第3章建筑熱濕環(huán)境課件

1、第4章 建筑熱濕環(huán)境（教材第3、4章）主線：1。建筑物理因素?zé)釢癍h(huán)境的形成2。影響因素對熱濕環(huán)境的定量影響負(fù)荷計(jì)算3。人體對熱濕環(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)境的評價(jià)是建筑環(huán)境中最重要的部分1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PMV-PPD法局部不舒適感其他穩(wěn)定評價(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

2、治溫態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)環(huán)境過度環(huán)境熱濕環(huán)境評價(jià)21345555971322681氣溫 2太陽輻射 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3基本概念A(yù): 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：熱交換：太陽輻射(透明/半透明體) 、 熱傳導(dǎo)(圍護(hù)結(jié)構(gòu))/（對流輻射） 空氣交換：空氣滲透、空調(diào)送風(fēng)內(nèi)擾作用方式： 輻射 對流 蒸發(fā) 空氣狀態(tài)參數(shù) 變化的途徑： 對流 空氣直接混合 蒸發(fā)熱,濕,塵源Vi,Ii,di,iVo,Io,d

3、o,otwQ W GPqwPqnI墻體傳熱/濕性能影響內(nèi)/外擾對室內(nèi)空氣環(huán)境的作用4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素44.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1 太陽輻射與室外空氣綜合溫度建筑表面的輻射作用 直射：IN散射：地面反射：ID天空散射：IS太陽輻射I0大氣輻射Iy建筑表面接受的輻射建筑表面的氣溫作用綜合溫度54.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1 太陽輻射與室外空氣綜合溫度法線直射強(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)表面的路程大小）I0INI1L=L/sinLdxdIxI0呈指數(shù)衰減P=IL/I0=exp(-kL)大氣透明度No

4、.1164.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1 太陽輻射與室外空氣綜合溫度大氣透明度P1 最透明 變化范圍：0.650.75，在一個(gè)月份的晴天中可近似認(rèn)為是常數(shù)我國將大氣透明度作了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、水蒸氣等顆粒對日射的衰減P=IL/I0=exp(-kL) 定義：7我國的大氣透明度分區(qū)654433248IN = I0 P mm = L/L = 1/sin大大為什么太陽高度角接近0和90時(shí)垂直面的日射量都?。糠磻?yīng)日射強(qiáng)度到達(dá)表面的路程大小大氣質(zhì)量：m4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.1 太陽輻射與室外空氣綜合溫度大氣透明度94.1.1 太陽

5、輻射與室外空氣綜合溫度 A i 90AIS,Z=INsinIN90NSIC,Z=INcoscos墻體法線INcosiI,Z=INcos iI0INI1LI0太陽輻射強(qiáng)度直射輻射10不同太陽高度角和大氣透明度下的太陽直射輻射強(qiáng)度直射輻射太陽輻射強(qiáng)度11直射Z散射S地面反射D水平面SINsinIS,S0垂直面CINcoscos0.5 IS,S0.5GIS,傾斜面INcos i0.5 IS,S(1+cos)0.5GIS(1-cos)水平面散射強(qiáng)度IS,S(Berlage公式)：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：太陽輻射強(qiáng)度12水平面總?cè)丈漭椛鋸?qiáng)度：北緯40的

6、太陽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4-1短波？長波？134.1.1 太陽輻射與室外空氣綜合溫度大氣長波輻射(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 天空當(dāng)量溫度大氣溫度式4-25為何白天可以忽略大氣長波輻射，晚間不可以？例題4-2晚間有效輻射14太陽直射輻射太空散射輻射對流換熱地面反射輻射環(huán)境長波輻射地面長波輻射壁體得熱ISIZID非透明體外表面接受熱輻射： 4.1.1 太陽輻射與

7、室外空氣綜合溫度室外空氣綜合溫度大氣長波輻射IZIS建筑表面接受輻射15室外空氣溫度：外表面接受的有效熱輻射： 外表面得熱：短波輻射長波輻射4.1.1 太陽輻射與室外空氣綜合溫度Iy Id Ia室外空氣綜合溫度16td(I)td(I)twtz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波輻射： td(I)Iy/w工程處理： 垂直面： Iy/w = 0；水平面： Iy/w = 3.54.0。室外空氣綜合溫度17導(dǎo)熱特性：100氣體0.0060.6Air:0.029液體0.070.7Water:0.58建筑材料0.33.5鋼筋混凝土:1.5

8、金屬2.2240建筑鋼材20保溫材料0.3保溫材料其他要求：600700kg/m3; ；耐壓強(qiáng)度：4kg/cm2要點(diǎn): 空隙率, air solidtwtnwwnn12圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)與熱對流聚乙烯泡沫材料：0.044.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能表面熱對流特性：表4-3w 、n = f(v、t、熱面形式)墻體導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK18表面輻射特性：一般建筑內(nèi)墻：0.820.93，鋁箔0.050.20太陽集熱器s ，保溫材料常貼鋁箔、墻體表面反射率、吸收率、透射率（ =0：非透明體；1：半透明體）s表面的太陽吸收率 紅磚：= 0.85-0.95s=0.65-0.8

9、0外界物體輻射響應(yīng)特性對外輻射特性但Cb黑體輻射系數(shù)： 5.67 W/(m2K4)表面黑度：4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能19工程上： = f（墻表面平整度，室外風(fēng)速）=1923 W/(m2K) = f（墻表面平整度） 8.72 W/(m2K) 對流放熱系數(shù)：輻射放熱系數(shù)：以外墻為例：out輻射對流4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能表面輻射特性：20吸(放)熱導(dǎo)熱放(吸)熱穩(wěn)定傳熱量計(jì)算流體與壁面對流傳熱以外墻為例：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)作用并聯(lián)作用表面換熱t(yī)outtinout

