《建筑环境与能源应用工程专业综合实验》 教案 7-20 7.4.2室内环境参数测定实验

室内环境参数测定实验目的①了解室内热环境、声光环境、空气质量的测试内容和方法，掌握通风干湿球温度计、温湿度自记仪、热球风速仪、空气微粒测试仪等相关仪器的使用方法。②锻炼设计测试方案、仪器操作、测试分析的实践能力。③通过对测试数据的分析和评价，加深对室内热湿环境、声光环境、空气质量影响因素和改善方法的理解，提高分析和解决实际问题的能力。实验原理室内热环境测试室内热环境测试包括空气温度、空气相对湿度、空气流速、黑球温度等基本参数的测试。当采用通风干湿球温度计测试时，某测点逐时刻相对湿度可按下列公式计算： （1） （2） （3）式中，——某测点的注释空气相对湿度，%；——该测点某时刻的空气干球温度，℃；——该测点某时刻的空气湿球温度，℃；——对应于的饱和水蒸气压力，Pa；——对应于的饱和水蒸气压力，Pa；A——温度计系数，取0.000677；B——测试时的大气压，Pa。通过热环境测试，可分析室内平均温度、室内平均相对湿度、室内空气流速、室内垂直温差、平均辐射温度、体感温度。①房间垂直温差按以下公式计算： （4）式中，——房间的头脚垂直空气温差，℃；——房间头部测试高度的空气干球温度，℃，坐姿状态为1.1m处温度，站姿状态为1.7m处温度；——房间脚踝测试高度的空气干球温度，℃，一般取0.1米处温度。（2）试验采用黑球法测试室内平均辐射温度，可按以下公式计算： （5）（6）式中，trtg——该测点某时刻的黑球温度，℃；ta——该测点某时刻的空气干球温度，℃；εgD——黑球直径，m。③体感温度是具有黑色表面的封闭环境的平均温度，综合了对流换热和辐射换热的影响，更真实的反应人的感受到的温度。当空气流速小于0.2m/s或者平均辐射温度与空气温度差小于4℃时，体感温度可近似等于平均辐射温度与空气温度的加权平均值，并应按下式计算： to=A式中，totatrA——系数，详见REF_Ref29290\h表1所示。表1系数取值空气流速(m/s)＜0.20.2~0.60.6~1.0A0.50.60.7声光环境测试室内声光环境测试一般包括室内噪声和照度的测试。照度均匀度是指最小照度与平均照度的比值。照度应逐渐变化。作业区域应当尽可能被均匀照亮。作业区照度均匀度应不低于0.7，紧邻区域照度均匀度应不低于0.5。空气质量测试室内空气质量测试包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲醛（HCHO）、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）等物质的浓度测试，本实验主要对二氧化碳（CO2）、甲醛（HCHO）、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）进行测试。有害气体体积浓度C（ppm=mL/m3）与质量浓度Y（mg/m3）可按以下公式换算： Y=C∙M/22.4 （8）式中，M——气体分子的摩尔数。实验装置根据实验测试内容，实验主要采用以下仪器设备进行测试。①通风干湿球温度计；②温湿度自记仪；③热球风速仪；④黑球温度计；⑤照度计；⑥声级计；⑦甲醛快速检测仪；⑧空气质量测试仪(CO2浓度测定）；⑨空气微粒测试仪。实验步骤及方法确定实验场地及测试方案每小组根据实验目的与要求，选取校园内一处室内环境作为测试场所，制定测试方案，经老师审阅可行后开展实验。室内热环境测试①建筑室内热环境测试，应在被测环境的主动和被动热环境调节手段、室内人员和主要发热设备处于正常工作状态时进行。②测点应布置在距外墙表面或冷热源（风口）大于0.5m。