【正文】 4－ 1 第 4章 建筑熱濕環(huán)境 主線： 1。建筑物理因素 ——熱濕環(huán)境的形成 2。影響因素對(duì)熱濕環(huán)境的定量影響 ——負(fù)荷計(jì)算 3。人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng) ——室內(nèi)熱濕環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 4。從人體生理學(xué)、心理學(xué) ——熱濕環(huán)境的評(píng)價(jià) ——是建筑環(huán)境中最重要的部分 4－ 2 建筑熱濕環(huán)境 知識(shí)框架 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能 生理學(xué)基礎(chǔ) 心理學(xué)基礎(chǔ) 建筑熱濕環(huán)境 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽(yáng)輻射與綜合溫度 濕環(huán)境 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能 穩(wěn)定特性 非穩(wěn)定特性 冷負(fù)荷形成及 計(jì)算方法 人體生理學(xué)和心理學(xué) 冬 圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷 空氣滲透負(fù)荷 光學(xué)特性 PMVPPD法 局部不舒適感 其他穩(wěn)定評(píng)價(jià) 熱舒適性方程 穩(wěn)定計(jì)算方法 諧波反應(yīng)法 冷負(fù)荷系數(shù)法 夏 人 ,照明 ,設(shè)備 得熱負(fù)荷概念 濕量計(jì)算 冷凝校驗(yàn) 結(jié)露防治 溫態(tài)環(huán)境 動(dòng)態(tài)環(huán)境 過(guò)度環(huán)境 熱濕環(huán)境 評(píng)價(jià) 4－ 3 1 3 4 5 5 5 5 9 7 1 3 2 2 6 8 1—?dú)鉁? 2—太陽(yáng)輻射 3—室外空氣綜合溫度 4—熱空氣交換 5—建筑內(nèi)表面輻射 6—人體輻射換熱 7—人體對(duì)流換熱 8—人體蒸發(fā)散熱 9—室內(nèi)熱源 ? 室內(nèi)熱濕環(huán)境的形成 第 4章 建筑熱濕環(huán)境 4－ 4 基本概念 A: 室外氣象條件 ——外擾 B: 室內(nèi)發(fā)熱 /濕 /塵量 ——內(nèi)擾 (照明 、 設(shè)備 、 人體 、 散濕 ) C: 空調(diào)方式 ——廣義外擾 ◎ 外擾作用方式： ① 熱交換： 太陽(yáng)輻射 (透明 /半透明體 ) 、 熱傳導(dǎo) (圍護(hù)結(jié)構(gòu) )/（ 對(duì)流＋輻射 ） ② 空氣交換 ：空氣滲透 、 空調(diào)送風(fēng) ◎ 內(nèi)擾作用方式： ① 輻射 ② 對(duì)流 ③ 蒸發(fā) ★ 空氣狀態(tài)參數(shù) 變化的途徑： ① 對(duì)流 ② 空氣直接混合 ③ 蒸發(fā) 熱 ,濕 ,塵源 Vi,Ii,di,?i Vo,Io,do,?o tw Q W G Pqw Pqn I 墻體傳熱 /濕性能 ——影響內(nèi) /外擾對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境的作用 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 4－ 5 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 Z,Z,Z, ?III CS 、?建筑表面的輻射作用 直射： IN 散射： S,S,S, ?III CS 、?地面反射： ID 天空散射： IS 太陽(yáng)輻射 I0 大氣輻射 Iy 建筑表面接受的輻射 ，朝向，云層狀況等）， qay ( PtfI ?建筑表面的氣溫作用 綜合溫度 朝向）， ,)( GS,SZ,S, ?III S ?? ?4－ 6 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 mN PII ?? 0法線直射強(qiáng)度： P——大氣透明度（反應(yīng)大氣污染、水蒸氣等顆粒對(duì)日射的衰減） m——大氣質(zhì)量（反應(yīng)日射強(qiáng)度到達(dá)表面的路程大?。? I0 IN I1 β L’=L/sinβ L dx dIx I0 NII ?0ZZCZSN IIII , ?