人机工程之室内热环境

1、1室内热环境室内热环境n主要内容核心内容与学习目的核心内容与学习目的室内、外热环境室内、外热环境传热的基础知识传热的基础知识建筑保温、防潮；建筑防热；建筑日照；建筑节能建筑保温、防潮；建筑防热；建筑日照；建筑节能2一一 室内外热环境室内外热环境n学习重点室内热环境的组成要素、影响因素、室内热环境的评价室内热环境的组成要素、影响因素、室内热环境的评价室外热环境（气候）要素室外热环境（气候）要素我国气候的特点及建筑热工气候分区我国气候的特点及建筑热工气候分区改善室内热舒适的建筑途径改善室内热舒适的建筑途径3 室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境1.1 组成要素组成要素室内气温室内气温

2、ti、室内相对湿度、室内相对湿度 i、气流速度、气流速度vi、壁面的热辐、壁面的热辐射射 I不同的要素组成不同的室内热环境不同的要素组成不同的室内热环境1.2 室内热环境的影响因素室内热环境的影响因素(a)室外的热湿作用室外的热湿作用 ( b)建筑设计及规划手段建筑设计及规划手段(c)材料及构造的热物理性能材料及构造的热物理性能 (d)室内热工设备室内热工设备4室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境1.3 人体的舒适感人体的舒适感wrcmqqqqqv人体热平衡方程：人体热平衡方程：v人体热舒适的必要条件：人体热舒适的必要条件：0qv人体得失热量人体得失热量 q的影响因素：的影响因素

3、： 室内气候四要素、人体室内气候四要素、人体 活动量（新陈代谢率活动量（新陈代谢率m）、皮肤平均温度、汗液蒸发率、）、皮肤平均温度、汗液蒸发率、 衣服的热阻衣服的热阻v人体热舒适的充分条件人体热舒适的充分条件：皮肤温度及汗液蒸发率处于：皮肤温度及汗液蒸发率处于舒适的范围，或称按正常比例散热：对流舒适的范围，或称按正常比例散热：对流25%30%，辐，辐射射45%50%，呼吸和无感蒸发，呼吸和无感蒸发25%30%。5室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境1.4 室内热环境的评价方法和标准室内热环境的评价方法和标准室内热环境标准是建筑热工设计的基本依据之一室内热环境标准是建筑热工设计的基

4、本依据之一最简单的标准是室内空气温度，如住宅冬季最简单的标准是室内空气温度，如住宅冬季18 ，夏季夏季26 。缺点：不全面缺点：不全面主要评价方法：主要评价方法： 有效温度有效温度 (Effective Temperature, ET*) 热应力指标热应力指标 (Heat Stress Index, HSI) 预测热感觉指数（预测热感觉指数（PMV-PPD指标）指标）6室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境有效温度有效温度(Effective Effective TemperatureTemperature ET)由由Houghton,Yaglou等等人于人于1923年提出年提出表

5、征室内气温、湿度及气表征室内气温、湿度及气流速度三者对人体综合作流速度三者对人体综合作用的一种主观评价指标用的一种主观评价指标未考虑辐射的影响，改进未考虑辐射的影响，改进后称为后称为ET*, 1972成为成为ASHRAE的评价标准的评价标准7室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境有效温度有效温度(ET) 是室内气温，相对湿是室内气温，相对湿度和空气速度在一定度和空气速度在一定组合下的综合指标。组合下的综合指标。在数值上等于具有相在数值上等于具有相同热感觉、静止、饱同热感觉、静止、饱和（和（=100%）空气空气的温度。的温度。8室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境热应力

6、指数(HSI)9室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境热应力指数热应力指数(HSI) （Heat Strees Index)给定热环境中作用于人体的热应力等于人体所需的蒸发散热量；给定热环境中作用于人体的热应力等于人体所需的蒸发散热量；数值上等于需要的蒸发散热量与人体最大蒸发散热量之比乘以数值上等于需要的蒸发散热量与人体最大蒸发散热量之比乘以100；主要用于夏季室内热环境评价主要用于夏季室内热环境评价q w.req=q m q c q r 10 室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境预测热感觉指数(PMV-PPD)由丹麦学者由丹麦学者P.O.Fanger在在196019

