第1章 建筑热工学

1、第第1章章 室内热环境室内热环境 1 . 1 室内热环境室内热环境 本节要点：本节要点： 1.人体热平衡； 2.室内热环境因素； 3.室内热环境评价。1 . 1 室内热环境室内热环境1 . 1 . 1室内热环境组成因素室内热环境组成因素1、室内空气温度2、室内空气湿度3、室内气流速度4、室内壁面平均热辐射1 . 1 . 2 人体热平衡与热舒适人体热平衡与热舒适 人体热平衡是人体热舒适的必要条件: 产热量 = 散热量 即q=0也是人体健康基本条件。q=qmqcqr-qw w/m2qm新陈代谢产热量 w/m2qc对流散热量 w/m2qr辐射散热量 w/m2qw蒸发散热量 w/m2 人体达到热平衡时

2、, 并不一定感到舒适，只有三种散热方式以适当的比例散热: 对流 25%30% 辐射 45%50% 蒸发 25%30% 人体才会感到舒适，这就是人体热舒适的充分条件充分条件。1 . 1 . 3 人体热平衡的影响因素人体热平衡的影响因素散热方式 环境影响因素 对流 空气温度、空气流速散热 得热 散热方式 环境影响因素 辐射 壁面温度 散热 得热 散热方式 环境影响因素 蒸发: 空气湿度呼吸无感觉蒸发出汗 影响人体热平衡的因素影响人体热平衡的因素:热感觉空气温度空气流速空气湿度壁面温度新陈代谢率衣服热阻室内环境因素人体主观因素 6个因素的不同组合产生不同的热环境，各因素之间具有互补性。1 . 1 .

3、 4 室内热环境的综合评价室内热环境的综合评价1、单因素评价、单因素评价: 空气温度 空气温度 感觉 34 100%的人感到热, 42.3%的人难以忍受 3034 84%的人感到热, 14.5%的人难以忍受 2830 30%的人感到热, 但可以忍受 25 舒适 18 5%坐着的人感到冷 12 80%坐着的人感到冷, 20%活动的人感到冷 居住建筑室内舒适性标准: 夏季2628，冬季1820 可居住性标准: 夏季不高于30，冬季不低于12 2、多因素综合评价方法、多因素综合评价方法:(1) 有效温度（ET）人的状态：薄衣、走动空气温度1空气湿度1 空气温度2(有效温度)热感觉相同空气温度1 湿度

4、1空气温度空气温度2 2湿度100% 人的状态：薄衣、走动空气温度1湿度1流速1空气温度空气温度2 2湿度100% 流速0热感觉相同空气温度1空气湿度1 空气温度2(有效温度)空气流速1(2) 热应力指数（HSI） HSI=（qreq/qmax)x100 全面考虑了环境因素和主观因素的影响； 限于实验条件，适用于2050；衣着单薄的情况(3) 预计热感觉指数（PMV）人体热平衡: qm qw qc qr = 0 其中: qm 产热量 qr 辐射散热量 qc 对流散热量 qw 蒸发散热量在满足人体热平衡的范围内找出热舒适的充分条件,得到热舒适方程人体热舒适: f (t, , v, , R , m

5、) = 0热舒适指标: PMV = f (t, , v, , R , m) 影响参数: 新陈代谢率m 壁面辐射温度 空气温度t, 湿度, 流速v 衣服热阻RPMV与人的主观感觉PPD的关系(PPD: Percentage of Predict Dissatisfy) 空气温度空气湿度空气流速壁面辐射温度衣服热阻新陈代谢率 PMV 热感觉度量标尺 国际标准：国际标准：PMV=+0.5-0.5 我国标准：我国标准：PMV=+1.0-1.01 . 1 . 4 室内热环境的影响因素室内热环境的影响因素1、室外气候因素（室外热湿作用）2、室内热湿作用3、建筑规划与设计4、材料性能与构造方法5、设备措施1

