建筑热湿环境

建筑热湿环境第1页，课件共93页，创作于2023年2月建筑热湿环境

ThermalandMoistureEnvironment影响室内热环境的物理因素

Physicalfactorsaffectingindoorthermalenvironment冷负荷与热负荷及典型计算方法

Methodscalculatingcoolingloadandheatingload室内湿环境的形成

Indoormoistureenvironment人体对热湿环境的反应与评价

Reactionandevaluationofoccupantstothermalenvironment第2页，课件共93页，创作于2023年2月影响室内热环境的物理因素

Physicalfactorsaffectingindoorthermalenvironment第3页，课件共93页，创作于2023年2月影响室内热环境的物理因素

Physicalfactorsaffectingindoorthermalenvironment

太阳辐射与室外空气综合温度

Solarradiationandoutdooraircompositetemperature非透明体围护结构的热工特性

Heattransfercharacteristicsofnon-transparentenvelope半透明体围护结构的热工特性

Heattransfercharacteristicsoftransparentenvelope第4页，课件共93页，创作于2023年2月太阳辐射与室外空气综合温度

Solarradiationandoutdooraircompositetemperature第5页，课件共93页，创作于2023年2月太阳辐射与室外空气综合温度

Solarradiationandoutdooraircompositetemperature

大气透明度atmospherictransparency太阳辐射强度incidentsolarradiation太阳直射辐射强度directsolarradiation太阳散射辐射强度diffusivesolarradiation：

天空散射辐射skydiffusiveradiation、

地面反射辐射groundreflectiveradiation大气长波辐射atmosphericlong-waveradiation晚间有效辐射nighteffectiveradiation室外空气综合温度outdooraircompositetemperature第6页，课件共93页，创作于2023年2月大气透明度AtmosphericTransparency第7页，课件共93页，创作于2023年2月大气透明度AtmosphericTransparency第8页，课件共93页，创作于2023年2月大气透明度AtmosphericTransparency第9页，课件共93页，创作于2023年2月大气透明度AtmosphericTransparency第10页，课件共93页，创作于2023年2月太阳辐射强度IncidentSolarRadiation第11页，课件共93页，创作于2023年2月太阳辐射强度IncidentSolarRadiation第12页，课件共93页，创作于2023年2月太阳辐射强度IncidentSolarRadiation第13页，课件共93页，创作于2023年2月太阳辐射强度IncidentSolarRadiation第14页，课件共93页，创作于2023年2月大气长波辐射晚间有效辐射

atmosphericlong-waveradiation/nighteffectiveradiation第15页，课件共93页，创作于2023年2月室外空气综合温度outdooraircompositetemperature

第16页，课件共93页，创作于2023年2月室外空气综合温度

outdooraircompositetemperature第17页，课件共93页，创作于2023年2月室外空气综合温度

outdooraircompositetemperature第18页，课件共93页，创作于2023年2月非透明体围护结构的热工特性Heattransfercharacteristicsofnon-transparentenvelope围护结构热传导与热对流

Heatconductionandconvection围护结构表面辐射及换热特性

Heatradiation墙体稳定传热量计算

steady-stateheattransfercalculation围护结构周期性不稳定热工特性

dynamicheattransfercharacteristics第19页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构热传导与热对流

Heatconductionandconvection第20页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构热传导与热对流

Heatconductionandconvection导热系数（热导率）heatconductioncoefficient:材料的容重density湿度wetness表面对流换热系数surfaceconvectioncoefficient:c表面光滑程度surfaceroughness壁面形状和大小shapeandsize流体与壁面温度temperaturesofairandsurface主体气流速度airflowvelocity第21页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构表面辐射及换热特性

Heatradiation第22页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构表面辐射及换热特性

Heatradiation反射率reflectivity、吸收率absorptivity、透射率transmissivity、辐射率emissivity白体、黑体、灰体whitebody,blackbody,greybody第23页，课件共93页，创作于2023年2月墙体稳定传热量计算

Steady-stateheattransfercalculationofwall

第24页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构周期性不稳定热工特性

Dynamicheattransferofenvelope第25页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构周期性不稳定热工特性Dynamicheattransferofenvelope第26页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构周期性不稳定热工特性Dynamicheattransferofenvelope材料的蓄热系数thermalstoragecoefficient

