建筑热湿环境

建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment建筑环境(huánjìng)预调查2精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3“建筑室内环境调查Ⅰ”大纲（预调查）

调查目的

通过感性调查，认识室内环境的相关因素。

调查范围

商场，办公室，餐厅，住宅，教室，寝室，实验室，影剧院等。要求选择具有代表性的建筑。

调查内容

建筑的名称，地点，功能，面积，层数，人员密度……。

室内环境现状，室内环境的控制手段。

调查方式(fāngshì)

小组成员的自我主观调查。

调查方法

直观的感受。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment4“建筑(jiànzhù)室内环境调查Ⅰ”大纲（预调查）

调查内容

建筑(jiànzhù)的名称，地点，功能，面积，层数，人员密度……。

室内环境现状：热舒适性、空气品质、光环境、声环境（例）表1热舒适性调查表

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BuiltEnvironment5“建筑室内环境调查Ⅰ”大纲（预调查）

调查内容

室内环境的控制(kòngzhì)手段（需要有一定的描述）（例）表5室内环境的控制(kòngzhì)手段调查表

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BuiltEnvironment6“建筑室内环境调查Ⅰ”调查报告大纲

调查目的

调查范围

调查内容

调查方式

调查方法

调查的实施（时间、地点、调查区域等等(děnɡděnɡ)）调查结果与分析（数据、分析等）调查结论精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3以其他形式(xíngshì)进入室内的热量和湿量7空气渗透热量湿量精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.1室内(shìnèi)产热与产湿量8

室内热源包括显热热源和潜热热源显热热源散热的形式

辐射：进入墙体内表面、透过玻璃窗到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）对流：直接进入空气。显热热源辐射散热的波长特征

可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）长波辐射：人体、常温设备

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BuiltEnvironment3.3.1室内(shìnèi)产热与产湿量9室内湿源包括人员、水面、产湿设备散湿形式：直接进入空气得热往往考虑围护结构和家具的蓄热“得湿”一般不考虑“蓄湿”湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换有热源湿表面：水分被加热蒸发，向空气加入了显热和潜热，显热交换量取决于水表面积无热源湿表面：等焓过程，室内空气的显热转化为潜热蒸汽源：可仅考虑潜热交换精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.1室内(shìnèi)产热与产湿量10设备散热建筑内的设备散热量计算：

Qin1=n1n2n3N/η式中

Qin1——设备散热量，kW；

N——电动设备的安装功率，kW；n1——利用系数，电动机最大实耗功率与安装功率之比，一

般可取0.7～0.9；n2——电动机负荷系数，电动机每小时平均实耗功率与机器

设计时最大实耗功率之比，一般可取0.5，计算机取1；n3——设备的同时使用系数，电动机同时使用的安装功率与

总安装功率之比，一般由工艺设计人员提供；η——电动机效率，一般可取0.75～0.85。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.1室内(shìnèi)产热与产湿量11照明散热建筑内的照明散热量计算：

Qin2=

n4N

式中

Qin2——照明设备散热量，kW；

N——照明灯具所需功率，kW；n4——可利用自然通风散热于顶棚内时，n4=0.5～0.6。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.1室内(shìnèi)产热与产湿量12人体散热散湿见第4章。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.1室内(shìnèi)产热与产湿量13室内湿源W=1000β(Pb-Pa)FB0/B(g/s)精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.1室内(shìnèi)产热与产湿量14室内热源得热与总散湿量精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.2空气(kōngqì)渗透带来的热量与湿量15空气进入室内直接带来的热量与湿量仅考虑自然状态下的空气渗透，人为组织的自然通风与机械通风见第6章。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.2空气(kōngqì)渗透带来的热量与湿量16空气渗透量空气渗透：围护结构两侧存在压差，在此压差作用下，空气通过孔洞或缝隙进入室内。孔口出流：渗流：精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.2空气渗透(shèntòu)带来的热量与湿量17空气渗透量门窗缝隙空气渗透：通过门窗缝隙空气渗透量：精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.2空气(kōngqì)渗透带来的热量与湿量18夏季：室内外温差小，风压是主要动力冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，造成底层房间热负荷偏大。因此冬季冷风渗透往往不可忽略。空气渗透量工程应用：缝隙法、换气次数法（供热工程）缝隙法La=k·la·l换气次数法La=n·V精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.3.2空气渗透(shèntòu)带来的热量与湿量19空气渗透量带来的热量：HGinf=ρaLa(hout-hin)空气渗透量带来的湿量：Winf=ρaLa(dout-din)精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.4冷负荷(fùhè)与热负荷(fùhè)20精品资料21室内表面与空气(kōngqì)间热平衡关系示意精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment22负荷与暖通空调(kōnɡdiào)末端设备对流型空调末端设备去除的是进入到空气中的热量。

