建筑热湿环境研究进展文献综述.doc

建筑热湿环境研究进展文献综述 姓名：陈丽旭 班级：z112 学号：11200138224 日期：2013.11.17 前言：近年来，中国城市高层住宅建筑得到了空前的发展。居住建筑作为建筑的一个重要组成部分和人类生存的四大要素之一，它与人们的生活息息相关，也因此得到了人类世代的关注。人们关心自身的健康状况，也就关注所生活和工作的环境质量。在建筑物内保持一个良好舒适的环境，不仅对人的健康有益，使人精神愉快，精力充沛，而且可以提高工作效率，使人更富有创造力。带中庭的高层住宅作为高层住宅的一个重要部分，研究分析其室内环境的特征，以及对舒适性的影响，具有重要的实际意义。 建筑热湿环境是衡量室内空气品质的重要指标，不仅影响着人们的舒适感，而且长期处于不适宜的热湿环境中会对人体健康造成危害。办公建筑作为国内能耗最为严重的建筑类型之一，分析其在各个季节的热湿环境现状和人员的热舒适性情况，对于指导办公建筑的节能设计改造和人们的行为节能，以及提高室内人员的工作效率有着非常重要的意义。目前关于建筑热湿环境舒适性方面的研究主要包括实验室方法和现场测试法。实验室方法主要探讨在实验室稳态条件下人体冷热感觉与各种影响参数之间的关系，而现场测试法是在动态的建筑环境条件下研究人体的热舒适性与热适应性，该方法由于在实际建筑中对人体热舒适进行调查，从而保留了受试者和建筑之间的完整性。以长沙地区办公建筑作为研究对象为例，采用现场测试法，通过现场热湿参数实测和问卷调查的方法，探讨夏季、过渡季和冬季该类型建筑室内热湿状况和人体的热舒适情况。通过对长沙气候特点和建筑特征分析，确立测试对象、测试参数与测量仪器、问卷调查。进行结果分析与讨论：办公建筑室内热湿状况、人体热舒适性分析、热舒适投票、热中性温度。得出以下结论：1）夏季办公建筑内空气平均温度和相对湿度基本满足采暖通风与空气调节设计规范（gb50019-2003）中的规定，且符合建筑节能设计的要求；冬季办公建筑内空气平均温度偏低，相对湿度较合适；过渡季室内空气平均温度和相对湿度分别为18.0和53%。2）办公建筑内人员会通过改变穿衣来适应季节的变化，以获得较好的热舒适感。全年服装热阻与室内、外空气温度具有一定的线性关系。3）通过实际调查得到夏季、过渡季和冬季办公建筑内人们平均热感觉都比较适中。热舒适投票也表明各个季节办公建筑内绝大多数人热感觉舒适，但也有很大一部分人感觉稍不舒适，感觉不舒适的人较少。4）夏季实际热中性温度与理论值非常接近，而冬季实际热中性温度要比理论值低，说明该地区人们对于环境温度的适应范围更加宽广、耐冷性更强。在我国北方地区城市住宅冬季采暖设备多采用铸铁散热器,而且,为了抑制冷风渗透对室内环境的影响,散热器一般布置在室内外窗的下方。另外,根据民用建筑热工设计规范对冬季室外计算参数确定原则所作的说明可知:所确定的冬季室外计算参数一般应保证对于不同热惰性指标的围护结构,在室内温度保持稳定,室外温度从各自的计算温度降至当地最低一个日平均温度的条件下,在围护结构内表面上引起的温降都不超过1摄氏度,内表面最低温度都不低于露点温度1。在这些设计计算中,一般都没有考虑人的生活行为、采暖方式的改变以及建筑结构或布局的多样性对室内热湿环境的影响。 进行现有民用住宅室内热湿环境的研究通常采用三种方法,即实测调查、问卷调查和数值仿真。我国冬季北方采暖地区的室内热湿环境状况,以大连市各种类型的民用住宅为例,于2001年冬季,对居住环境的热湿环境状况进行了实测调查和问卷调查。根据实测调查和问卷调查的结果,从采暖方式、运行调节方法、散热器安装位置的变化以及居住者的生活行为等,分析考察了这些因素对室内热湿环境和居住者热舒适感觉的影响。通过冬季对大连市住宅室内环境的问卷调查及选取有代表性的部分住宅进行的实测调查,分析研究了不同的采暖方式对室内热湿环境、居住者热湿感觉及生活行为的影响,得到以下结论:(1)传统散热器仍是住宅的主要采暖设备。(2)由于电热膜采暖调节方便、实行分户计量,使得居住者一般只开停留房间的电热膜采暖系统,因此室内平均温度在实测调查的住宅中最低。(3)地板采暖和电热膜采暖的用户有感到室温适中。(4)居住者的干燥感同室内相对湿度相对应,辐射采暖的室内相对湿度较散热器高,因而湿环境状况好于采暖散热器采暖的住宅。(5)多样化的采暖设备已改变了人们的生活行为,对于散热量可调的电热膜和地板采暖的用户,根据个人需要而开窗的情况多于传统的散热器的用户。