反应材料的蓄热特性S，表面温度波动，蓄热材料层的衰减度Attenuation材料内部的温度衰减规律材料层的热惰性指标thermalinertiaindex反抗温度变化的能力D6：重型结构；3D<6：中型结构；D<3：轻型结构多层围护结构第27页，课件共93页，创作于2023年2月半透明围护结构的热工特性

Heattransferfeaturesoftransparentenvelope玻璃的光学特性

opticsfeaturesofglass

窗户的热工特性

heattransferfeaturesofwindow第28页，课件共93页，创作于2023年2月玻璃的光学特性

Opticsfeaturesofglass反射率reflectivity、

吸收率absorptivity、

透射率transmissivity玻璃的“温室效应”

Greenhouseeffect第29页，课件共93页，创作于2023年2月玻璃的光学特性

Opticsfeaturesofglass第30页，课件共93页，创作于2023年2月玻璃的光学特性

Opticsfeaturesofglass第31页，课件共93页，创作于2023年2月窗户的热工特性

Heattransferfeaturesofwindow

传热系数：U-factor(R-value)太阳得热系数：SHGC

(SolarHeatGainCoefficient):

Theratioofsolarheatgaintotheincidentsolarradiation直接透射进入室内的太阳辐射得热

directlytransmittedsolarheatradiation被玻璃吸收后传入室内的太阳得热

absorbedsolarradiation(thenreradiated,

conductedandconvectedintospace)

遮阳系数：SC(ShadingCoefficient)实际SHGC与标准玻璃的SHGCref之比可见光透过率：VT(VisibleTransmittance)第32页，课件共93页，创作于2023年2月第33页，课件共93页，创作于2023年2月冷负荷和热负荷及其典型计算方法

Cooling/HeatingLoadandCalculationMethods得热与负荷spaceheatgainandspacecoolingload典型计算方法calculationmethods非透明体围护结构冷负荷

loadsfromexternalwallsandroofs半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法

heatgainsandloadsfromwindows室内负荷Internalloads通风渗透负荷loadsduetoinfiltration模拟分析软件simulationtools第34页，课件共93页，创作于2023年2月得热与负荷

SpaceHeatGainandSpaceCoolingLoad得热与负荷的定义与构成

Definitionandconstitution

冷负荷形成过程

Formationofspacecoolingload

建筑蓄热特性对负荷的影响

Thermalstorageeffectofbuilding

第35页，课件共93页，创作于2023年2月得热与负荷的定义与构成

Definitionandconstitution第36页，课件共93页，创作于2023年2月得热与负荷的定义Definition得热heatgain：进入建筑物的总热量外扰作用的热量：通过围护结构进入室内（室外温湿度、太阳辐射）external内扰作用的热量：室内人员、照明、设备internal冷（热）负荷spacecoolingload：维持室内一定热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去（补充）的热量除热量heatextractionrate冷盘管负荷coolingcoilload第37页，课件共93页，创作于2023年2月得热与负荷的构成Constitution进入房间的总得热spaceheatgain：潜热latentheatgain：立即成为（湿）负荷latentload显热sensibleheatgain：以对流换热方式进入室内立即成为负荷以辐射形式进入建筑储蓄于围护结构或家具中，提高壁面温度，最终以对流形式释放到室内形成负荷，或流失到室外得热不一定等于负荷

heatgainspacecoolingload辐射得热是主要原因Radiantheatgain第38页，课件共93页，创作于2023年2月负荷形成过程

FormationofSpaceCoolingLoads

第39页，课件共93页，创作于2023年2月负荷形成过程

FormationofSpaceCoolingLoads第一蓄放热过程：室外扰量经过围护结构本体到达围护结构内表面室外综合温度的周期性特性围护结构的衰减和延迟特性第二蓄放热过程：各内表面之间的长波辐射换热一部分储存在房间各表面或家具中一部分以对流换热形式形成负荷室内负荷（照明、人员、设备）的得热仅经历第二蓄放热过程得热转变到负荷的比例与辐射在整个得热中所占比例的大小有关第40页，课件共93页，创作于2023年2月建筑蓄热特性对负荷的影响