10、WNin14.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能21K0、R0墻體總傳熱系數(shù),總傳熱熱阻R0=1/K0，Kf（墻體材質(zhì)）GB50176-93民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范等 twtn多層均質(zhì)墻體wn4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能穩(wěn)定傳熱量計(jì)算22封閉空氣間層： 導(dǎo)熱、對流、輻射同時(shí)存在 處理方法：當(dāng)量導(dǎo)熱表4-7實(shí)體：dR 傳熱 導(dǎo)熱 對流 總傳熱(對流為主)d空氣間層：思考：一般封閉間層內(nèi)貼鋁箔(小) 以降低傳熱量,一般貼在高溫側(cè)避免結(jié)露,為什么？否則會(huì)使間層低溫側(cè)的溫度進(jìn)一步降低,增加結(jié)露的可能性,影響其保溫性能.低溫側(cè)高溫側(cè)高

11、溫側(cè)低溫側(cè)4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能穩(wěn)定傳熱量計(jì)算23組合墻體： （1）分層按等熱流層分 （2）確定組合層并聯(lián)處理成當(dāng)量熱阻由的面積加權(quán)推導(dǎo)（3）整個(gè)墻體按多層均質(zhì)求解4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能計(jì)算方法：思考：分析按與熱流平行方向劃分和等熱流層劃分的不同。 穩(wěn)定傳熱量計(jì)算No.1224 墻體蓄熱性能 t（t）外表面瞬時(shí)得熱內(nèi)表面放熱衰減特性：衰減系數(shù)0=室外綜合空氣溫度波幅/內(nèi)表面溫度波幅延遲特性：延遲時(shí)間0=內(nèi)表面溫度波動(dòng)相位延遲蓄熱特性：蓄熱系數(shù) S = 熱流波動(dòng)振幅與溫度波動(dòng)振幅之比qnA0An=A0/An4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能不穩(wěn)定熱工特性25材

12、料的蓄熱系數(shù)反應(yīng)材料的蓄熱特性。表面溫度波動(dòng)程度S表面溫度波動(dòng)蓄熱一般空氣間層：S=0材料層衰減度材料內(nèi)部溫度衰減規(guī)律熱惰性指標(biāo)反抗溫度波動(dòng)的能力 S可蓄熱 D抗波動(dòng) D3.0：輕型結(jié)構(gòu) 3.1D6.0：中型結(jié)構(gòu) D6.1：重型結(jié)構(gòu)S參數(shù)均可通過半無窮大材料的不穩(wěn)定傳熱計(jì)算4.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能不穩(wěn)定熱工特性26材料的蓄熱系數(shù)反應(yīng)材料的蓄熱特性。某一勻質(zhì)半無限大壁體一側(cè)受到諧波熱作用時(shí),迎波面上接受的面積熱流量振幅與該表面的溫度振幅之比.物理意義：表面溫度波幅為一度時(shí)，流入材料表面的最大熱流密度。它反映材料在周期性熱作用下蓄熱和放熱的能力大小。通常希望圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料蓄熱系數(shù)要大

13、些，這樣當(dāng)熱流有波動(dòng)時(shí)，可以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面以及室內(nèi)空氣溫度的波動(dòng)。對于同樣的表面溫度，蓄熱系數(shù)大的材料，表面換熱較大。熱惰性指標(biāo)反抗溫度波動(dòng)的能力。材料層的熱惰性指標(biāo)是表示材料層受到波動(dòng)熱的作用后，背波面上溫度波動(dòng)劇烈程度的一個(gè)指標(biāo)，表明材料層抵抗溫度波動(dòng)的能力，其能力的大小與墻體的蓄熱能力有關(guān)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱容越大，蓄熱能力就越大，反抗溫度波動(dòng)的能力就越大，因而溫度波幅的衰減就越大，滯后的時(shí)間就越長。274.1.2 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能不穩(wěn)定熱工特性室外溫度諧波傳至平壁內(nèi)表面時(shí)的總衰減度和總相位延遲28波長/m穿透率/%可見光近紅外線長波紅外線 0.8玻璃對波長具有選擇性的透過特性：3

14、m以下波長幾乎全部透過，但卻能阻隔3 m以上的長波紅外線輻射溫室效應(yīng)4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能光學(xué)特性294.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能玻璃在界面上的反射、透過特性和內(nèi)部的吸收特性：界面的反射百分比，A0單程吸收百分比，光學(xué)特性30反射百分比：吸收百分比：ra0標(biāo)準(zhǔn)玻璃K0.045玻璃/太陽下空氣消光系數(shù)行程4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能光學(xué)特性314.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性窗框（材料、各種間隔、斷熱窗框等玻璃系統(tǒng)（單層

15、、雙層、貼膜等）組合結(jié)構(gòu)窗系統(tǒng)32單層：在半透明薄層內(nèi)進(jìn)行反射、吸收和透過的無窮次反復(fù)之后的無窮多項(xiàng)之和。多層：陽光照射到雙層半透明薄層時(shí)，還要考慮兩層半透明薄層之間的無窮次反射，以及再對反射輻射的透過。4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性表4-933窗框型材：木框、鋁合金框、鋁合金斷熱框、塑鋼框、斷熱塑鋼框等；玻璃層間：可充空氣、氮、氬、氪等或有真空夾層；玻璃層數(shù)：單玻、雙玻、三玻等；玻璃類別：普通透明玻璃、有色玻璃、低輻射(Low-e)玻璃等；玻璃表面：各種輻射阻隔性能的鍍膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在兩層玻璃之間的空間中架一層對近

16、紅外線高反射率的熱鏡膜。窗玻璃中心溫度4.1 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素4.1.2 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性34通過窗進(jìn)入室內(nèi)的得熱：玻璃得熱80%，其次是縫隙空氣滲透得熱和窗框傳熱得熱。玻璃鋼材鋁合金PVC松木玻璃鋼0.7658.22030.160.170.52傳熱系數(shù)W/(m2K)6.211.912.37特定結(jié)構(gòu)常用窗框材料的導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)中空玻璃及其他墻體材料的傳熱系數(shù)W/(m2K)材料厚度傳熱系數(shù)隔聲量/dB普通中空玻璃3+6A+33.42530普通中空玻璃3+12A+33.03035三層中空玻璃3+12A+3+12A+32.13540混凝土墻1503.350磚墻2402

