建筑智能物理環(huán)境評(píng)價(jià)改善方法

1、建筑智能物理環(huán)境評(píng)價(jià)改善方法 智能建筑指通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個(gè)高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物。其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能建筑在我國(guó)發(fā)展迅速，“建筑和“環(huán)境”這兩個(gè)概念就是不可分割的。從最早為了躲避自然環(huán)境對(duì)自身的傷害，用樹枝、石頭等天然材料建造的原始小屋，到現(xiàn)代化的高樓大廈，人類幾千年的建筑活動(dòng)無不受到環(huán)境條件和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響。同時(shí)，隨著人們對(duì)人與自然、建筑與人、建筑與環(huán)境之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)不斷調(diào)整與深化，人們對(duì)建筑在人類社

2、會(huì)中的地位以及建筑發(fā)展模式的認(rèn)識(shí)也在不斷提高。從躲避自然環(huán)境對(duì)人身的侵襲開始，隨著人類文明的進(jìn)步，人們對(duì)建筑的要求不斷提高。 人們希望建筑物能滿足的基本要求包括以下方面：安全性、功能性、舒適性、美觀性。而不同類型的建筑有著不同的要求。“智能建筑環(huán)境學(xué)”，就是反映智能建筑環(huán)境的內(nèi)在特征與控制方法的課程，能夠幫助我們更清楚地認(rèn)識(shí)這個(gè)研究對(duì)象，為我們采用各種方法來改造、控制這個(gè)研究對(duì)象創(chuàng)造條件。 智能建筑環(huán)境主要是指響應(yīng)的聲環(huán)境，光環(huán)境，熱濕環(huán)境，空氣品質(zhì)環(huán)境，安全環(huán)境（入侵防范、火災(zāi)報(bào)警、電磁輻射），辦公及通信環(huán)境。 本文首先研究建筑熱濕環(huán)境、光環(huán)境的影響因素和評(píng)價(jià)指標(biāo)，逐一分析各環(huán)境影響因子的可

3、控性。然后針對(duì)不同環(huán)境要素的控制需求，制定智能控制策略，提出智能熱環(huán)境、智能光環(huán)境的控制方法，為構(gòu)建建筑智能環(huán)境奠定基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：建筑智能環(huán)境，智能熱濕環(huán)境，智能光環(huán)境一.建筑室內(nèi)物理環(huán)境評(píng)價(jià)要素智能控制需求 1.1建筑熱濕環(huán)境評(píng)價(jià)要素及智能控制需求 影響熱濕環(huán)境的因素較多，可以分為三大類：環(huán)境因素、個(gè)體因素和其他影響因素就智能熱濕環(huán)境而言，主要影響因素僅涉及到其中的環(huán)境因素，即室內(nèi)空氣溫度、氣流速度、相對(duì)濕度和平均輻射溫度。 1、室內(nèi)空氣溫度 人體對(duì)溫度的感覺相當(dāng)靈敏，室內(nèi)空氣溫度是影響人體熱舒適最主要的因素，它直接影響人體與室內(nèi)環(huán)境之間的顯熱交換。 2、室內(nèi)空氣濕度 實(shí)際應(yīng)用中，習(xí)慣用相

4、對(duì)濕度表示空氣的濕度。在一定溫度下，當(dāng)空氣中水蒸氣的含量達(dá)到該溫度下水蒸氣含量最大值時(shí)，稱該空氣稱為飽和濕空氣，此時(shí)其中含有的水蒸氣的分壓力定義為飽和水蒸氣分壓力。 3、空氣平均流速 室內(nèi)氣流速度主要影響人體對(duì)流散熱和水分蒸發(fā)散熱的快慢。氣流速度過大，加快人體向環(huán)境散失熱量的速度，導(dǎo)致人體產(chǎn)生冷感覺。 4、環(huán)境平均輻射溫度 室外環(huán)境通過建筑物門窗、圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響室內(nèi)的熱濕環(huán)境。環(huán)境平均輻射溫度近似等于室內(nèi)各表面溫度的平均值，它決定人體輻射散熱的強(qiáng)度，進(jìn)而影響人體的冷熱感。 1.2建筑熱濕環(huán)境的評(píng)價(jià)方法、指標(biāo) 1、直接指數(shù)法 直接指數(shù)法是依據(jù)簡(jiǎn)單的儀器對(duì)熱濕環(huán)境參數(shù)的測(cè)量值，或者通過適當(dāng)組合，作為