Thermalstorageeffectofbuilding第41页，课件共93页，创作于2023年2月典型计算方法CalculationMethods研究发展Development常用计算方法calculationmethods第42页，课件共93页，创作于2023年2月研究发展Development1946年美国C.O.Mackey和L.T.Wight提出当量温差法20世纪50年代初前苏联学者提出谐波法计算围护结构冷负荷1967年加拿大D.G.Stephenson和G.P.Mitalas提出反应系数法；1971年用Z传递函数改进反应系数法，提出权系数法（weightingfactor）1975年Rudoy和Duran采用传递函数法求得一批典型建筑的冷负荷温差(CLTD)和冷负荷系数(CLF)，改进完善了冷负荷系数法；ASHRAE1977年对冷负荷系数法正式采用1992年McQuiston提出日射冷负荷系数(SCLs)第43页，课件共93页，创作于2023年2月常用计算方法CalculationMethods稳态计算Steady-state不考虑建筑物以前时刻传热过程的影响得热＝负荷

动态计算Dynamic求解围护结构的不稳定传热求解得热与负荷的转换关系第44页，课件共93页，创作于2023年2月稳态计算方法

Steady-stateloadcalculation忽略建筑受热过程的不稳定因素，将得热直接作为负荷处理围护结构传热得热：室内热源：热源散热量＝负荷不考虑建筑的蓄热作用，计算的负荷往往偏大冬季热负荷一般采用稳定计算方法第45页，课件共93页，创作于2023年2月稳态计算方法

Steady-stateloadcalculation第46页，课件共93页，创作于2023年2月动态计算方法

Dynamicloadcalculation积分变换Integraltransform谐波反应法harmonicreaction冷负荷系数法coolingloadfactors第47页，课件共93页，创作于2023年2月积分变换Integraltransform拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换前提条件：系统为线性定常系统线性定常系统的特性：可应用叠加原理对输入的扰量和输出的响应进行分解和叠加当输入扰量作用的事件改变时，输出响应的时间也发生变化，但输出响应的函数不会改变求解围护结构的不稳定传热过程边界条件的离散或分解进行傅立叶级数展开：谐波反应法离散为等时间间隔的、按时间序列分布的单元扰量：冷负荷系数法求解单元扰量的响应把单元扰量的响应进行叠加和叠加积分求和第48页，课件共93页，创作于2023年2月谐波反应法Harmonicreaction边界条件被分解为单元正弦（或余弦）波之和衰减系数和延迟时间可通过传递函数求得第49页，课件共93页，创作于2023年2月冷负荷系数法CLF房间反应系数（冷负荷权系数）：代表某时刻房间的某种得热量在其作用后诸时刻逐渐变成房间负荷的百分率Z传递函数冷负荷系数法：房间反应系数法的一种形式，直接从扰量求出房间负荷把外扰通过围护结构形成的瞬时冷负荷表述为瞬时冷负荷温差或瞬时冷负荷温度的函数第50页，课件共93页，创作于2023年2月非透明体围护结构冷负荷

loadsfromexternalwallsandroofs第51页，课件共93页，创作于2023年2月半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法Heatgainandloadofwindowsandenergyconservationmeasures半透明体围护结构得热heatgains玻璃面发展及其节能特性glassanditsenergysavingeffects降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施ECMsthroughwindowsanddoors半透明体围护结构负荷计算方法loadcalculationmethodsofwindows第52页，课件共93页，创作于2023年2月半透明体围护结构得热

Heatgainofwindows两个途径Twopathways一部分太阳辐射能量透过玻璃以短波辐射形式直接进入室内一部分太阳辐射能量被玻璃吸收后以对流和长波辐射的形式向室内和室外散热第53页，课件共93页，创作于2023年2月玻璃面发展及其节能特性

glassanditsenergysavingeffects普通透明玻璃吸热玻璃热反射玻璃Low-E玻璃中空玻璃第54页，课件共93页，创作于2023年2月降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施

glassanditsenergysavingeffects

窗玻璃的遮阳系数遮阳设施的遮阳系数通风窗、双层通风玻璃幕墙

Double-skinfacade第55页，课件共93页，创作于2023年2月外遮阳

ExteriorShading第56页，课件共93页，创作于2023年2月半透明体围护结构负荷计算方法

loadcalculationmethodsofwindows

第57页，课件共93页，创作于2023年2月室内负荷

Internalloads人体得热与负荷Occupant(Occupancy)潜热得热：立即成为负荷显热得热：存在辐射部分，不能立即成为负荷照明得热与负荷Lighting(LPD)光能热能设备得热与负荷Equipment(EPD)对流得热辐射得热第58页，课件共93页，创作于2023年2月通风渗透负荷