17、.8雙玻熱阻：4.1.2 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能熱工特性35 常規(guī)的送風(fēng)方式空調(diào)需要去除的是進(jìn)入到空氣中的得熱量。 冷輻射板空調(diào)需要去除的熱量除了進(jìn)入到空氣中的熱量外，還包括貯存在熱表面上的熱量。4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.1 得熱與負(fù)荷的基本概念 得熱與負(fù)荷的定義與構(gòu)成364.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.1 得熱與負(fù)荷的基本概念 冷負(fù)荷形成過程物體室外空氣室內(nèi)空氣得熱潛熱顯熱對流得熱輻射得熱 Q空調(diào)冷凍 設(shè)備房間負(fù)荷得熱：進(jìn)入建筑的總熱量，包括導(dǎo)熱、對流、輻射、直接空氣交換/HG(n)空調(diào)負(fù)荷：維持環(huán)境空調(diào)去除或加入的冷量或熱量/CL(n)除熱量： 房

18、間非穩(wěn)定工況下實(shí)際由空調(diào)系統(tǒng)除去的熱量/HE(n)比例f (熱源性質(zhì))表4-15蓄熱比例f (建筑熱工特性、作用形式)壓縮機(jī)功率除熱量（空調(diào)送風(fēng)方式）與得熱比較有衰減和延遲37室內(nèi)熱源得熱 室內(nèi)熱源對流得熱熱源向空調(diào)輻射板的輻射熱源向壁面的輻射室內(nèi)熱源得熱分解：4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.1 得熱與負(fù)荷的基本概念 冷負(fù)荷形成過程38冷負(fù)荷 排除的對流熱得熱+潛熱+空氣的焓值增值室內(nèi)熱源對流得熱 壁面對流得熱潛熱 滲透得熱房間空氣的熱平衡關(guān)系空調(diào)送風(fēng)方式負(fù)荷4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.1 得熱與負(fù)荷的基本概念 冷負(fù)荷形成過程穩(wěn)定時(shí)其量物理意義?39q實(shí)際冷

19、負(fù)荷(輕型)實(shí)際冷負(fù)荷(中型)實(shí)際冷負(fù)荷(重型)西向瞬時(shí)太陽輻射得熱設(shè)計(jì)冷負(fù)荷4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.1 得熱與負(fù)荷的基本概念 建筑蓄熱特性對冷負(fù)荷的影響諧波擾量階躍擾量得熱量？蓄熱量？冷負(fù)荷？除熱量？新概念40的發(fā)展過程當(dāng)量溫差法諧波分解法美/1946蘇/50年代得熱=負(fù)荷反應(yīng)系數(shù)法ASHRAE/77年冷負(fù)荷系數(shù)法加/1967-71日射冷負(fù)荷系數(shù)Z傳遞函數(shù)改進(jìn)典型建筑冷負(fù)荷溫差及冷負(fù)荷系數(shù)諧波反應(yīng)法完善穩(wěn)態(tài)計(jì)算法得熱負(fù)荷我國根據(jù)不同對象推薦采用：冬季,內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷外圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷室內(nèi)冷負(fù)荷窗戶日射冷負(fù)荷4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.1 得熱與負(fù)荷

20、的基本概念 負(fù)荷計(jì)算方法與模擬軟件41 方法采用室內(nèi)外瞬時(shí)溫差或平均溫差，負(fù)荷與以往時(shí)刻的傳熱狀況無關(guān)： QKFT 特點(diǎn)簡單，可手工計(jì)算未考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，計(jì)算誤差偏大 應(yīng)用條件蓄熱小的輕型簡易圍護(hù)結(jié)構(gòu)室內(nèi)外溫差平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)外溫度的波動(dòng)值（如冬季負(fù)荷計(jì)算、夏季內(nèi)墻負(fù)荷計(jì)算等）4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.2 穩(wěn)定計(jì)算方法 42第三類邊界條件：太難求解了！非均勻板壁的不穩(wěn)定傳熱:其中內(nèi)表面長波輻射： 積分變換法基本原理(1)4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 43積分變換法基本原理(2)對于常系數(shù)的線性偏微分方

21、程，采用積分變換如 傅立葉變換 或 拉普拉斯變換。積分變換的概念是把函數(shù)從一個(gè)域中移到另一個(gè)域中，在這個(gè)新的域中，函數(shù)呈現(xiàn)較簡單的形式，因此可以求出解析解。然后再對求得的變換后的方程解進(jìn)行逆變換，獲得最終的解。B域：問題容易求解對函數(shù)進(jìn)行積分變換求解A域：問題難以求解對函數(shù)解進(jìn)行積分逆變換獲得解4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 如何選用？偏微分方程變換為常微分方程常微分方程變換為代數(shù)方程44拉普拉斯變換的解形式：傳遞矩陣或s-傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)問題的解積分變換法基本原理(3)4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.3 非透明體圍護(hù)

22、結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 系統(tǒng)Input(t)Output(t)45疊加單元擾量 擾量單元擾量響應(yīng)響應(yīng)分解拉普拉斯變換：熱傳遞過程是線性定常系統(tǒng)傅立葉變換：擾量周期變化Z變換：擾量非規(guī)則變化擾量擾量Input()室外參數(shù)三角波分解諧波反應(yīng)法疊加條件：線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)冷負(fù)荷系數(shù)法積分變換法基本原理(4)46諧波反應(yīng)法：任何一連續(xù)可導(dǎo)曲線均可分解為正(余)弦波之和。把外擾分解為余弦波，分別求出每個(gè)正(余)弦波外擾的室內(nèi)響應(yīng)，并進(jìn)行疊加。典型擾量輸入：室外空氣溫度，輸出：室內(nèi)壁溫反應(yīng)系數(shù)法(冷負(fù)荷系數(shù)法)：任何連續(xù)曲線均可離散為脈沖波之和。將外擾分解為脈沖，分別求得脈沖外擾的室內(nèi)響應(yīng)，再進(jìn)行疊

