距離遠(yuǎn)，可靠性高。安襲時(shí)必須在斷電狀態(tài)下連接各接口，確認(rèn)無(wú)誤后再通電?？諝赓|(zhì)量測(cè)試儀(NO2濃度測(cè)定）和空氣微粒測(cè)試儀本實(shí)驗(yàn)空氣污染物測(cè)定使用空氣質(zhì)量測(cè)試儀(NO2濃度測(cè)定）和空氣微粒測(cè)試儀進(jìn)行NO2、可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）的濃度測(cè)定。噪聲使用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)步驟及方法確定實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及測(cè)試方案每小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求，選取一處室外場(chǎng)地作為測(cè)試場(chǎng)所，制定測(cè)試方案，經(jīng)老師審閱可行后開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。太陽(yáng)能輻射觀測(cè)站測(cè)試①按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)將太陽(yáng)能輻射觀測(cè)站放置固定在合適位置上，把所有的輻射表保護(hù)蓋擰下來(lái)，打開(kāi)主機(jī)箱門(mén)，分別接通主機(jī)的電源。②接通直接輻射表自動(dòng)跟蹤控制器的電源，調(diào)節(jié)太陽(yáng)傾角，同時(shí)按控制箱內(nèi)的說(shuō)明調(diào)節(jié)光筒的方向，使陽(yáng)光透過(guò)光簡(jiǎn)上部邊緣的小孔，形成的小光點(diǎn)正好照到下部邊緣的心上，這時(shí)光簡(jiǎn)就對(duì)準(zhǔn)了太陽(yáng)，并使其自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。③每隔5~10min從記錄儀中分別記錄太陽(yáng)輻射強(qiáng)度數(shù)值，共測(cè)6組數(shù)據(jù)。儀器自動(dòng)記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后導(dǎo)出數(shù)據(jù)。自動(dòng)氣象站測(cè)試①按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)將自動(dòng)氣象站放置固定在合適位置上，并連接安裝自動(dòng)氣象站各測(cè)試模塊（風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、大氣溫度傳感器、大氣壓力傳感器、大氣相對(duì)濕度傳感器、降雨量傳感器、總輻射傳感器、紫外線輻射傳感器），接通主機(jī)的電源。②每隔5~10min從記錄儀中分別記錄室外氣象參數(shù)（大氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、總輻射等）數(shù)據(jù)，共測(cè)6組數(shù)據(jù)。儀器自動(dòng)記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后導(dǎo)出數(shù)據(jù)?？諝馕廴疚餃y(cè)試（1）NO2濃度測(cè)定①根據(jù)測(cè)試場(chǎng)地大小，確定一個(gè)或多個(gè)均勻分布的測(cè)試位置。②按室內(nèi)空氣質(zhì)量測(cè)試儀(NO2濃度測(cè)定）電源鍵開(kāi)啟設(shè)備，儀器探頭向上，等待5分鐘待儀器穩(wěn)定后讀數(shù)，每個(gè)5min讀一次數(shù)據(jù)，每個(gè)位置讀取3組數(shù)據(jù)。③以所有NO2濃度測(cè)試值的平均值作為室外NO2濃度。（2）PM10和PM2.5顆粒物濃度測(cè)定①根據(jù)測(cè)試場(chǎng)地大小，確定一個(gè)或多個(gè)均勻分布的測(cè)試位置，高度取1.7m處。②為空氣微粒測(cè)試儀安裝PM10檢測(cè)探頭，按電源鍵，啟動(dòng)設(shè)備。每個(gè)采樣點(diǎn)需等待5分鐘待儀器穩(wěn)定，每5min讀一次數(shù)據(jù)，每個(gè)位置讀取3次數(shù)據(jù)。③關(guān)閉儀器，更換PM2.5檢測(cè)探頭，重復(fù)②的測(cè)試方法。④以所有PM10濃度測(cè)試值的平均值作為室外PM10濃度，所有PM2.5濃度測(cè)試值的平均值作為室外PM2.5濃度。噪聲測(cè)試①根據(jù)測(cè)試場(chǎng)所面積和噪聲分布情況，確定一個(gè)或多個(gè)測(cè)試位置進(jìn)行測(cè)試。戶外噪聲測(cè)量時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡可能在離任何反射物（除地面）至少3.5m外測(cè)量，離地面的高度大于1.2m以上，必要而有可能時(shí)置于高層建筑上，以擴(kuò)大可監(jiān)測(cè)的地域范圍。但每次測(cè)量其位置、高度保持不變。建筑物戶外測(cè)量時(shí)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)距墻壁或窗戶1m處，距地面高度1.2m以上。②在測(cè)試位置上，按聲級(jí)計(jì)電源鍵，啟動(dòng)儀器，調(diào)節(jié)噪聲測(cè)定范圍，使環(huán)境測(cè)試噪聲在聲級(jí)計(jì)的噪聲測(cè)定范圍內(nèi)。③受固定噪聲源的噪聲影響是，穩(wěn)態(tài)噪聲測(cè)量1min的等效聲級(jí)Leq；非穩(wěn)態(tài)噪聲測(cè)量整個(gè)測(cè)試時(shí)段的等效聲級(jí)Leq。④受交通噪聲源的噪聲影響，測(cè)量不低于平均運(yùn)行密度的20min等效聲級(jí)Leq。⑤受突發(fā)噪聲的影響，應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量時(shí)段內(nèi)的最大聲級(jí)Lmax。結(jié)束試驗(yàn)①蓋上各輻射表的保護(hù)蓋，斷開(kāi)太陽(yáng)能輻射觀測(cè)站和自動(dòng)氣象站電源，關(guān)好主機(jī)箱門(mén)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)。②及時(shí)關(guān)閉空氣質(zhì)量測(cè)試儀（NO2濃度測(cè)定）、空氣微粒測(cè)試儀、聲級(jí)計(jì)電源，整理記錄的測(cè)試數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理①請(qǐng)結(jié)合選取的測(cè)試場(chǎng)地，根據(jù)測(cè)試方案，繪制測(cè)試方案圖，明確場(chǎng)地平面、各類儀器測(cè)點(diǎn)布置等內(nèi)容。②實(shí)驗(yàn)原始記錄和數(shù)據(jù)處理。表1太陽(yáng)能輻射觀測(cè)站測(cè)試記錄表項(xiàng)目輻射量測(cè)定次數(shù)123……瞬時(shí)值W/㎡累計(jì)值W/㎡瞬時(shí)值W/㎡累計(jì)值W/㎡瞬時(shí)值W/㎡累計(jì)值W/㎡總輻射表散射輻射表直接輻射表反射輻射表凈輻射表記錄時(shí)間表2自動(dòng)氣象站氣象測(cè)試記錄表測(cè)定次數(shù)測(cè)定時(shí)間溫度℃相對(duì)濕度%大氣壓力Pa風(fēng)速m/s風(fēng)向度總輻射照度W/㎡紫外輻射照度W/㎡雨量mm總輻射量累計(jì)值MJ/m2紫外輻射量累計(jì)值MJ/m2123456表3空氣污染物濃度測(cè)試數(shù)據(jù)表測(cè)定次數(shù)類型NO2濃度mg/m3PM10濃度mg/m3PM2.5濃度mg/m3測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3……測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3……測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)