、?LLm /??——呈指數(shù)衰減 P=IL/I0=exp(kL) 1. 大氣透明度 xKI Ixx dd ??? 4－ 7 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 1. 大氣透明度 P＝ 1 最透明 變化范圍：~，在一個(gè)月份的晴天中可近似認(rèn)為是常數(shù) 我國(guó)將大氣透明度作了 6個(gè)等級(jí)的分區(qū)， 1級(jí)最透明 東京晴天的大氣透明度逐月值 反應(yīng)大氣污染、水蒸氣等顆粒對(duì)日射的衰減 0 2 4 6 8 10 12月份大氣透明度 PP=IL/I0=exp(kL) 定義： 4－ 8 我國(guó)的大氣透明度分區(qū) 6 5 4 4 3 3 2 4 4－ 9 IN = I0 P m m = L’/L = 1/sin? 大 大 ? 為什么太陽(yáng)高度角接近 0186。和 90186。時(shí)垂直面 的日射量都?。? 反應(yīng)日射強(qiáng)度到達(dá)表面的路程大小 大氣質(zhì)量： m 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 1. 大氣透明度 4－ 10 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 ? —— A—— α—— ?—— γ—— i —— θ β 90? A IS,Z=INsin? IN 90? α N S IC,Z=INcos?cos? 墻體法線 INcos? γ i I?,Z=INcos i ????? c o s c o ss i n s i nc o sc o s ??iI0 IN I1 β L I0 ZZCZSN IIIII ,0 ?、??2. 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度 mN PII ?? 0?直射輻射 4－ 11 不同太陽(yáng)高度角和大氣透明度下的太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度 β ?直射輻射 2. 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度 4－ 12 直射 Z 散射 S 地面反射 D 水平面 S INsin? IS,S 0 垂直面 C INcos?cos? IS,S ?GIS,? 傾斜面 ? INcos i IS,S(1+cos?) ?GIS(1cos?) 水平面散射強(qiáng)度 IS,S(Berlage公式 )： PPII mSS 1s i n210, ??? ?SSZSS III , ????散射輻射與總輻射強(qiáng)度 ?G——地面平均日射反射率 水平面日射總輻射： 垂直面日射總輻射： DC,SS,C,C 21 IIIIZ ????2. 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度 4－ 13 ????? DSSSZSS IIII , ）（地點(diǎn)，時(shí)間，季節(jié)， ?f水平面總?cè)丈漭椛鋸?qiáng)度： 北緯40的太陽(yáng)總輻射量 按不同表面 (水平、垂直、傾斜面 )計(jì)算 ?總輻射強(qiáng)度 例 41 短波？長(zhǎng)波？ 4－ 14 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 3. 大氣長(zhǎng)波輻射 (Ia)與晚間有效輻射 (Iy) 指建筑表面向天空的有效輻射 指大氣向建筑表面的輻射 大氣向建筑表面的輻射： Ia (地表 )建筑表面向天空的輻射： Id (地表 ) 建筑向天空的有效輻射： IS,B 考慮云層 (地表 )建筑向天空的有效輻射： IS,y ?4sba )1 0 0( TCI ??4abd )1 0 0(TCI ??天空當(dāng)量溫度 大氣溫度 adBS, III ??式 425 為何白天可以忽略大氣長(zhǎng)波輻射，晚間不可以？ 例題 42 晚間有效輻射 4－ 15 太陽(yáng)直射輻射 太空散射輻射 對(duì)流換熱 地面反射輻射 環(huán)境長(zhǎng)波輻射 地面長(zhǎng)波輻射 壁體得熱 IS IZ ID 非透明體外表面接受熱輻射： 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 4. 室外空氣綜合溫度 BS,I?yS,I?大氣長(zhǎng)波輻射 IZ IS 建筑表面接受輻射 4－ 16 ys III ?? ????