23、加獲得室內(nèi)負(fù)荷。對應(yīng)離散系統(tǒng)，拉普拉斯變換轉(zhuǎn)化為Z變換典型擾量輸入：室內(nèi)熱源得熱，輸出：室內(nèi)負(fù)荷積分變換法基本原理(5)4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 47室外空氣綜合溫度1階諧波2階諧波3階諧波時(shí)刻/h平均值n、n圍護(hù)結(jié)構(gòu)對n階綜合溫度擾量傳至內(nèi)表面的衰減度及相位延遲時(shí)間，定義：對于諧波疊加的室外(綜合)空氣溫度：如用振幅表示：諧波反應(yīng)法(3)多階諧波4.2.3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 48壁面得熱分解：壁面得熱分解通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱得熱本壁面獲得的通過玻璃窗的日射得熱 壁面對流得熱 本壁面向熱源的輻射 本壁面向空調(diào)

24、輻射設(shè)備的輻射 本壁面向其他壁面的長波輻射Qcond諧波反應(yīng)法(4)得熱負(fù)荷的過程4.2.3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 49雙向(諧波)變化疊加計(jì)算穩(wěn)定傳熱：tz,p 、 tn,p qn,p=K（tz,ptn,p） qn () =+ qn,p+qn1 ( ) + qn2 ( ) tn=C,僅tz()作用:tz() n()qn1( ) tz=C,僅tn()作用:tn() n()qn2( ) 外表面瞬時(shí)得熱：內(nèi)表面瞬時(shí)放熱：取得n、n的途徑： 大量性能試驗(yàn)得到（但很有限），目前手冊中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)屬這類；理論計(jì)算得到（見4.1.2）。（傳入室內(nèi)的得熱量）諧波反應(yīng)法(4)得熱計(jì)算4.2.

25、3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 50諧波反應(yīng)法(5)負(fù)荷計(jì)算室外空氣綜合溫度擾量房間得熱房間負(fù)荷墻體衰減延遲房間衰減延遲n、nn、nNo.1451外表面太陽吸收系數(shù)房間的衰減與延遲負(fù)荷溫差n, n 冷負(fù)荷溫度諧波反應(yīng)法(6)工程簡便計(jì)算方法4.2.3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 n, n 52軟件名功能負(fù)荷計(jì)算方法條件DOE-2（美）全年逐時(shí)能耗模擬反應(yīng)系數(shù)法恒物性ESP（英）建筑、設(shè)備系統(tǒng)能耗有限差分法變物性EnergyPlus（美）建筑、設(shè)備系統(tǒng)能耗傳遞函數(shù)法(反應(yīng)系數(shù)法)恒物性HASP(日本)建筑、設(shè)備系統(tǒng)能耗熱平衡法恒物性DeST(中)建筑、設(shè)備系統(tǒng)能耗狀態(tài)空間

26、法恒物性 其他還有：BLAST （美） 、NBSLD （美） 計(jì)算機(jī)模擬分析軟件概況4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.3 非透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 53 DOE-2 (Design of Experience)由美國能源部主持，美國 LBNL開發(fā)，于1979年首次發(fā)布的建筑全年逐時(shí)能耗模擬軟件，是目前國際上應(yīng)用最普遍的建筑熱模擬商用軟件，用戶數(shù)估計(jì)達(dá)到10002500家，遍及40多個(gè)國家。其中冷熱負(fù)荷模擬部分采用的是反應(yīng)系數(shù)法，假定室內(nèi)溫度恒定，不考慮不同房間之間的相互影響。 EnergyPlus美國LBNL 90年代開發(fā)的商用、教學(xué)研究用的建筑熱、光模擬系統(tǒng)軟件。

27、采用的是傳遞函數(shù)法（反應(yīng)系數(shù)法）。計(jì)算機(jī)模擬分析軟件概況54 ESP-r (Energy Simulation Program for Research) ESP(ESP-r)是由英國Strathclyde大學(xué)的能量系統(tǒng)研究組19771984年間開發(fā)的建筑環(huán)境與設(shè)備系統(tǒng)能耗動(dòng)態(tài)模擬軟件。負(fù)荷算法采用的是有限差分法求解一維傳熱過程，而不需要對基本傳熱方程進(jìn)行線性化，因此可模擬具有非線性部件的建筑的熱過程，如有特隆布?jí)?Trombe wall) 或相變材料等變物性材料的建筑。采用的時(shí)間步長通常以分鐘為單位。該軟件對計(jì)算機(jī)的速度和內(nèi)存有較高要求。 HASP (Heating,Air-conditio

28、ning and Sanitay Engineering Program) 日本1971開發(fā)，采用熱平衡方法動(dòng)態(tài)計(jì)算負(fù)荷，強(qiáng)化建筑并考慮系統(tǒng)的能耗模擬軟件。z計(jì)算機(jī)模擬分析軟件概況55 DeST (Designers Simulation Toolkit) 90年代清華大學(xué)開發(fā)的建筑與HVAC系統(tǒng)分析和輔助設(shè)計(jì)軟件。負(fù)荷模擬部分采用狀態(tài)空間法，即采用現(xiàn)代控制論中的“狀態(tài)空間”的概念，把建筑物的熱過程模型表示成：狀態(tài)空間法的求解是在空間上進(jìn)行離散，在時(shí)間上保持連續(xù)。對于多個(gè)房間的建筑，可對各圍護(hù)結(jié)構(gòu)和空間列出方程聯(lián)立求解，因此可處理多房間問題。其解的穩(wěn)定性及誤差與時(shí)間步長無關(guān)，因此求解過程所取時(shí)