辐射型空调末端设备去除的热量是进入到空气中的热量和贮存在热表面上的热量。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment233.4.1室内环境参数(cānshù)与负荷定义室内热湿环境参数为保证房间功能的需要，室内所需要的热湿环境。空气的干球温度、空气的相对湿度。室内热湿环境参数基准值需要维持的室内热湿环境参数的数值。室内热湿环境参数精度范围允许室内热湿环境参数在其间变化的范围。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment243.4.1室内环境参数与负荷(fùhè)定义冷负荷维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。热负荷维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment253.4.2负荷(fùhè)与得热的关系

潜热得热、渗透空气得热得热立刻成为瞬时冷负荷通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、

室内显热源散热对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存在延迟。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment263.4.2负荷(fùhè)与得热的关系精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment273.4.2负荷(fùhè)与得热的关系

冷负荷与得热有关，

概念不同

不同，冷负荷≠得热量数值不等决定因素热源性质围护结构热工性能：蓄热能力如何？

房间的构造（角系数）

注意：辐射和蓄热的存在是延迟和衰减的根源！精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment283.4.3负荷的数学(shùxué)表达采用空气冷却的空调房间壁面对流换热通过非透光围护结构传到内壁面的导热量＋本壁面获得的日射得热与热源短波辐射得热＝壁面对流换热＋（本壁面向其他壁面的长波辐射－本壁面获得的热源长波辐射得热）Ql壁面对流换热精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment293.4.3负荷的数学(shùxué)表达采用空气冷却的空调房间冷负荷室内空气的热平衡关系(空气参数恒定)房间显热冷负荷＝室内热源对流得热 ＋壁面对流换热＋渗透得热精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment303.4.3负荷的数学(shùxué)表达

房间的显热冷负荷相当于几个得热与壁面热传导量之和

房间的总冷负荷导致负荷与得热产生差别的根源热源渗风玻璃窗墙体显热潜热热源渗风玻璃窗墙体精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment313.4.3负荷的数学(shùxué)表达采用辐射板冷却的空调房间冷负荷

在室内空气参数相同的情况下，采用辐射板空调的负荷比送风空调负荷大还是小？以夏季为例外围护结构的内表面温度降低

——导致室外向室内传热增加室内表面（家具、墙面）温度降低

——空调系统需要带走的热量增加结论辐射板空调的负荷偏大如果追求的是舒适性相同，哪一个负荷更大？精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment323.4.3负荷(fùhè)的数学表达室内空气参数变化时，采用“除热量”来描述需要排除的热量，即动态环境下的冷负荷：

间歇运行的空调系统在刚开机运行阶段的“启动负荷”往往比连续稳定运行时的负荷要大很多。除热量比稳态条件下多了一个空气降温需要的热量热源渗风玻璃窗墙体室温动态变化下的除热量精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.5典型(diǎnxíng)负荷计算方法33精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment34第三类边界条件：太难求解了！典型(diǎnxíng)负荷计算方法原理介绍其中内表面长波辐射：初始条件：精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment35负荷计算法当量温差法谐波分解法反应系数法谐波反应法冷负荷系数法冷负荷温差法1946USA1950sUSSR1967Canada典型负荷(fùhè)计算方法原理介绍

目的：使负荷计算能够在工程应用中实施发展：由不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的区别精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment36稳态算法不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏差大。动态(dòngtài)算法（反应系数法、谐波反应法）积分变换求解微分方程，准确但复杂计算机模拟软件DOE2(美国)、HASP(日本)、ESP(英国)DeST(清华)EnergyPlus(美国)常用的负荷求解法精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment373.5.1稳态算法(suànfǎ)

方法采用室内外瞬时温差、平均温差或当量温差，负荷与以往时刻的传热状况无关：

Q＝KFT

特点简单，可手工计算；未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大。应用条件蓄热小的轻型简易围护结构；室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment383.5.1稳态算法(suànfǎ)精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment393.5.2动态(dòngtài)算法2个问题：1是求解围护结构的不稳定传热；2是求解得热与负荷的转换关系。解决方法：对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如傅立叶变换