③通风干湿球温度计的湿球温度计温包上包裹蒸馏水充分浸湿的纱布，将通风干湿球温度计悬挂在测试位置，转动机械通风装置发条带动空气气流从温度计底部通过，在测试过程应保证持续有满足说明书要求的风速。实验中通风干湿球温度计测试数据用于与温湿度自记仪测试数据做对比，可固定在房间中心位置，高1.1m处进行测试，每20min读取一次数据，共读取3次。④将黑球温度计放置在测试位置上，按仪器电源键，启动仪器。黑球温度计响应时间一般为20-30min，不宜短时间不断更换位置，故可放置在房间中心位置，高1.1m处进行测试，每20min读取一次数据，共读取3次。黑球温度测试时，应避免测点附近人员或其他测试仪器产生的风速或辐射热干扰。以所有测试值的平均值作为室内黑球温度。⑤温湿度自记仪和热球风速仪按以下方式布点测试：a.当房间为四边形房间时，测点水平布置：Ⅰ.室内面积不足16㎡，应测室内中央1点；室内面积16㎡及以上且不足30㎡应测2点（房间对角三等分点）；Ⅱ.室内面积30㎡以上且不足60㎡应测3点（房间对角线四等点），如REF_Ref7531\h图1（a）所示；Ⅲ.室内面积60㎡及以上且不足100㎡应该测5点（二对角线四等分，梅花型设点）；Ⅳ.室内面积100㎡及以上，每增加50㎡应该增加1个测点（均匀布置），如REF_Ref7531\h图1（b）所示。b.当房间为异型时，测点水平布置：Ⅰ.当房间面积小于16m2时，应在房间平面的最大内接圆圆心处布点；Ⅱ.当房间面积大于等于16m2但小于30m2时，应取房间平面最大内接圆圆心与房间角部连线中最长的且夹角不小于90°的2条连线作为布点定位线，并应在该圆心及2条定位线的2等分点处布点，如REF_Ref7531\h图1（c）所示；Ⅲ.当房间面积大于等于30m2时，应取房间平面最大内接圆圆心与房间角部连线中最长的且夹角不小于90°的2条连线作为布点定位线，并应在该圆心及2条定位线的3等分点处布点。图1房间测点示意图c.测点的高度布置Ⅰ.本实验中，默认房间环境的基本参数分布均匀。温度、相对湿度和风速测试可以根据房间功能属性，选择坐姿状态测试或站姿状态测试。坐姿状态测点高度应距离地面0.6m，站姿状态测点高度应距离地面1.1m。Ⅱ.计算空气垂直温度差，坐姿时应分别测量距离地面0.1m（脚踝）和1.1m（头部）处的空气温度，站姿时，应分别测量距离地面0.1m（脚踝）和1.7m（头部）处的空气温度。⑥实验前电脑安装温湿度自记仪配套软件，通过软件启动温湿度自记仪，仪器可自动监测和实时显示测试位置的空气干球温度、空气相对湿度。每10min记录一次数据，读取6次。以某一高度的所有干球温度测试值的平均值作为该高度的空气干球温度。以所有干球温度测试值的平均值作为房间空气干球温度，以多有相对湿度测试值的平均值作为房间的空气相对湿度。⑦按热球风速仪电源键，启动设备，查看仪器初始读数是否为0。为0则说明仪器测试数据无偏移，可正常使用。按仪器说明书操作，拉伸热球风速仪测试杆，使传感探头外露。风速测试应避免人员或其他测试仪器对测点附近的气流产生干扰。每个位置连续读取6个数据。以所有风速测试值的平均值作为房间气流速度。室内声光环境测试①测量室内噪声时，应无人（测试人员除外）并应在关闭门窗情况下进行。②噪声测试按以下要求确定测点：a.测点距地面的高度应为1.2m~1.6m，距房间内各反射面的距离应大于等于1.0m，各测点之间的距离应大于等于1.5m，测点距房间内噪声源的离应大于等于1.5m。b.面积小于30㎡的房间，在被测内选取1个测点，应位于房间中央；对于面积大于等于30㎡、小于100㎡的房间，选取选取3个测点，均匀分布在房间长方向的中心线上，平面为正形时测点应均匀与窗面积最大的墙面平行的中心线上；对于面积大等100㎡的房间，可根据具体情况优化选取能代表该区域室内噪声水平的测点及数量。