(6)连续供暖以其合理的供暖机制,使室温稳定,供暖质量好,但要注意一味强调温度而使得室内温度偏高,也会使成住者感到不舒适。(7)无规则供暖住宅的居住者经过长期生理调节的作用,已经逐渐适应了低温的室内热环境。(8)在有外墙的房间,将散热器置于内墙上,将增大非对称辐射,给人带来不适的感觉。建筑热湿环境对人体舒适性也有很大的影响，因此有必要针对具体建筑或人工气候室就室内热湿环境对人体舒适性的影响进行研究。通过测试影响室内热湿环境的各种参数，通过问卷调查总结分析出室内热湿环境条件变化时人体的舒适感变化情况，从而提出一些改善室内热湿环境、提高人体热舒适性的措施。这将为今后建筑、暖通设计专家优选设计方案提供依据，从以人为本的立场出发最大可能地为人们创造健康、舒适、安全、高效的室内热湿环境。室内热湿环境（也称室内气候）由室内空气温度、湿度、风速和室内热辐射四要素综合形成，以人的热舒适程度作为评价标准。室内热湿环境质量的高低对人们的身体健康、生活水平、工作学习效率将产生重大影响。空气湿度直接影响人体皮肤表面的蒸发散热，从而影响人体的舒适感。湿度过低，人体皮肤因缺少水分而变得粗糙甚至开裂，人体的免疫系统也会受到伤害导致对疾病的抵抗力大大降低甚至丧失。室内湿度过高，不仅影响人体的舒适感，还为室内环境中的细菌、霉菌及其他微生物创造了良好的生长繁殖条件，加剧室内微生物的污染，这些微生物容易导致患上呼吸道或消化道疾病。室内空气的流动影响人体的对流换热和蒸发换热，同时也促进室内空气的更新。当室内空气流动性较低时，室内环境中的空气得不到有效的通风换气，各种有害化学物质不能及时排到室外，造成室内空气质量恶化。而且，由于室内气流小，人们在室内生活中所排出的各种微生物相对聚集于空气中或在某些角落大量增生，致使室内空气质量进一步恶化。化学性污染物和有害微生物共同作用，将损害人体健康。风速大有利于人体散热、散湿，提高热舒适度。但风速过大，也会有损健康，特别是在睡眠时，容易导致感冒。在ashrae标准55中,归纳了影响人体热舒适的6个因素,它们是:人的活动量、衣着保温程度、空气温度、空气流速、空气湿度和平均辐射照度。前四个因素为室内物理因素，后两个因素为个人因素。前四要素对人体的热平衡产生影响且在各要素间很大程度上是可以互换的，某一要素的变化所造成的影响常常可以为另一要素相应的变化所补偿。人体产热量是不可控制的，但是人体散热量受到上述六个因素的共同影响，其中最主要的是温度变量，因此热舒适性研究的主要工作是确定热舒适温度变量。通常认为空气相对湿度在30%70%之间时,对热舒适的影响不显著,可以不必考虑。但在我国南方,夏季多是高温高湿天气,在满足热舒适要求的前提下,如果能使空调系统的设定温湿度尽量接近室外参数,就可以减少冷负荷,有效地降低空调能耗。另外,室外新风的取用,也会减少空调综合症的发生,有利于人体的健康。可见,进行热湿环境下人体热反应的实验研究,不仅具有理论意义,而且具有实用意义。人体热平衡一旦被打破，人体的体温调节机构便开始起作用。人的体温调节根据其机制可以分为生理性体温调节（physiological temperature regulation）和行为性体温调节（behavior temperature regulation）两大类。生理性体温调节即通过体内体温调节系统使体温保持在相对稳定状态；行为性体温调节即通过体外调节以改变换热系数，如穿衣或有目的地利用外界能量以减轻外界环境温度对机体的生理热应激（physiological heat strain）作用，从而使体温保持在正常范围以内。当室内环境温度较高时，由散热中枢发出指令，汗腺分泌、血管扩张、增大呼吸量以增强散热；当温度较低时，人体的发热中枢发出指令，肌肉收缩、血管收缩、减小呼吸量以减少散热。体温调节机构的强度越大，人体感觉不舒适的程度越高。在一定的活动强度下，人的热感觉与人体热负荷（即人体的蓄热量）的大小有关。要使人们真正处于舒适的室内环境中，应使人体按正常比例散热，即辐射散热应占总人体散热量的45% -50%，对流散热约占25%-30%，而呼吸和无感觉蒸发散热约占25%-30%。这就要求在设计过程中充分重视室内空间质量和功能分区问题，注意室内的防热处理，充分利用有利的环境因素而防止不利的环境因素，创造舒适的室内热湿环境。