建筑热工学-建筑热环境分为室内热湿环境与室外热湿环境。-1.1 室内热环境
? 室内热环境是指影响人体冷热感觉的环境因素。
房屋种类 一类是以满足人体需要为主的;另一类是满足生产工艺或科学实验要求的。
? 建筑热环境的设计目标是舒适,健康,高效。
? 室内热环境构成要素是以人的热舒服程度为评价标准的。 室内热湿环境影响人体舒适度的主要因素:
室内空气温度,空气湿度,气流速度,人体与周围环境之间的辐射换热。
室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热量之间的平衡关系.
△q=0时,人体处于热平衡状态,并不是人体舒适感的充分必要条件,因为各种热量之间可能有多种组合。
? 只有当人体按正常比例散热的热平衡,才是最适宜的状况。
? 当环境过热时,皮肤血管扩张,血流增多,皮肤温度升高,以增加散热量,甚至大量出汗使蒸发
散热量变大,以争取新的热平衡,这时的热平衡叫做“负荷热平衡”,在负荷热平衡状态下,虽然△q=0,但人体已不在舒适状态。
? 存在温差就会有传热现象,热能由高温传至低温。
? 有三种:导热,对流和辐射。建筑物的传热大多是三种方式综合作用的结果。
? 辐射:把热量以电磁波的形式从一个物体传向两一个物体。凡是温度高于绝对零度的物体都可以
发射同时也可以接受电磁波
? 对流:流体与流体之间,流体与固体之间发生相对位移时,所产生的热量交换现象。
? 导热:同一物体内部或相互接触的两物体之间由于分子热运动,热量由高温处向低温转移的现象 ? 为了保持体温,人体不间断的向周围环境散发热量。人体与室内环境的换热也是同时以辐射,对
流,导热三种方式进行的。
? 人体的散热量决定于:室内空气温度,湿度,风速,围护结构表面的温度
小结:室内热湿环境影响人体舒适度的主要因素有以上四点,可以使人体易于保持热平衡从而感到舒适的室内环境条件。 2.室内空气湿度
3.室内空气湿度直接影响人体的蒸发散热,一般认为最适宜的相对湿度为50%~60%,在大多是情况下,即气温在16~25℃,相对湿度在30%~70%范围内变化,对人体的热感觉影响不大。
? 如湿度过低,则人体会感觉干燥,呼吸器官不适,湿度过高则影响正常排汗,尤其在夏季高温时,
如湿度过高,则汗液不易蒸发,最令人不舒适。 3.室内风速
? 室内气流状态影响人的对流换热和蒸发换热,也影响室内空气的更新。在一般情况下,对人体舒
适的气流速度应小于0.3m/s,但在夏季利用自然通风的房间,由于室温较高,舒适的气流速度也应较大。
? 人头顶上的自然对流速度是0.2m/s,使人体对风速可以觉察的极限值,往往用来确定室内风速
的设计标准。
? 当空气流速≤0.5m/s,可以使空气的流动几乎察觉不到。 4.室内热辐射
? 室内热辐射的强弱通常用“平均辐射温度”(Tmrt)表示,即室内对人体辐射热交换有影响的各
表面温度的平均值。平均辐射温度对室内热环境有很大影响。
? 在炎热地区,夏季室内过热的原因除了夏季气温高外,主要是外围护结构内表面的热辐射,特别
是由通过窗口进入的太阳辐射所造成。
? 在寒冷地区,如外围护内表面的温度过低,将对人体产生“冷辐射”,也严重影响室内热环境。 二 、室内热环境综合评价方法和标准
? 室内热湿环境标准是建筑热工设计的基本依据之一。
? 室内空气温度,湿度,气流速度,环境辐射温度作为室内热环境各因素
? 改变其中的一个因素往往可以补偿其他因素的不足,所以任何一项因素都不足以说明人体对热环
境的反应。
? 用一个单一的参数来描述这种反应,这个参数叫热舒适指数。是一个综合的指标。 1. 有效温度ET
有效温度是通过受试者对不同空气温度,相对湿度,气流速度的环境的主观反映得出具有相同热感觉的综合指标。
霍顿等提出。两种衣着标准(上身赤裸与穿夏季衣服),两种活动量(休息与轻工作),并以人对环境的瞬时反应为基础。实验者从一实验环境到另一实验环境,如果热感觉没有明显变化,则认为这两个环境具有相同的有效温度。
此指标对舒适与感觉凉的环境的湿度作用估计偏高,对感觉温暖的环境的湿度作用估计偏低。为考虑环境中辐射对人体的影响,用黑球温度代替干球温度来修正原有有效温度指标,称为修正有效温度(CET)。 新有效温度指标与热感觉之间的关系
2. 热感觉PMV-PPD指标
综合舒适指标,即能够确定人体舒适状态的物理参数与人体有关,而不是与环境有关
制定了三个舒适条件,第一个条件是人体必须处于热平衡状态,第二个条件是皮肤平均温度应具有与舒适相适应的水平,第三个条件是人体应具有最佳的排汗率,排汗率也是新陈代谢的函数 外加四个热环境要素,空气温度,湿度,气流速度和环境辐射温度。
? 满足舒适方程的一组变量必须满足舒适的三个条件,因此该方程是舒适的必要条件,但不是充分条件,因为可以设想会出现这样的情况,即满足了舒适方程,却并不令人舒适,很容易变化的环境就是一个例子。
? 所依据的大多是实验是以健康的美国年轻人或欧洲大学生为受试者而进行的,因此不能假定将舒适方程应用到其他各种人群时是没有问题的。 预测平均热感觉指标PMV分级
? 国际标准化推荐的室内热舒适环境的PMV在-0.5~0.5之间国内一般认为PMV在-1.0~1.0之间可以视为热舒适环境。 三 、湿空气的物理性质
1.水蒸汽分压力 2.空气湿度 3.露点温度 1.水蒸气分压力
? 湿空气:指干空气与水蒸气的混合物 ? 道尔顿分压定律:Pw=Pd+P
? 在温度和压力一定的条件下,一定容积的干空气所能容纳的水蒸气的量是有一定限度的。水蒸气的含量未达到限度的湿空气,叫未饱和湿空气,达到限度时则叫饱和湿空气。
? 饱和蒸气压(或最大水蒸气分压力):处于饱和状态的湿空气中水蒸气所呈现的压力。饱和蒸气分压用Ps表示;未饱和蒸气分压用Pe表示。单位为Pa。 饱和水蒸气压力与温度的关系
? 标准大气压下,饱和蒸汽压随温度的升高而增大。
g/m32520151050012345678910111213141516171819202122232425℃绝对湿度 ? 标准大气压下,饱和蒸汽压随温度的升高而增大。
3500300025002000150010005000012345678910111213141516171819202122232425℃水蒸汽水饱和水蒸汽压Pa 二 空气湿度
? 湿度:空气的干湿程度,分绝对湿度和相对湿度。
? 绝对湿度:每立方米空气中所含水蒸气的重量。绝对湿度一般用f表示,饱和空气的绝对湿度用饱和蒸汽量fmax表示,单位均为g/m3。
? 相对湿度:一定温度和大气压下,空气中实际水蒸气分压力与同温度下的饱和水蒸气分压力的百分比。用φ表示。
? 水蒸气的实际分压P主要取决于空气的相对湿度f和温度T
? 在同一温度下空气相对湿度可表示为:
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