6、 . 2 室外气候室外气候 本节要点：本节要点：1.气候因素: 太阳辐射、空气温度、空气湿度、风。 2.城市气候特点。1 . 2 . 1 太阳辐射太阳辐射 地表大气热过程的主要能源。 建筑设计中的日照和遮阳都是针对太阳辐射的。 光谱: 波长0.23.0m（1m=10-6m） 短波热辐射 能量: 辐射强度I，单位: W/m2 总辐射 = 直接辐射 + 散射辐射影响因素: 太阳高度角 大气透明度 云量 1 . 2 . 2 空气温度空气温度 气温是常用的气候评价指标, 也是建筑热工设计的重要指标 单位: , K（绝对温度） 季节 连续5天的日平均气温 冬季 10 夏季 22 春、秋季 10 22 升

7、温过程: 太阳辐射 地面 气温气温变化滞后:影响因素: 太阳辐射 地面状况: 地表覆盖材料, 地形 大气对流 高、低温空气混合 地面温度1 . 2 . 3 空气湿度空气湿度 空气中的水蒸汽的含量，主要来自于地表水分的蒸发1 . 2 . 4 风风 风是水平方向的气流 形成: 空气压力差 空气受热不均匀 (热压差) 高空气流: 热 冷 地面气流: 冷 热描述: 风向, 风来的方向 风速 单位: m/s风级 风速(m/s) 风名 目测标准 0 00.5 无风 缕烟直上，树叶不动 1 0.51.7 软风 缕烟一边斜，有风感 2 1.83.3 轻风 树叶沙沙响，风感明显 3 3.45.2 微风 树叶及树

8、枝动不息 4 5.37.4 和风 树木细枝动摇 5 7.59.8 清风 大枝摇动 6 9.912.4 强风 粗枝摆动，电线呼呼响 7 12.515.2 疾风 树干摇摆，大枝弯曲迎风步艰 8 15.318.2 大风 大枝摇摆，细枝折断 9 18.321.5 烈风 大枝折断，轻物移动 10 21.625.1 狂风 拔树 11 25.229 暴风 有重大损失 12 29 飓风 破坏严重，一片荒凉类型: (1) 大气环流 (2) 季风 (3) 地方风(1) 大气环流(2) 季风(海陆风)(3) 地方风1 . 2 . 5 降水降水1 . 3 建筑热工设计气候分区1 . 3 . 1 热工设计分区及设计要求

9、建筑分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒最冷月平均温度10日平均温度5的天数145必须充分满足冬季保温冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷最冷月平均温度010日平均温度5的天数90145应满足冬季保温冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷最冷月平均温度010, 最热月平均温度2530日平均温度5的天数090日平均温度25的天数40110必须满足夏季防热夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖最冷月平均温度10, 最热月平均温度2529日平均温度25的天数100200必须充分满足夏季防热夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温温和最冷月平均温度013, 最热月平均温度1825日平均温度5的

10、天数090部分地区应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热建筑热工设计气候分区 1 . 3 . 2 改善室内热环境的途径改善室内热环境的途径1、太阳能的调节与利用2、改善围护结构的热工性能（1）保温性能（2）隔热性能（3）防潮性能3、自然通风4、环境绿化1.4 城市气候和微气候 一一、城市气候特点城市气候特点 (1) 太阳直接辐射减少，散射辐射增多; 晴天减少，阴天、雾天增多; 天空透明度降低。(2) 气温偏高，出现城市热岛现象。(3) 风速减小(4) 湿度减小 城市大部分为不透水的硬化表面，降雨后水分迅速被人工排水管道排走，导致城市可供蒸发的水分少，空气湿度小。二、城市热岛对环境的影响二、城市热岛对环境的影响 (1) 形成热岛环流, 把城市边缘区工厂排放的污染带进市区。 (2) 酷热天气增多, 寒冷天气减少;空调能耗增多, 采暖能耗减少。三、城市热岛产生的原因三、城市热岛产生的原因 (1) 人为热排放 人们生产和生活以及新陈代谢中排放出来的废热。 城市输入的各