防热途径有室内外环境绿化、窗户遮阳（内、外遮阳）、自然通风和外围护结构的隔热等防热措施。 个体可通过改变着衣量，开关窗户，启停室内空调采暖设备及改变温度、风速等个人行为调节（behavioral adjustment）措施来改变环境舒适度及个人热舒适感；个体还可从生理上和心理上适应某一热湿环境，生理适应（physiological adaptation）指长期暴露在热环境中人体热应力的逐渐减小的一种生理反应，它包括基因适应性和环境适应性；心理适应（psychological adaptation）指根据过去的经历和期望适时改变现在的热环境期望值。对理论上未达到舒适标准的某一热湿环境，个体换一种心态去评价和感受也许会觉得舒适。 空调设计专家们应高度重视室内气流组织，积极采纳各种新型空调方案，例如：置换式空调、工位调节、背景空调与桌面空调相结合、椅下低速送风及地板送风等等，当然某些空调方案只适合于特定的建筑类型和房间功能，设计师们应慎重选用。高层建筑物业管理人员应积极配合空调专家定量评价室内气流组织优劣，进一步对空调系统作出总体评价，并适时调查用户室内热湿环境和热舒适性情况，为今后空调设计的改进和优化提供参考。 国内外关于热湿环境对人体舒适性的影响研究非常之多，涉及的方向和内容比较广，但还是存在一些问题和不足，具体体现在以下几点：（1）热湿环境的各影响因素对人体的影响是复合的，而各因素之间又是互相影响的， 因此，我们应该把热湿环境看作一个整体，综合考虑各因素对人体的影响。（2）目前的热湿环境对人体热舒适性影响研究主要偏重于物理环境测试分析，而没有考虑人的心理、生理影响，综合考虑主客观因素。我们今后应侧重于热湿环境对人的心理、生理影响的研究，采取物理测试和问卷调查两种试验方法对室内热湿环境进行考察和分析。 （3）通过调查，目前室内热湿环境相对恶劣的建筑为大型超市、商场、影剧院、体育馆等，其原因是以上建筑空间大，人员密度大加上室内空气流通性不好，导致室内空气污浊沉闷，易引起人的抱怨。所以，以后我们应着重进行以上建筑的热湿环境对人体舒适性的影响研究，提出一些具有借鉴意义的方案和标准，以供建筑师、暖通空调工程师参考。 （4）国内气候比较特殊的地区（如夏热冬冷地区、湿热地区）的室内热湿环境对人体舒适性的影响尚无人研究。笔者依托重庆地区所特有的气候和重庆大学b区城市建设与环境工程学院优越的实验条件以及一支团结奋进的科研队伍，正在开展重庆地区的建筑热湿环境的舒适性研究，希望能提出针对湿热地区的舒适性指标。（5）建筑能耗的一大部分是用来维持室内热湿环境状况，因此，为了获得人体可以接受的舒适热湿环境，可接受状态的定义在决定建筑能耗和设计方案选择方面显得极其重要，而且各典型气候地区的舒适性标准又不尽相同，我们应加以区分，并形成标准或规范。（6）室内热湿环境包括建筑室内热湿环境和交通工具（如汽车、火车、飞机、轮船等）的内部热湿环境。目前的研究很少涉及到交通工具的室内热湿环境方向。实际上交通工具由于室内人员密度大，外围环境差等原因，其内部热湿环境极其恶劣，我们应加强这方面的研究及探讨，得出一些建设性结论以供暖通空调设计师们借鉴，并为空调系统的操作提供指导。（7）如今的热湿环境对人体舒适性影响方面的研究都不够深入，真正转化为现实生产力的科学研究并不多，所以，各研究院所和机构、各高校的专家学者应选准方向，深入研究，直到项目研究成果真正转化为影响社会经济发展的生产力为止。 结论：调节室内热湿环境可采用空调、供暖设备及一些辅助措施，如环境绿化、外围护结构保温、窗户内外遮阳、水幕玻璃外窗、房间进出口安装空气幕设施，等等。从节能的角度考虑，应尽量提高夏季空调温度，降低冬季供暖温度，但会造成室内热湿环境质量变差，容易引起室内人员的抱怨，人体的热舒适得不到保证，导致生活质量下降、工作（学习）效率降低。 随着人们生活水平的提高，人们对其生活、工作环境的要求有所改变，加之个体的生理、心理差异性，采暖通风与空气调节设计规范（gbj19-87）中的各项标准是否仍满足人们的舒适要求，是否是最节能的标准，这有待我们进一步研究商榷。因此，我们应该综合室内热湿环境质量和节能两方面，主客观全面兼顾，试验研究测试和现场问卷调查两种手段相结合，得出一套可供借鉴和参考的热湿环境能满足人体舒适性要求且耗能最低的空调、采暖标准。 从散热分析来看，出汗调节热损失和呼吸热损失是影响热舒适的两个重要因素。除了散热损失影响热舒适外，吹风