7、60年代提出；年代提出；基于下列方程：基于下列方程：0),(clowskmiiiiRqtqvtfq舒适的充要条件舒适的充要条件( ,)0iiiicloqf tvm R 热平衡方程热平衡方程实际环境的舒适度实际环境的舒适度( ,)iiiicloPMVf tvm RPMV-3-2-10123热感觉很冷冷稍冷舒适稍热热很热11室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境预测热感觉指数(PMV-PPD)12 室内外热环境室内外热环境 人体在环境中感到热舒适的充分条件，必须使人体的皮人体在环境中感到热舒适的充分条件，必须使人体的皮肤温度肤温度tsktsk处于舒适的温度范围，而且肌体的蒸发率也应处处

8、于舒适的温度范围，而且肌体的蒸发率也应处于舒适范围内。于舒适范围内。 该方程比较全面合理地表达了人体热感与该方程比较全面合理地表达了人体热感与上述上述6 6个参数的定量关系，从而建立起个参数的定量关系，从而建立起PMVPMV指标系统，把指标系统，把PMVPMV值按人的热感觉分成值按人的热感觉分成7 7个等级。个等级。 13室内外热环境室内外热环境n1 室内热环境室内热环境预测热感觉指数(PMV-PPD) 最为全面的评最为全面的评价方式，广为价方式，广为采用采用 尽管尽管PMV=0，仍有仍有 5%的人的人感觉不舒适感觉不舒适 ISO推荐推荐-0.50.5为热舒为热舒适环境适环境14 室内外热环境

9、室内外热环境n2 室内热环境的影响因素室内热环境的影响因素2.1 室外气候因素室外气候因素15室内外热环境室内外热环境（二）大气温度（二）大气温度1.气温。指距地面气温。指距地面1.5m处百叶箱内的空气温度。处百叶箱内的空气温度。2.变化规律变化规律（1）年变化规律。由地球围绕太阳公转引起，形成一年）年变化规律。由地球围绕太阳公转引起，形成一年四季气温变化，北半球最高气温出现在四季气温变化，北半球最高气温出现在7月（大陆）或月（大陆）或8月（沿海、岛屿），最低气温出现在月（沿海、岛屿），最低气温出现在1月或月或2月。月。（2）日变化规律。由地球自转引起。日最低气温出现在）日变化规律。由地球自转

10、引起。日最低气温出现在6：007：00左右。日最高气温出现在左右。日最高气温出现在14：00左右。左右。16室内外热环境室内外热环境（三）空气湿度（三）空气湿度1.湿度：空气中水蒸气的含量。可用绝对湿度湿度：空气中水蒸气的含量。可用绝对湿度或相对湿度表示，通常使用相或相对湿度表示，通常使用相 对湿度表示对湿度表示空气的湿度。空气的湿度。2.变化规律变化规律（1）年变化规律）年变化规律:最热月绝对湿度最大，最最热月绝对湿度最大，最冷月绝对湿度最小。冷月绝对湿度最小。（2）日变化规律）日变化规律:晴天时，日相对湿度最大晴天时，日相对湿度最大值出现在值出现在4：005：00，日相对湿日相对湿 度最小

11、度最小值出现在值出现在13：00 15：00。17室内外热环境室内外热环境18室内外热环境室内外热环境19室内外热环境室内外热环境20室内外热环境室内外热环境n福建省气候分区福建省气候分区21室内外热环境室内外热环境n4 改善室内热环境的建筑途径改善室内热环境的建筑途径4.1太阳辐射热的利用与调节（1 1）窗口设计）窗口设计夏热冬冷地区夏热冬冷地区:居住建筑的外墙面积不应过大，各朝向的窗居住建筑的外墙面积不应过大，各朝向的窗墙面积比，北向不应大于墙面积比，北向不应大于0.450.45；东、西向不应大于；东、西向不应大于0.300.30；南向不应大于南向不应大于0.500.50。（2 2）透射体