室外空氣溫度： )( ?? ?? tq d?外表面接受的有效熱輻射： )()( dC,aC,CS,CZ,Cs,C IIIIII D ?????? ???外表面得熱： )( )( )( wzwwywsys ???????????? ???????? ???????? tIItIItq短波輻射 長(zhǎng)波輻射 太陽(yáng)輻射與室外空氣綜合溫度 ?? ,SGDC, 21 II ?Iy? Id－ Ia 4. 室外空氣綜合溫度 4－ 17 wywswz ???? IItt ???td(I) td(I) tw tz 當(dāng)量空氣溫度 + = 室外空氣溫度 室外空氣綜合溫度 60℃ ！ 35℃ ！ 如果忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周圍物體之間的長(zhǎng)波輻射： wswz ?? Itt ?? td(I) ?Iy/?w工程處理 ： 垂直面： ?Iy/?w = 0； 水平面： ?Iy/?w = ～ ℃ 。 4. 室外空氣綜合溫度 4－ 18 ? 導(dǎo)熱特性： 100 氣體 ～ Air:～ 液體 ～ Water:～ 建筑材料 ～ 鋼筋混凝土 :～ 金屬 ～ 240 建筑鋼材 20 保溫材料 ＜ 保溫材料其他要求 ： γ≯ 600～ 700kg/m3。 γ↑→?↑；耐壓強(qiáng)度：＞ 4kg/cm2 要點(diǎn) : 空隙率 , λair＜＜ λsolid tw tn λ αw ?w ?n αn 1 2 1. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)與熱對(duì)流 聚乙烯泡沫材料：～ 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能 ? 表面熱對(duì)流特性： 表 43 ?w 、 ?n = f(v、 ?－ t、熱面形式 ) λ——墻體導(dǎo)熱系數(shù)， W/mK 4－ 19 2. 表面輻射特性： 一般建筑內(nèi)墻： ～ ， 鋁箔 ～ 太陽(yáng)集熱器 αs ↑， 保溫材料 ε↓→常貼鋁箔 ρ、 α、 τ——墻體表面反射率 、 吸收率 、 透射率 （ τ =0：非透明體；＜ 1：半透明體 ） αs——表面的太陽(yáng)吸收率 紅磚： ε= αs= 外界 物體 輻射響應(yīng)特性 對(duì)外輻射特性 但 1??? ???bCC ?? ?s?? ??? ?Cb——黑體輻射系數(shù) ： W/(m2K4) ε——表面黑度： 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能 4－ 20 工程上： = f（ 墻表面平整度 ， 室外風(fēng)速 ） =19～ 23 W/(m2K) = f（ 墻表面平整度 ） ≈ W/(m2K) 312122124412wr )1 0 0(104)/(])1 0 0()1 0 0[( ma i rwa i rwTCttTTC ??? ??????對(duì)流放熱系數(shù)： )Re,(wc ?Nuf??輻射放熱系數(shù)： )( a i rwm TTT ??wrww ??? ?? cnrn ??? ??以外墻為例： αout 輻射 對(duì)流 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能 2. 表面輻射特性： 4－ 21 吸 (放 )熱 —導(dǎo)熱 —放 (吸 )熱 3. 穩(wěn)定傳熱量計(jì)算 流體與壁面對(duì)流傳熱 以外墻為例： 壁面與壁面輻射傳熱 以外墻為例： 固體間導(dǎo)熱傳熱 并聯(lián)作用 →表面換熱 串聯(lián)作用 )( cwc ?? ?? tq 124w412wr ])100 273()100 273[( ?? ???? wtCqwrwcww )(????????? tqqqqq nw ??? ?)( nwq ????? ??并聯(lián)作用 →表面換熱 nrnnnnn )(????????? tqtout tin λ αout ?W ?N αin 1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能 4－ 22 K0、 R0——墻體總傳熱系數(shù) ,總傳熱熱阻 R0=1/K0， K≈f（墻體材質(zhì)） ——GB5017693民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范等 )(11 nw0nwnw ttKdttqii??????? ???0nwnwRttRRRttniw??