或拉普拉斯变换。其概念是把函数从一个域中移到另一个域中，在新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以求出解析解。然后再对求得的变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解。B域：问题容易求解对函数进行积分变换求解A域：问题难以求解对函数解进行积分逆变换获得解精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment40传递函数与输入量、输出量的关系(guānxì)3.5.2动态算法——积分变换法原理

传递函数G(s)仅由系统本身的特性决定，而与输入量、输出量无关，因此建筑的材料和形式一旦确定，就可求得其围护结构的传递函数。这样就可以通过输入量和传递函数求得输出量。

如果输入原函数是指数函数，则不需变换直接输入，即可求得解的原函数精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment413.5.2动态算法——积分变换(biànhuàn)法应用条件对于普通材料的围护结构的传热过程，在其一般温度变化的范围内，材料的物性参数变化不大，可近似看作是常数，可采用拉普拉斯变换法来求解。对于采用材料的物性参数随温度或时间有显著变化的围护结构的传热过程，就不能采用拉普拉斯变换法来求解。相变材料，Trombe'sWall(特隆布墙)精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment423.5.2动态算法——输入边界条件的处理(chǔlǐ)方法

输入边界条件的处理步骤边界条件的离散或分解；求对单元扰量的响应；把对单元扰量的响应进行叠加和叠加积分求和。

两种基于积分变换的负荷计算法：函数均采用拉普拉斯变换，边界条件的处理方法不同对边界条件进行傅立叶级数分解：谐波反应法对边界条件进行时间序列离散：反应系数法精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment43武汉市室外干球温度的全年(quánnián)变化精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment44输入边界条件的处理方法：

——傅立叶级数(jíshù)分解＝＋＋精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment45输入(shūrù)边界条件的处理方法：

——时间序列离散精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment463.5.2动态(dòngtài)算法——两种积分变换法

反应系数法(冷负荷系数法)：任何连续曲线均可离散为脉冲波之和。将外扰分解为脉冲，分别求得脉冲外扰的室内响应，再进行叠加室内负荷。对应离散系统，拉普拉斯变换转化为Z变换谐波反应法：任何一连续可导曲线均可分解为正(余)弦波之和。把外扰分解为余弦波，分别求出每个正(余)弦波外扰的室内响应，并进行叠加。二者无本质区别，仅是处理手法的不同。精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment3.5.2动态算法(suànfǎ)——冷负荷系数法47精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment48冷负荷(fùhè)系数法原理图示(1)设备使用1小时的室内负荷精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment49冷负荷系数(xìshù)法原理图示(2)设备使用2小时的室内负荷精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment50冷负荷(fùhè)系数法原理图示(3)设备使用10小时的室内负荷精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment513.5.2动态(dòngtài)算法——冷负荷系数法冷负荷系数的大小即反应了某一项因素对某时刻负荷大小的影响程度。反应系数为0~1，相当于影响为0~100%。

内外扰的处理：围护结构传热采用冷负荷温度

tcl()

日射冷负荷采用冷负荷系数Ccl()

内扰采用冷负荷系数Ccl(-0)精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment52（1）围护结构瞬变传热(chuánrè)形成的冷负荷

(a)围护结构传热冷负荷基本计算式

Qcl()=KF[

tcl()–tin]

tcl()为冷负荷温度逐时值，与围护结构类型、气象条件、朝向有关。

tcl()反映了室外空气温度、阳光辐射、建筑物蓄热等因素的综合影响。tintcl(t)Qcl(t)冷负荷温度：一个当量温度室内温度精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment53（2）外窗日射得热形成(xíngchéng)的冷负荷(b)日射冷负荷

Qcl()=FCsCnD·maxCcl()F为窗面积，D·max是日射得热因素最大值

Ccl()是冷负荷系数，与纬度、朝向有关。

Cs为玻璃遮挡系数，Cn为遮阳系数。Qcl(t)D·maxFCsCnCcl()精品资料建筑(jiànzhù)环境学

BuiltEnvironment54（3）室内热源散热量形成(xíngchéng)冷负荷

内扰冷负荷

Qcl()=Qin(0)Ccl(-