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1、建筑热工第一章*建筑物理(热工、光学部分)2第一章 室内外热环境n学习重点室内热环境的组成要素、影响因素、室内热环境的评价室外热环境(气候)要素我国气候的特点及建筑热工气候分区改善室内热舒适的建筑途径*建筑物理(热工、光学部分)3第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境组成要素室内气温ti、室内相对湿度i、气流速度vi、壁面的热辐射i不同的要素组成不同的室内热环境室内热环境的影响因素室外的热湿作用建筑设计及规划手段材料及构造的热物理性能室内产热设备*建筑物理(热工、光学部分)4第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境人体的舒适感v 人体热平衡方程:v 人体热舒适的必要条件:v 人体得失热量q的
2、影响因素:室内气候四要素;人体活动量(新陈代谢率m);皮肤平均温度;汗液蒸发率;衣服的热阻等v 人体热舒适的充分条件:皮肤温度及汗液蒸发率处于舒适的范围,或称按正常比例散热:对流25%30%,辐射45%50%,呼吸和无感蒸发25%30%。*建筑物理(热工、光学部分)5第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境室内热环境的评价方法和标准v 室内热环境标准是建筑热工设计的基本依据之一v 最简单的标准是室内空气温度,如住宅冬季18,夏季26 。缺点:不全面v 主要评价方法:有效温度(Effective Temperature,ET*)热应力指标(Heat Stress Index,HSI)预计热感觉指
3、数(PMV-PPD指标)*建筑物理(热工、光学部分)6第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境有效温度(ET*)由Houghton,Yaglou等人于1923年提出表征室内气温、湿度及气流速度三者对人体综合作用的一种主观评价指标未考虑辐射的影响,改进后称为ET*,1972成为ASHRAE的评价标准*建筑物理(热工、光学部分)7第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境热应力指数(HSI)给定热环境中作用于人体的热应力等于人体所需的蒸发散热量;数值上等于需要的蒸发散热量与人体最大蒸发散热量之比乘以100;主要用于夏季室内热环境评价*建筑物理(热工、光学部分)8第一章 室内外热环境n1.1 室内热环
4、境热应力指数(HSI)*建筑物理(热工、光学部分)9第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境预计热感觉指数(PMV-PPD)v 由丹麦学者P.O.Fanger在1960年代提出;被ISO采纳为国际标准ISO 7730。v 基于下列方程:舒适的充要条件热平衡方程实际环境的舒适度PMV-3-2-10123热感觉寒冷冷稍冷舒适稍热热酷热abc*建筑物理(热工、光学部分)10第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境预计热感觉指数(PMV-PPD)v PMV的影响因素:环境变量:气温、辐射温度、相对湿度和气流速度 人体条件:人体活动状况、人体衣着v 最为全面的评价方式,广为采用v 尽管PMV=0,仍有5
5、%的人感觉不舒适(PPD)v ISO推荐-0.50.5为热舒适环境*建筑物理(热工、光学部分)11第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境预计热感觉指数(PMV-PPD)IDEAThermal Comfort MeterET-AEE*建筑物理(热工、光学部分)12第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境PMV-PPD的局限vISO推荐适用范围:PMV:-2-2;新陈代谢率M:46-232 W/m2(0.8-4Met);衣着热阻:0-0.31 m2K/W(0-2Clo);气温:10-30;平均辐射温度:10-40;气流速度:0-1.0 m/s;水蒸气分压力:0-2700 Pav不同人种的体质差异