29、間步長可大至1小時(shí)，小至數(shù)秒鐘，而有限差分法只能取較小的時(shí)間步長以保證解的精度和穩(wěn)定性。但狀態(tài)空間法與反應(yīng)系數(shù)法和諧波反應(yīng)法相同之處是均要求系統(tǒng)線性化，不能處理相變墻體材料、變表面換熱系數(shù)、變物性等非線性問題。z分階段計(jì)算機(jī)模擬分析軟件概況56日射得熱溫差傳熱得熱得熱分析：玻璃吸收的太陽輻射向室內(nèi)傳入的分額4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱1。日射透射得熱2。內(nèi)壁面對流得熱：日射吸熱得熱、溫差傳熱得熱q=Iq=I57定義：日射得熱因數(shù)處理方法：先解標(biāo)準(zhǔn)玻璃得熱，其他玻璃則采用修正系數(shù)半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱工程處理：定義標(biāo)

30、準(zhǔn)玻璃標(biāo)準(zhǔn)玻璃：我國采用3mm厚的普通玻璃當(dāng)入射角為i =0 時(shí)， =0.8，=0.074，=0.126標(biāo)準(zhǔn)玻璃日射得熱日射得熱因數(shù)Ds58吸熱玻璃：在玻璃中添加金屬離子或某些物質(zhì)形成著色玻璃，獲得較高吸收率。20世紀(jì)60年代流行豐富色彩。反射玻璃：在玻璃表面附加一層膜，使之反射更多太陽輻射，獲得較高反射率。20年代70世紀(jì)流行映射景色。吸熱玻璃與反射玻璃比較玻璃溫度： 31.439.536.8比較條件：厚度3mm，環(huán)境：32，室內(nèi)：24，太陽日射強(qiáng)度：600W/m2，溫差傳熱：49.4W/m2普通玻璃吸熱玻璃反射玻璃0.865 0.06 0.051 0.111 0.024 0.889 0.0

31、75 0.15 0.45 0.31 0.09 0.40 0.60 0.46 0.30 0.10 0.32 0.38 0.22 0.600.40 4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法玻璃面發(fā)展及其節(jié)能特性59low-e玻璃：將具有低發(fā)射率、高紅外反射率的金屬（鋁、銅、銀、錫等），使用真空沉積技術(shù)，在玻璃表面沉積一層極薄的金屬涂層，這樣就制成了Low-e (Low-emissivity) 玻璃。對太陽輻射有高透和低透不同性能。4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法玻璃面發(fā)展及其節(jié)能特性604.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法玻璃面發(fā)展及其節(jié)能特性可見光冬季型

32、Low-E玻璃7.0% 45.6% 45,2% 2.2%普通玻璃 高 高 高 低 吸熱玻璃 中 中 中 低反射玻璃 低 低 中 低 low-e玻璃 低 低 低近紅外線可見光紫外線長波紅外線透過率高中內(nèi)鍍非常薄但又耐久的鍍銀薄層。 20世紀(jì)80年代盛行節(jié)能玻璃。夏季東西向617030透過：100打開的窗戶僅內(nèi)窗簾19對流：4透過：77816mm普玻透過：19對流：32反射：4951反射對流6mm+內(nèi)百葉82對流：8透過：1018反射對流外百葉+ 6mm各種遮陽及遮擋的日射得熱比較降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)

33、能方法62有效面積系數(shù)地點(diǎn)修正系數(shù)降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法玻璃的遮陽系數(shù)(遮擋系數(shù))窗戶的遮陽系數(shù)窗戶面積例4-8、例4-9不同措施的日射得熱窗玻璃的遮陽系數(shù)窗戶得熱63降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法通風(fēng)窗、雙層通風(fēng)玻璃幕墻 內(nèi)藏百葉排風(fēng)排風(fēng)內(nèi)藏百葉內(nèi)玻璃幕墻外玻璃幕墻回/排風(fēng)卷簾百葉外玻璃幕墻回/排風(fēng) 卷簾百葉外玻璃幕墻回/排風(fēng)通 風(fēng) 窗空 氣 屏 障 式吸熱后產(chǎn)生煙囪效應(yīng)自然機(jī)械通風(fēng)排熱改善窗際微環(huán)

34、境原理：節(jié)能64通風(fēng)雙層玻璃窗，內(nèi)置百頁呼吸式玻璃幕墻：65a)外立面 b)通風(fēng)換氣層圖4-29 雙層通風(fēng)玻璃幕墻降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施雙層通風(fēng)玻璃幕墻 66半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷計(jì)算方法4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法擾量得熱得熱擾量負(fù)荷 傳導(dǎo)負(fù)荷 日射負(fù)荷 經(jīng)過了什么部件被衰減和延遲了? 67負(fù)荷溫差：與什么因素有關(guān)？玻璃窗日射冷負(fù)荷玻璃窗傳導(dǎo)冷負(fù)荷n, n 降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法工程處理：日射負(fù)荷強(qiáng)度=日射得熱日射負(fù)荷系

35、數(shù)n, n 68處理方式：太陽輻射中不考慮直射輻射。有陰影與無陰影混合作用： 分別考慮，按面積 計(jì)算各得熱。陰影面積：可由幾何關(guān)系求解?？照{(diào)得熱計(jì)算：按最不利情況計(jì)算，不考慮 因陰影面而引起的得熱減少。降低通過玻璃門窗傳入室內(nèi)熱量的措施4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.4 半透明體圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱與負(fù)荷及其節(jié)能方法外遮陽陰影面處理69冷負(fù)荷系數(shù)法原理4.2.5 冷負(fù)荷系數(shù)法與室內(nèi)負(fù)荷室內(nèi)熱源簡化基本思想：擾量系數(shù)室內(nèi)熱源設(shè)備：冷負(fù)荷系數(shù)HG(0)內(nèi)熱源散熱量- 0 熱源開始散熱至計(jì)算時(shí)刻CLQ(- 0)冷負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷強(qiáng)度系數(shù)，它與開始使用時(shí)間和連續(xù)使用時(shí)間有關(guān)，與建筑熱特性有關(guān)。70