5、評(píng)價(jià)熱濕環(huán)境的指數(shù)，包括空氣干球溫度 ta、濕球溫度 ts、露點(diǎn)溫度 td、空氣相對(duì)濕度 a、空氣流速 v 等。 2、經(jīng)驗(yàn)指數(shù)法 經(jīng)驗(yàn)指數(shù)法是建立在受試者實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，讓若干受試者暴露在一定的熱濕環(huán)境下，根據(jù)其熱反應(yīng)來建立數(shù)據(jù)庫(kù)或擬合出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，從而得到一個(gè)評(píng)價(jià)熱濕環(huán)境的綜合性指數(shù)，包括舊有效溫度、修正有效溫度、預(yù)測(cè) 24h 出汗率等。 3、理性指數(shù)法 理性指數(shù)法是利用人體熱平衡方程及人體體溫調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)模型來預(yù)測(cè)人在各種熱濕 環(huán)境條件下的反應(yīng)，從而對(duì)熱濕環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。包括新有效溫度 ET*、標(biāo)準(zhǔn)有效溫度 SET、熱應(yīng)力指數(shù)、皮膚排汗率、預(yù)測(cè)平均投票值等。 4、我國(guó)關(guān)于熱舒適的規(guī)定 我國(guó)制定了

6、中等熱環(huán)境 PMV 和 PPD 指數(shù)的測(cè)定及熱舒適條件的規(guī)定(GB/T180492000)，在該規(guī)范中，舒適的前提條件對(duì)人員的新陳代謝率和著裝衣阻有如下規(guī)定：人員是坐姿，從事輕體力活動(dòng)(新陳代謝率 M1.2met)，所穿著服裝的熱阻夏季為 0.5clo，冬季為 1.0clo。GB/TI80492000 對(duì)適用條件具有一定的約束，適用于健康男性和女性，適用于室內(nèi)工作環(huán)境的設(shè)計(jì)或?qū)ΜF(xiàn)有室內(nèi)工作環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。 1、冬季工況下主要進(jìn)行坐姿的活動(dòng)(有供熱)，其舒適條件如下：作業(yè)溫度應(yīng)在 20和 24之間(22士 2)；平均氣流速度不大于 0.15m/s；相對(duì)濕度在 30%和 70%之間。 2、夏季工況下

7、主要進(jìn)行坐姿的活動(dòng)(有空調(diào))，其舒適條件如下：作業(yè)溫度應(yīng)在 23及 26之間(24.5士 1.5)；平均氣流速度不大于 0.25m/s；相對(duì)濕度在 30%和 70%之間。 1.3改善建筑熱濕環(huán)境的方法 室外空氣溫濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速與風(fēng)向的變化，可以通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)、門窗的傳熱、傳濕特性使熱量、濕量等滲透到室內(nèi)，影響室內(nèi)熱濕環(huán)境。 空調(diào)系統(tǒng)是改善室內(nèi)熱濕環(huán)境的主要途徑，隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境的要求不斷提高，空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展日趨成熟。 在實(shí)際控制過程中，需要通過控制相關(guān)建筑設(shè)實(shí)現(xiàn)對(duì)可控因子的調(diào)節(jié)，與各可控因子相關(guān)的被控對(duì)象主要包括： 1）溫度:可以通過控制門窗、百葉窗簾、遮

8、陽(yáng)板、空調(diào)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)其的調(diào)節(jié)； 2）濕度:可以通過控制門窗、通風(fēng)設(shè)備、空調(diào)中的除濕加濕裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)其調(diào)節(jié)； 3）氣流速度:可以通過控制門窗、通風(fēng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)其調(diào)節(jié)； 4）平均輻射溫度:可以通過控制門窗、百葉窗簾、遮陽(yáng)板實(shí)現(xiàn)對(duì)其調(diào)節(jié)。 2.1建筑光環(huán)境評(píng)價(jià)要素及智能控制需求 影響光環(huán)境的因素主要有建筑光環(huán)境的影響因素：1.室外天然光 1）采光口 為了獲得天然光，人們?cè)诮ㄖ鈬Y(jié)構(gòu)上開了各種形式的洞口，裝上透明材料，稱為窗。2）遮光、控光設(shè)施 為了保證大進(jìn)深房屋室內(nèi)采光的均勻性，提高房屋深處的照度，可以裝設(shè)室內(nèi)室外水平反光板。 由于側(cè)窗的位置一般較低，人眼容易見到明亮的天空，形成眩光。為了減少側(cè)窗形成