12、设计）透射体设计（3 3）被动式太阳能建筑）被动式太阳能建筑22室内外热环境室内外热环境n4 改善室内热环境的建筑途径改善室内热环境的建筑途径4.1太阳辐射热的利用与调节（3）被动式太阳能建筑（被动式太阳能建筑（Passive solar house) 以墙、地板、屋盖等为主体，组成吸热、储以墙、地板、屋盖等为主体，组成吸热、储存、控制与分配太阳能的系统。不用机械力量而存、控制与分配太阳能的系统。不用机械力量而靠对流、传导、辐射等传热机制吸收、蓄存、释靠对流、传导、辐射等传热机制吸收、蓄存、释放太阳能的建筑。放太阳能的建筑。23室内外热环境室内外热环境n4 改善室内热环境的建筑途径改善室内热环

13、境的建筑途径4.1太阳辐射热的利用与调节（4）太阳房（太阳房（ solar house)n太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。把房屋看作太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。把房屋看作一个集热器，通过建筑设计把高效一个集热器，通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、隔热材料、透光材料、储能材料储能材料等有机地集成在一起，使房屋尽可能多地吸收等有机地集成在一起，使房屋尽可能多地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的。并保存太阳能，达到房屋采暖目的。 24室内外热环境室内外热环境n4 改善室内热环境的建筑途径改善室内热环境的建筑途径4.1太阳辐射热的利用与调节（4）太阳房（太阳房（ solar hou

14、se) 太阳房可以节约太阳房可以节约75759090的能耗，并具有良好的能耗，并具有良好的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术的重要方面。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领的重要方面。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领先地位，特别是在先地位，特别是在玻璃涂层、窗技术、透明隔热材玻璃涂层、窗技术、透明隔热材料料等方面居世界领先地位。等方面居世界领先地位。 25室内外热环境室内外热环境 4.2 优化围护结构性能 1)1)保温性能保温性能 在采暖建筑中，围护结构应有足够的保温性能。这不仅是保证在采暖建筑中，围护结构应有足够的保温性能。这不仅是保证室内热环

15、境的要求，同时对建筑节能亦具有重要意义。室内热环境的要求，同时对建筑节能亦具有重要意义。 2)2)隔热性能隔热性能 在夏季需要防热的地区，围护结构应具有足够的隔热性能，对在夏季需要防热的地区，围护结构应具有足够的隔热性能，对于屋顶、西墙和东墙，更应特别重视。于屋顶、西墙和东墙，更应特别重视。 3)3)防潮性能防潮性能 无论是从室内环境的要求，还是从围护结构的性能和耐久性考无论是从室内环境的要求，还是从围护结构的性能和耐久性考虑，围护结构防潮都是重要的。由于引起围护结构受潮湿有多方面虑，围护结构防潮都是重要的。由于引起围护结构受潮湿有多方面的原因，因此，防潮措施必须有的放矢。本课程涉及到的仅是热

16、物的原因，因此，防潮措施必须有的放矢。本课程涉及到的仅是热物理性能的潮湿问题。理性能的潮湿问题。26室内外热环境室内外热环境n4 改善室内热环境的建筑途径改善室内热环境的建筑途径 4.3 自然通风 为了保持室内空气的清新，排除室内产生的不洁气体、为了保持室内空气的清新，排除室内产生的不洁气体、物质、烟尘、湿汽与热空气，通风换气是必不可少的。就物质、烟尘、湿汽与热空气，通风换气是必不可少的。就炎热地区防热而言，不仅应有一定的通风量，还应使空气炎热地区防热而言，不仅应有一定的通风量，还应使空气具有适当的流速。但通风的前提条件是室外空气的品质具有适当的流速。但通风的前提条件是室外空气的品质( (包包括温、湿度等括温、湿度等) )，都应优于室内空气才有意义，才能有助于，都应优于室内空气才有意义，才能有助于改善室内环境。改善室内环境。 27室内外热环境室内外热环境n4 改善室内热环境的建筑途径改善室内热环境的建筑途径 4.4 绿化 植物对人体的影响，除心理因素和美化环境外，还具有增加氧气、植物对人体的影响，除心理因素和美化环境外，还具有增加氧气、清洁空气、调节水分和湿度、降低噪声干扰等多种作用。特别是植物清洁空气、调节水分和湿度、降低噪声干扰等多种作用。特别是植物通过光合作用吸收太阳辐射热，茂密的簇叶能有效