36、冷負(fù)荷系數(shù)求解原理圖（照明負(fù)荷）135791113151719第1小時(shí)第2小時(shí)第3小時(shí)第4小時(shí)時(shí)刻/h00.20.40.60.81135791113使用時(shí)數(shù)=1h得熱：擾量負(fù)荷：響應(yīng)熱量比例時(shí)刻/h00.20.40.60.81135791113151719第1小時(shí)第2小時(shí)時(shí)刻/h負(fù)荷q冷負(fù)荷系數(shù)的簡便計(jì)算4.2.5 冷負(fù)荷系數(shù)法與室內(nèi)負(fù)荷71 QTZ00T圖4-31周期性階躍擾量作用示意L冷負(fù)荷系數(shù)的簡便計(jì)算4.2.5 冷負(fù)荷系數(shù)法與室內(nèi)負(fù)荷q72 計(jì)算基數(shù)：輸入功率N（電動(dòng)設(shè)備安裝功率）/kW注意計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮： n1利用系數(shù)(最大實(shí)耗功率與安裝功率之比) ； n2同時(shí)使用系數(shù)； n3負(fù)荷系數(shù)

37、(實(shí)耗功率與最大實(shí)耗功率之比) ； n4有局部排風(fēng)時(shí)應(yīng)考慮排風(fēng)帶走熱量的系數(shù)。室內(nèi)室外得熱熱能機(jī)械能功率熱能判別主要常見設(shè)備有電熱設(shè)備、電動(dòng)設(shè)備/考慮電動(dòng)機(jī)效率工藝設(shè)備電動(dòng)機(jī)得熱計(jì)算式/W電動(dòng)設(shè)備室內(nèi)室內(nèi)Q=1000n1n2n3N/室內(nèi)Q=1000n1n2n3N室內(nèi)Q=1000n1n2n3 (1- )N/電熱設(shè)備室內(nèi)Q=1000n1n2n3n4N室內(nèi)負(fù)荷4.2.5 冷負(fù)荷系數(shù)法與室內(nèi)負(fù)荷設(shè)備得熱與負(fù)荷73人體顯熱潛熱輻射熱對流熱對流熱吸收熱負(fù)荷水分蒸發(fā)：水分溫度濕度得熱室內(nèi)負(fù)荷4.2.5 冷負(fù)荷系數(shù)法與室內(nèi)負(fù)荷人體得熱與負(fù)荷例4-1074諧波反應(yīng)法的簡化算法與冷負(fù)荷系數(shù)法形式一致。不能分析變物

38、性的材料如相變材料制成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過程。只是在一定程度上反應(yīng)了得熱和冷負(fù)荷之間的區(qū)別，對輻射的影響作了很多簡化：對墻體內(nèi)表面之間的長波輻射作了簡化處理，給定比例忽略了透過玻璃窗日射落在墻內(nèi)表面上的光斑的影響熱源對流和輻射比例給定，與墻表面角系數(shù)給定把室內(nèi)空氣溫度看作是常數(shù)如果房間與簡化假定相差較遠(yuǎn)，則結(jié)果的誤差較大，如內(nèi)表面溫度差別大、房間形狀不規(guī)則、室內(nèi)空氣控制溫度隨時(shí)間變化等。積分變換法/兩種積分變換法總結(jié)4.2.5 冷負(fù)荷系數(shù)法與室內(nèi)負(fù)荷75夏季：室內(nèi)外溫差小，風(fēng)壓是主要?jiǎng)恿Χ荆菏覂?nèi)外溫差大，熱壓作用往往強(qiáng)于風(fēng)壓，造成底層房間熱負(fù)荷偏大。因此冬季冷風(fēng)滲透往往不可忽略。理論求解方法：網(wǎng)絡(luò)

39、平衡法，數(shù)值求解網(wǎng)絡(luò)平衡法原理： 工程應(yīng)用：壓差法、縫隙法、換氣次數(shù)法 節(jié)點(diǎn)平衡：Gi0 回路壓力平衡：P0通風(fēng)滲透得熱 = 室內(nèi)外焓差 滲透風(fēng)量負(fù)荷為什么？計(jì)算關(guān)鍵？4.2 房間冷負(fù)荷的形成及其計(jì)算方法概述4.2.6 通風(fēng)滲透負(fù)荷76指數(shù)孔口出流滲流(流道細(xì)小)門窗滲透n0.511/1.5風(fēng)壓正壓空調(diào)熱壓下部滲入上部滲出高層建筑夏季冬季負(fù)壓滲入正壓滲出負(fù)壓空調(diào)迎風(fēng)面滲入被風(fēng)面滲出氣密性室外風(fēng)速壓差法縫隙法換氣次數(shù)法壓差高大空間自然通風(fēng)流量平衡網(wǎng)絡(luò)法La=klal=f (室外風(fēng)速,門窗結(jié)構(gòu),門窗縫隙長度）La=nV=f（換氣次數(shù)，室容積）第三章視情況考慮一般考慮滲透動(dòng)力起因現(xiàn)象影響因素方法多開

40、口？4.2.6 通風(fēng)滲透負(fù)荷計(jì)算方法分析77濕源：人員、工藝設(shè)備、水槽、地面積水等；散濕均變?yōu)樗矔r(shí)負(fù)荷；圍護(hù)結(jié)構(gòu)與家具的蓄濕作用一般不考慮。濕表面散濕量：教材式(4-121)式中： P水表面溫度下的飽和空氣的 水蒸 汽分壓力 P空氣中的水蒸汽分壓力 B當(dāng)?shù)貙?shí)際大氣壓； F水表面蒸發(fā)面積； 蒸發(fā)系數(shù)；=0+13.07108v 4.3 室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.1 室內(nèi)濕源及其散濕量78(1)濕表面散濕量：4.3 室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.1 室內(nèi)濕源及其散濕量（2）若蒸發(fā)過程是一個(gè)絕熱過程， 則室內(nèi)的總得熱量并沒有增加?？諝庀蛩畟鬟f的熱量為 Q=F（trtrs） 式中：tr、trs 分別為空氣干球溫