③测试方法a.对于稳态噪声，在各测点处量对于稳态噪声，在各测点处量5s~10s的等效（连续A计权）声级，每个测点量3次，并将各测点的所有量值进行能量平均计算。b.对于声级随时间变化较复杂的持续非稳态噪，在各测点处量10min的等效（连续A计权）声级。将各测点的所有量值进行能量平均计算。c.对于间歇性非稳态噪声，测量源密集发20min的等效（连续A计权）声级。d.当建筑物内部的电梯是影响室噪声级主要源时，测当建筑物内部的电梯是影响室噪声级主要源时，测量应在电梯正常运行时进行。④可将各测点的所有量值进行能平均计算作为环境噪声测试结果。⑤照度测试的测定面高度为地面以上1m~1.5m。取房间每边中点和室中心点5个测点进行测试。以所有照度测定值的算术平均值作为室内平均照度。室内空气质量测试（1）甲醛测定①取房间对角线3个等分点作为水平测试位置，每个位置纵向取0.6和1.1两个高度，共6个采样点。②在甲醛快速检测仪的吸气口插上苯酚管，再打开电源键，然后按S键吸气，等待大约1分钟后出现读数并记录。每根苯酚管可使用5次。③测试过程应0.6m和1.1m高度点交替测试，循环测试3组数据。④以所有甲醛浓度测试值的平均值作为室内甲醛浓度。（2）CO2测定①采样点取房间中心区域1.1m处。②按室内空气质量测试仪(CO2浓度测定）电源键开启设备，仪器探头向上，等待5分钟待仪器稳定后读数，每个5min读一次数据，读取12组数据。③观察CO2浓度测试值的变化，以所有测试值平均值作为测试时段的室内CO2浓度。（3）PM10和PM2.5颗粒物浓度测定①采样点取房间内主要的人员活动区域中心位置，高度取0.6m和1.1m处。②为空气微粒测试仪安装PM10检测探头，按电源键，启动设备。每个采样点需等待5分钟待仪器稳定，每5min读一次数据，0.6m和1.1m各读取3次数据。③关闭仪器，更换PM2.5检测探头，重复②的测试方法。④以所有PM10浓度测试值的平均值作为PM10浓度，所有PM2.5浓度测试值的平均值作为PM2.5浓度。结束实验完成每项参数测试后，及时关闭仪器电源。热球风速仪应及时收缩测试杆，隐藏传感探头。实验完成后，恢复实验场地，归还仪器，进行实验测试数据计算和分析。实验数据记录及处理①请结合选取的测试场地，根据测试方案，绘制测试方案图，明确场地尺寸、各类仪器测点布置等内容。②实验原始记录和数据处理。表2通风干湿球温度和黑球温度测试数据表测定次数参数仪器通风干湿球温度计黑球温度计干球温度℃湿球温度℃相对湿度%黑球温度℃123平均值表3温湿度自记仪温度测试数据表测定次数脚踝高度各测点干球温度℃脚踝高度干球温度℃测点1测点2测点3测点4测点5……123456测定次数头部高度各测点干球温度℃头部高度干球温度℃测点1测点2测点3测点4测点5……123456室内平均干球温度℃垂直温差℃平均辐射温度℃体感温度℃表4温湿度自记仪相对湿度测试数据表测定次数各测点相对湿度%室内平均相对湿度%测点1测点2测点3测点4测点5……123456表5气流速度测试数据表测定次数各点气流速度m/s室内平均风速m/s测点1测点2测点3测点4测点5……123456测定次数参数仪器声级计照度仪声级连续A计权dB(A)勒克斯lx测点1测点2测点3测点1测点2测点3测点4测点5123室内噪声dB(A)室内平均照度lx照度均匀度表6室内声光环境测试数据表表7甲醛浓度测试数据表测定次数0.6m处各测点甲醛浓度mg/m31.1m处各测点甲醛浓度mg/m3室内甲醛平均浓度mg/m3测点1测点2测点3测点4测点5测点6123表8CO2浓度测试数据表测定次数12345