9、的眩光，可以采用水平擋板、窗簾、百葉、綠化等辦法加以遮擋。3）光導(dǎo)照明 我國(guó)一些建筑建設(shè)在地下，無法通過開設(shè)采光口獲得天然光，這類建筑可以通過光導(dǎo)纖維將天然光引入室內(nèi)。在室外設(shè)置若干自然光采集器，將收集的天然光通過大量光纖，傳遞到室內(nèi)的發(fā)光器件上，再傳播到室內(nèi)空間。室內(nèi)發(fā)光器件相當(dāng)于室內(nèi)光源，改善地下建筑室內(nèi)光環(huán)境。 2、人工照明 當(dāng)使用天然光仍無法達(dá)到舒適的光環(huán)境時(shí)，可以使用人工照明營(yíng)造良好的光環(huán)境，如開燈。2.2建筑光環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo) 無論是天然光還是人工光，都可以用照度水平、照度均勻度、亮度比（眩光）來評(píng)價(jià)。此外，天然光用采光系數(shù)、人工光用光源色溫和顯色性作為其特有評(píng)價(jià)指標(biāo)。 1、采光系數(shù)

10、 采光系數(shù)是天然采光的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是室內(nèi)某一點(diǎn)直接或間接接受天空所形成的照度與同一時(shí)間不受遮擋的該天空半球在室外水平面上產(chǎn)生的照度之比。 利用采光系數(shù)，可以根據(jù)室內(nèi)要求的照度換算出需要的室外照度，也可以根據(jù)室外某時(shí)刻的照度值求出當(dāng)時(shí)室內(nèi)任一點(diǎn)的照度。 2、照度水平 不同的照度水平給人眼帶來的視覺效果和主觀感受有所不同，照度過低易導(dǎo)致人眼疲勞和精神不振；照度過高也會(huì)刺激人眼，使人興奮。對(duì)于人眼視力而言，存在著最佳光環(huán)境照度水平，所以室內(nèi)光環(huán)境控制應(yīng)根據(jù)具體需要調(diào)節(jié)室內(nèi)照度水平。 3、亮度比 合理的亮度分布和室內(nèi)各個(gè)面反射率合適的選擇，有利于創(chuàng)造良好的建筑光環(huán)境。 4、色溫與顯色性 色溫與顯色性

11、是人工照明光源的評(píng)價(jià)指標(biāo)。光源的顏色質(zhì)量常用色表和顯色性兩個(gè)術(shù)語同時(shí)表示。光源的色表是光源的表觀顏色，而顯色性是指光源對(duì)其照射的物體顏色的影響作用。物體色是指光投射到物體上，物體對(duì)光源的光譜輻射有選擇地反射或投射對(duì)人眼所產(chǎn)生的顏色感覺。色溫是定量表示光源色表的參數(shù)，當(dāng)一個(gè)光源的光譜與黑體在某一溫度時(shí)發(fā)出的光譜相同或相近時(shí)，黑體的熱力學(xué)溫度就稱作該光源的色溫。光源色表和顯色性都取決于光源的光譜組成，但不同光譜組成的光源可能具有相同的色表，而其顯色性卻不盡相同；同樣，色表完全不同的光源可能具有相同的顯色性。 2.3改善建筑光環(huán)境的方法 通過分析建筑光環(huán)境的影響因素和室內(nèi)光環(huán)境的評(píng)價(jià)要素，以智能化技

12、術(shù)為手段，以天然光采光設(shè)施和人工照明為控制對(duì)象，以舒適、綠色光環(huán)境為目標(biāo)，采用天然光調(diào)控優(yōu)先、人工照明補(bǔ)償?shù)目刂撇呗?，?duì)建筑室內(nèi)光環(huán)境進(jìn)行智能控制。1）照度水平：可以通過控制門窗、遮陽(yáng)板、百葉窗簾、人工照明實(shí)現(xiàn)對(duì)其的調(diào)節(jié)； 2）照度均勻度：可以通過控制反光板、人工局部照明實(shí)現(xiàn)對(duì)其的調(diào)節(jié)； 3）眩光：可以通過控制百葉窗簾、遮陽(yáng)板實(shí)現(xiàn)對(duì)其的調(diào)節(jié)。 參考文獻(xiàn)：1 王娜，沈國(guó)民. 智能建筑概論. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010 2 黃建華，張慧. 人與熱環(huán)境. 北京：科學(xué)出版社，20113 焦楊，孫勇. 綠色建筑光環(huán)境技術(shù)與實(shí)例. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20124 劉念雄，秦佑國(guó). 建筑熱環(huán)境M北