LoadduetoInfiltration通风渗透（无组织通风）：室内外存在压力差，在建筑门窗等开口或缝隙处发生的室内外空气流通的现象热压风压房间正压通风渗透得热（负荷）夏季：风压；有空调系统正压送风可不计通风渗透负荷冬季：风压和热压第59页，课件共93页，创作于2023年2月通风渗透负荷

LoadduetoInfiltration通风渗透风量Infiltrationairflowrate压差法缝隙法换气次数法第60页，课件共93页，创作于2023年2月模拟分析软件

SimulationToolsDOE-2ESP-rEnergyPlusDeSTTRNSYS第61页，课件共93页，创作于2023年2月室内湿环境的形成

IndoorMoisture室内湿源及其散湿量Indoormoisturesourceandmoistureproduction

墙体传湿及计算Moisturetransferofwallsandthecalculation

围护结构结露及其防治Condensationofenvelopeanditsprevention第62页，课件共93页，创作于2023年2月室内湿源及其散湿量Indoormoisturesourceandmoistureproduction湿表面散湿Moisturefromwetsurfaces热源加热的蒸发散湿：需考虑与室内空气之间的热交换自然散湿蒸汽散湿Moisturefromvapor人体散湿Moisturefromhuman第63页，课件共93页，创作于2023年2月墙体传湿及计算Moisturetransferofwallsandthecalculation第64页，课件共93页，创作于2023年2月墙体传湿及计算Moisturetransferofwallsandthecalculation第65页，课件共93页，创作于2023年2月围护结构结露及其防治Condensationofenvelopeanditsprevention表面结露Condensationonsurface使围护结构表面温度高于所处环境空气的露点温度内部冷凝Condensationinside使围护结构内部各断面水蒸气分压力低于断面温度对应的饱和水蒸气分压力热桥或冷桥heatbridge/coldbridge材料层的构造措施“难进易出”设置隔汽层设置通风间层或泄汽沟道第66页，课件共93页，创作于2023年2月人体对热湿环境的反应与评价Reactionandevaluationofoccupantstothermalenvironment

热湿环境中的人体生理学与心理学基础physiologicalandpsychologicalbasicsoccupantsinthermalenvironment人对热湿环境的评价

evaluationofthermalenvironment第67页，课件共93页，创作于2023年2月热湿环境中的人体生理学与心理学基础Physiologicalandpsychologicalbasicsoccupantsinthermalenvironment

热湿环境中的人体生理学基础physiologicalbasicsofoccupantsinthermalenvironment热湿环境中的人体心理学基础psychologicalbasicsoccupantsinthermalenvironment人体热平衡方程以及舒适性描述energybalanceequationandthermalcomfort第68页，课件共93页，创作于2023年2月热湿环境中的人体生理学基础Physiologicalbasicsofoccupantsinthermalenvironment

人体体温的生理特征

Physiologicaleffectsofbodytemperature人体热感受系统Humanthermalsensors人体的体温自调节控制系统

Humanthermoregulation人体水分蒸发的生理现象

Evaporationofhumanbody第69页，课件共93页，创作于2023年2月人体体温的生理特征

Physiologicaleffectsofbodytemperature

核心温度temperatureofcorecompartment：由人体的运动强度（代谢率）决定人体皮肤平均温度temperatureofskincompartment：各典型部位所代表的面积加权平均人体平均温度MeanBodyTemperature第70页，课件共93页，创作于2023年2月人体热感受系统

Humanthermalsensors温度感受器temperaturesensors外周perimeter：皮肤、体内粘膜、腹腔内脏skin,mucosa,viscera中枢性温度敏感神经元nervecenter：脊髓、延髓、脑干网状结构spinalcord,medulla,reticularformationofbrainstem温度感受器对动态刺激的反应reactiontodynamicstimulation热感受器hottemperaturesensors冷感受器coldtemperaturesensors人体对冷感觉的反应比热感觉的反应更灵敏moresensitivetocold第71页，课件共93页，创作于2023年2月人体的体温自调节控制系统

Humanthermoregulation

调节体温的中枢机构centralcontrolorganofbodytemperature：下丘脑hypothalamus下丘脑前部：调动散热功能下丘脑后部：抵御寒冷功能人体体温自调节bodytemperatureregulation神经调节和体液调节nerve,blood根据核心温度和平均皮肤温度判断coretemperature,meanskintemperature代谢率越高，体温设定值越高metabolicrate第72页，课件共93页，创作于2023年2月人体水分蒸发的生理现象