6、v人体的局部不舒适*建筑物理(热工、光学部分)13局部不舒适冷风感(Draught)第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境*建筑物理(热工、光学部分)14局部不舒适不对称辐射(Radiation Asymmetry)q冷不对称辐射 q热不对称辐射第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境*建筑物理(热工、光学部分)15局部不舒适垂直温差(Vertical Temperature Difference)地板温度 Floor Temperature第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境*建筑物理(热工、光学部分)16ISO建议的热舒适标准-0.5PMV0.5;室内作用温度:2024(采暖,1.2
7、Met,1.0Clo)2326(制冷,1.2Met,0.5Clo)冷风感DR15%;气流速度应保证在0.3 m/s以下来自窗户的冷辐射温差应10;来自顶棚的热辐射温差应5;脚踝与头部的垂直温差应3;地板温度应在1929 之间;相对湿度应在30%70%之间第一章 室内外热环境n1.1 室内热环境*建筑物理(热工、光学部分)17第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)主要因素太阳辐射、空气温度、空气湿度、风、降水太阳辐射太阳辐射是地球的基本热量来源,也是决定地球气候的主要因素直接辐射和间接辐射*建筑物理(热工、光学部分)18第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)太阳辐射辐射量的表
8、征:太阳辐射照度(强度)I和日照时数直接(直射)辐射照度、间接(散射)辐射照度和总辐射照度太阳辐射照度的影响因素:太阳高度角、空气质量(大气透明度)、云量、云状、地理纬度、海拔高度、朝向等*建筑物理(热工、光学部分)19第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)太阳辐射太阳辐射的特点直接辐射:与太阳高度角、大气透明度成正比的关系;云量少的地方,直接辐射的日总量和年总量都较大;海拔愈高,直接辐射愈强;低纬度地区的直接太阳辐射照度高于高纬度地区;城市区域的直接太阳辐射照度比郊区弱。间接辐射:与太阳高度角成正比,与大气透明度成反比;有云天的散射辐射较无云天大高层云的散射辐射照度高于低层云太阳高
9、度角紫外线可见光红外线904465030344530.502872*建筑物理(热工、光学部分)20第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)太阳辐射日照时数、日照百分率可照时数和实照时数日照百分率=可照时数/实照时数x100%我国日照的特点:日照时数由西北向东南逐步减少;四川盆地日照时数最低一般在太阳能资源区划中有丰富区、欠丰富区和贫乏区之分建筑朝向对太阳辐射的影响*建筑物理(热工、光学部分)21第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)空气温度室外气候分类的主要因素,热工设计的主要依据空气温度的主要影响因素太阳辐射,迟滞效应;地表状况(下垫面)大气的对流作用海拔高度、地形地貌空气
10、温度的变化特点周期性变化日周期和年周期日较差和年较差,自南向北逐渐增大*建筑物理(热工、光学部分)22第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)空气湿度空气中水蒸气的含量,常用相对湿度或绝对湿度来表示空气湿度变化的特点及主要影响因素相对湿度的日变化主要受地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴等因素影响一般陆地大于海面;夏季大于冬季;晴天大于阴天相对湿度的日变化及年变化趋势一般与气温变化相反,但由于我国南方大多地区受海洋气候影响较大,夏季的相对湿度要高于冬季*建筑物理(热工、光学部分)23第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)风由于大气压力差所产生的大气的运动,一般以水平方向运动
11、为主,地表增温不同是产生大气压力差的主要原因风的根本成因在于太阳辐射的不均匀所导致的地表增温的不同风的主要形式有大气环流、季风和地方风三种大气环流因太阳辐射在赤道和两极之间的不均匀而产生,是各地气候差异的主要原因之一;季风因海陆间季节性气温的差异而引起。冬季由大陆吹向海洋,夏季则相反;由于地方性条件(如水陆分布、地势起伏、表面覆盖等)的不同所形成的风称为地方风,如山谷风、水陆风、巷道风及庭院风等*建筑物理(热工、光学部分)24第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)风风的表征:风速和风向风速一般用m/s表示,在气象上也用“级”来表示,一般分12级风级风速风名风的目测标准风级风速风名风的