41、度、濕球溫度 這些熱量全部用于水分的蒸發(fā)，濕地面的散濕量為： W=Q/r 式中，r水的汽化潛熱，2450kJ/kg； W=0.006(trtrs)F kg/h79濕源：人員、工藝設(shè)備、水槽、地面積水等；散濕均變?yōu)樗矔r(shí)負(fù)荷；圍護(hù)結(jié)構(gòu)與家具的蓄濕作用一般不考慮。濕表面功率為N的熱源加熱蒸發(fā)濕表面散濕量：教材式(4-121)符號(hào)見教材P.182冷負(fù)荷：蒸汽潛熱，一般蒸汽的顯熱不考慮濕負(fù)荷：蒸汽量自然蒸發(fā)濕負(fù)荷：式(4-121)蒸汽源冷負(fù)荷：根據(jù)設(shè)備散熱方式，由N確定濕負(fù)荷：式(4-121)工藝性發(fā)濕除外4.3 室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.1 室內(nèi)濕源及其散濕量人體80圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳濕與傳熱具有相似性，其蒸汽

42、滲透量(濕負(fù)荷)為：4.3 室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.2 墻體傳濕及計(jì)算81每層界面上溫度： 每層界面上水蒸汽分壓力：4.3.2 墻體傳濕及計(jì)算在穩(wěn)定條件下從圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面算起，1.計(jì)算第n層材料層外表面的溫度。2.由計(jì)算出的溫度查表對應(yīng)出第n層材料層的飽和壓力。3.計(jì)算在穩(wěn)定條件下從圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面算起，第n層材料層外表面的水蒸汽分壓力。4.如圖：作出飽和水蒸氣壓力和實(shí)際水蒸氣壓力曲線。82每層界面上溫度： 每層界面上水蒸汽分壓力：導(dǎo)熱系數(shù)大溫降小 滲透系數(shù)大分壓力降小ab t(x) Pbt(x)= Pb(x) p(x)冷凝？va vbpwPb水汽方向CBApntwPbtn水汽方向ACB4.3

43、室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.2 墻體傳濕及計(jì)算83目的：建筑物內(nèi)部無水汽凝結(jié)（美觀、減少發(fā)病率、降低采暖費(fèi)、延長建筑壽命）檢驗(yàn)方法：使建筑物表面(表面結(jié)露)、各層(內(nèi)部結(jié)露)1) 調(diào)整各材料層順序；見圖保溫層：導(dǎo)熱系數(shù)小，但滲透系數(shù)大。圖中A相當(dāng)于保溫層、B相當(dāng)于隔汽層2) 設(shè)置隔汽層；布置原則：“進(jìn)難易出”見圖（水汽側(cè)）內(nèi)隔汽層保溫層外采暖房間？冷庫？ 3) 設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽溝道消除圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的方法Pi(x)pb(x)pwPbpn水汽方向CAB水汽方向CBApwPbpn4.3 室內(nèi)濕環(huán)境的形成4.3.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)露及其防治例4-11va vbpwPb水汽方向CBApn大Rv材料84 人

44、體對熱濕環(huán)境的反應(yīng)教材第四章內(nèi)容85S0S0S=0人體體溫生理特征 肝臟：最高，38 皮膚：與外界環(huán)境有關(guān) 各部分溫差不會(huì)太大 日夜有1以內(nèi)的波動(dòng) 代表溫度：核心溫度4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.1 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)生理特征蓄熱1586人體體溫的表示核心溫度下丘腦部位處皮膚溫度易測的代表溫度表4-38直腸溫度平均溫度(在熱環(huán)境中) (在冷環(huán)境中)人體體溫生理特征4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.1 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)87人體的正常溫度人體體溫生理特征4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.1 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)HotCol

45、d38 oC32 oC人的正常體溫：36.5人的皮膚表面溫度為： 33.3?88人體的皮膚和內(nèi)臟器官有無數(shù)個(gè)“冷點(diǎn)”（冷感受器）和“熱點(diǎn)”（熱感受器），它們使大腦產(chǎn)生冷熱感覺的作用系統(tǒng)如下：表皮0.2mm真皮0.6mm深部脂肪層10mm熱感受器位于皮膚表面下0.3-0.6mm冷感受器位于皮膚表面下0.15-0.17mm溫度內(nèi)臟皮膚溫度核心溫度大腦熱感冷感主觀心理描述客觀生理反應(yīng)客觀生理反應(yīng) 冷熱感受系統(tǒng)4.4.1 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)人體熱感受系統(tǒng)問題：為什么人對冷更敏感？冷感受器與熱感受器在皮膚中的分布密度不同,冷感受器的數(shù)目多于熱感受器89人體與非生物體的區(qū)別：人體的溫度和散熱量并不

46、完全由環(huán)境因素決定，在一定環(huán)境參數(shù)范圍內(nèi)人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以將人體的核心溫度維持在一個(gè)適合于生存的較窄的范圍內(nèi)比較核心溫度與設(shè)定值偏差生理反應(yīng)=f(M)=f(活動(dòng)量)靜止:36.8;步行:37.4 ；慢跑:37.9;劇烈運(yùn)動(dòng):39.5 ; 自調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)4.4.1 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)基礎(chǔ)人體的體溫自調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)90研究方法：心理學(xué)，研究感覺與刺激間的關(guān)系學(xué)科稱為心理物理學(xué)。定義：人對周圍環(huán)境“冷”“熱”的主觀描述。特點(diǎn)：盡管人描述環(huán)境的冷熱，實(shí)際上只能感覺到自己皮膚下神經(jīng)末梢的溫度。所以“冷”“熱”與感受者的身體狀態(tài)有關(guān)，不是完全客觀的反映。 “中性”的定義：不冷不熱，人用于體溫調(diào)節(jié)消耗