Evaporationofhumanbody

水分损耗moisturelosses皮肤：人体与周围空气的水蒸气压力差perspirationfromskin肺部：周围的水蒸气压力及呼吸率

respiratorylosses汗腺排汗sweating第73页，课件共93页，创作于2023年2月热湿环境中的人体心理学基础Psychologicalbasicsofoccupantsinthermalenvironment热感觉thermalsensation人对周围环境是“冷”还是“热”的主观描述

subjectivedescriptionofthermalenvironment皮肤对温度的快速变化更为敏感

skinismoresensitivetofastchangeoftemperature热感觉最初取决于皮肤温度，而后取决于核心温度thermalsensationdependsonskintemperatureatthebeginning,butlaterdependsoncoretemperature第74页，课件共93页，创作于2023年2月热湿环境中的人体心理学基础Psychologicalbasicsoccupantsinthermalenvironment

热舒适感thermalcomfort人体自身通过热平衡和感觉到的环境状况并综合起来获得是否舒适的感觉sensationofcomfortaccordingtocombinationofenergybalanceandsensedthermalenvironment取决于深部体温dependsontemperatureofcorecompartment

ISO7330：主观感觉满意的热环境为热舒适环境thermalenvironmentthatoccupantsfeelsatisfiedsubjectivelyASHRAE55-2004《ThermalEnvironmentalConditionsforHumanOccupancy》：强调主观评价thatconditionofmindthatexpressessatisfactionwiththethermalenvironment

皮肤湿润度：皮肤的实际蒸发量与同一环境中皮肤完全湿润而可能产生的最大蒸发散热量之比skinwettedness:thefractionoftheskinthatiscoveredwithwatertoaccountforobservedtotalevaporationrate第75页，课件共93页，创作于2023年2月热湿环境中的人体心理学基础Psychologicalbasicsofoccupantsinthermalenvironment热感觉与热舒适的评价Evaluationofthermalsensationandthermalcomfort贝氏标度BedfordthermalsensationscaleASHRAEthermalsensationscalePMV第76页，课件共93页，创作于2023年2月人体热平衡方程以及舒适性描述

Energybalanceequationandthermalcomfort人体热舒适感thermalcomfort人体温度bodytemperature室内热湿环境thermalenvironment：空气温度、湿度、辐射温度、风速衣着、活动量clothing,activitylevel年龄、性别、个性等age,sex,personality能使80％的人感到满意的环境就是舒适的环境80%occupantsfeelcomfortable热平衡是研究热舒适感的基础energybalanceisthebasis第77页，课件共93页，创作于2023年2月人体热平衡方程以及舒适性描述

Energybalanceequationandthermalcomfort第78页，课件共93页，创作于2023年2月人体热平衡方程Energybalanceequation基本热平衡方程basicenergybalanceequation人体热舒适thermalcomfortequation必要条件充分条件对流换热：25％30％辐射散热：45％50％呼吸和无感觉蒸发散热：25％30％第79页，课件共93页，创作于2023年2月人体能量代谢率MetabolicrateM基础代谢率BasalMetabolicRate(BMR)能量代谢率MetabolicRate(MR)1met＝58.15W/m2第80页，课件共93页，创作于2023年2月人体所做的机械功MechanicalworkW第81页，课件共93页，创作于2023年2月人体总蒸发散热量

TotalevaporativeheatlossE呼吸蒸发散热respiratoryheatloss显热散热Lres潜热散热Eres皮肤蒸发散热evaporativeheatlossfromskin无感觉汗液渗透的皮肤扩散蒸发散热naturaldiffusionEdif皮肤汗液蒸发散热evaporationofsweatEsw第82页，课件共93页，创作于2023年2月人体外表面与外界的辐射换热量RadiativeheatlossR第83页，课件共93页，创作于2023年2月人体外表面与周围环境空气的对流换热量ConvectiveheatlossC第84页，课件共93页，创作于2023年2月热舒适方程Thermalcomfortequation第85页，课件共93页，创作于2023年2月人对热湿环境的评价

EvaluationofthermalenvironmentPMV－PPD指标及其影响因素PMV-PPDindices空调房间引起局部热不舒适的主要原因mainreasonsoflocaldiscomfortinair-conditioningroom其他稳态热舒适性综合评价参数othersteady-statethermalcomfortevaluationindices第86页，课件共93