12、目测标准00-0.5无风缕烟直上712.5-15.2疾风树杆摇摆,迎风步艰10.6-1.7软风缕烟一边斜815.3-18.2大风大树摇摆,细枝折断21.8-3.3轻风树叶沙沙响918.3-21.5烈风大枝折断33.4-5.2微风细枝动不息1021.6-25.1狂风拔树45.3-7.4和风细枝摇动1125.2-29.0暴风有重大损毁57.5-9.8清风大枝摆动1229.0飓风一片荒凉69.9-12.4强风粗枝摇摆,呼呼响*建筑物理(热工、光学部分)25第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)风风向则描述来风的方位,粗略表示8个方位,细则16方位或更多风玫瑰图各方位出现风的频率主导风向*建
13、筑物理(热工、光学部分)26第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)降水表面水汽经蒸发进入大气层,遇冷凝结后又降到地面的液态或固态的水分,称为降水是造成空气湿度剧烈变化的主要因素主要形式为雨、雪、冰雹等表征:降水量、降水时间及降水强度夏季降水量大,而冬季则降水量小梅雨季节的特征*建筑物理(热工、光学部分)27第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)气候因素对建筑的影响气候因素对建筑及室内环境的影响太阳辐射能耗、采光、生理健康气温能耗、舒适度等湿度舒适度、材料热性能、能耗风生理健康、舒适度、能耗降水结构防潮、防霉,健康等*建筑物理(热工、光学部分)28第一章 室内外热环境n1.2
14、 室外热环境(气候)局域气候与微气候气候的一般分类全球性气候(Global Climate)区域性气候(Regional Climate)局域性气候(Local Climate)微气候(Microclimate)*建筑物理(热工、光学部分)29第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)局域气候与微气候局域气候各地地方性因素,如地形、地表覆盖(下垫面)、水文以及经济活动强度等的不同是形成该地局域性气候的主要原因,亦称“小气候”森林小气候、湖泊小气候、城市气候等局域性气候对建筑以及规划的形式影响很大,同时建筑与规划的形式又会对局域性气候产生影响*建筑物理(热工、光学部分)30第一章 室内外热
15、环境n1.2 室外热环境(气候)城市气候城市气候的成因道路纵横、建筑密度大、高低错落、硬性下垫面高密度的人群、高强度的经济活动,产生大量的人为热、人为汽城市气候的特征大气透明度差,削弱了太阳辐射气温较高,形成“热岛效应”风速减小,风向随地而异蒸发减弱,湿度变小雾多,能见度差 *建筑物理(热工、光学部分)31第一章 室内外热环境n1.2 室外热环境(气候)局域气候与微气候微气候(或热微环境)下垫面的不同是造成微气候的主要原因建筑物、绿化和水体的影响v建筑外表面对太阳辐射反射增强,从而使得上空的空气温度有所上升;白天区域内的空气温度有所降低;夜间空气温度有所上升v建筑及建筑组团对风遮挡,形成建筑背
16、后的“涡流区”,使得后幢建筑的风速大大降低。冬季形成“霜洞”效应v绿化对区域内的温湿度均有非常好的调节作用,特别是在夏天。草地则对地表的保水非常有利。v水体的蒸发可以吸收大量的热量,水体与干地之间的温差可以形成日夜交替的地方风。这种微风对于夏季炎热而沉闷的夜间来说无疑是非常需要的。*建筑物理(热工、光学部分)32第一章 室内外热环境n1.3 建筑热工气候分区分区指标五个分区严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区各分区的建筑要求*建筑物理(热工、光学部分)33第一章 室内外热环境n1.3 建筑热工气候分区*建筑物理(热工、光学部分)34第一章 室内外热环境n1.4 改善室内热环境的建筑途径建筑设计观念的改变由经济适用到健康舒适、节能由对设备的过度依赖到建筑本身由形式到功能根据当地的气候特点,采取适宜的建筑设计方法合理解决建筑的保温、防热等问题充分利用自然资源,减少常规能源的消耗太阳能的利用和控制(太阳能建筑、建筑遮阳等)风能的利用地热能源的利用绿化和水体此课件下载可自行编辑修改,仅供参考!此课件下载可自行编辑修改,仅供参考!感谢您的支持,我们努力做得更好!谢谢感谢您的支持,我们努力做得更好!谢谢