47、的能量最小。度量：感覺不能用任何直接的方法測量。熱感覺4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2 熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)幾個(gè)概念91皮膚溫度變化率對冷/熱閾的作用敏感區(qū)敏感區(qū)遲鈍區(qū)420-1冷熱感覺閾皮膚溫度變化率/ /s溫度變化率對冷閾和暖閾的作用熱感覺4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2 熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)92實(shí)線暖閾、涼閾虛線感覺變化閾皮膚感覺與適應(yīng)溫度以及變化量之間的關(guān)系這種感覺有皮膚冷熱感的適應(yīng)性決定的適應(yīng)溫度的變化/K適應(yīng)溫度/問題：環(huán)境溫度30時(shí)，在什么情況下感覺暖？ 問題：環(huán)境溫度36時(shí)，在什么情況下感覺涼？ 熱感覺4.4 熱濕環(huán)境中的人體

48、生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2 熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)93一只手浸入熱水后的疼痛強(qiáng)度問題：浸在45 的水中，感到疼痛的時(shí)間約多少？ 水溫（）時(shí)間（s）疼痛強(qiáng)度痛閾18s后疼痛消失4847464543熱感覺4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2 熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)描述人對熱刺激的反應(yīng) 94熱舒適4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2 熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)當(dāng)人獲得一個(gè)快感的刺激時(shí)是舒服的，但此時(shí)可能熱感覺可能是中性的甚至是非中心的同樣的手溫有時(shí)感到舒適有時(shí)感到不舒適，說明了什么？95冷感覺一般情況取決于平均皮膚溫度；熱感覺最初取決于皮膚溫度，而后取決于深

49、部體溫；熱舒適感是人體自身通過熱平衡和感覺到的環(huán)境狀況并綜合起來獲得是否舒適的感覺,由生理和心理綜合決定.熱舒適4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.2 熱濕環(huán)境中的人體心理學(xué)基礎(chǔ)標(biāo)度表4-4096人體蓄熱率人體能量代謝率人體產(chǎn)熱率與室內(nèi)相對濕度 有關(guān)與活動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)衣著主要影響因素:環(huán)境(t,v,tr)衣著活動(dòng)量與表面溫度 tr 有關(guān)人體所作機(jī)械功人體與環(huán)境輻射換熱率人體與環(huán)境對流換熱率人體蒸發(fā)散熱率與室溫、氣流風(fēng)速有關(guān)熱平衡方程4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述97人體感到舒適的必要條件： S = 0人體感到舒適的充分條件： 人體

50、按正常比例散熱對流散熱/總散熱輻射散熱/總散熱呼吸、無感覺蒸發(fā)散熱/總散熱2530%4550%2530%當(dāng)S=0時(shí)： 將前述各散熱量計(jì)算式代入方程式，可以得到如下公式，即人體蓄熱量S取決于6個(gè)因素的定量描述：P.O.Fanger熱舒適方程人體正常的散熱范圍：熱舒適方程4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述98蓄熱量不同時(shí)的生理現(xiàn)象4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述S0：體溫升高，40時(shí)人出汗停止；43.5 時(shí)人死亡。S0:體溫降低，人體顫抖；34時(shí)，肌肉適應(yīng)，停止顫抖；28時(shí)，呼吸停止，人死亡。99

51、產(chǎn)能量(代謝率)進(jìn)食體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)等客觀因素:活動(dòng)強(qiáng)度/環(huán)境/性別/年齡/進(jìn)食后時(shí)間長短/等主觀因素:神經(jīng)緊張程度等作機(jī)械功皮膚/服裝/呼吸熱交換環(huán)境熱平衡與無生命物質(zhì)能量平衡的主要區(qū)別單位 met：1 met = 58.2 W/m2，即成年男子靜坐時(shí)的代謝率。成年男子BMR：46 W/m2 /0.8metBMR變化范圍：1015。超過20為病態(tài)。影響因素基礎(chǔ)代謝率/BMR 維持生命所需最低產(chǎn)能用于比較不同條件時(shí)的代謝率 / 早餐前清醒靜臥半小時(shí),室溫為1825測得人體能量代謝率M4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述研究方法100人體能量代謝率MM

52、 = f (耗氧量、CO2排放量) = f (活動(dòng)量)1met0.83km/h2.03.08.05km/h10km/h1.4一般室內(nèi)運(yùn)動(dòng)代謝率多在5 met 以下 肌肉活動(dòng)強(qiáng)度對代謝率起決定性的影響表4-42式4-1344.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述定量方法表面積1.8m2,中國人的表面積1.51.8m2；101定義：人體的機(jī)械效率S=0時(shí)：C+R+E=(M-W)實(shí)際M計(jì)算空調(diào)負(fù)荷計(jì)算時(shí)：取0，即：W0偏安全計(jì)算人體所作的機(jī)械功W4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述0.2102呼吸顯熱散熱：皮

53、膚汗液蒸發(fā)散熱：皮膚濕擴(kuò)散散熱：呼吸潛熱散熱；人體平均皮膚溫度：皮膚呼吸人體總蒸發(fā)散熱量E4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述103人體表面發(fā)射率，灰體且長波輻射時(shí)等于吸收率 f eff 人體有效輻射面積修正系數(shù)，考慮不同姿勢的修正斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)5.6710-8W/m2K4tcl 衣服外表面溫度： 0.8 0.4 0.70.78 0.72 0.7人體外表面與外界的輻射換熱量R4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述104tcl 可以通過聯(lián)立求解人體外表面與周圍環(huán)境空氣的對流換熱量C4.4 熱濕環(huán)境

54、中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述fcl 人體服裝面積系數(shù)，它是著裝后實(shí)際表面積Acl與人體 裸身表面積AD之比，即：對流換熱105當(dāng)S=0人體達(dá)到熱平衡時(shí)有：4.4 熱濕環(huán)境中的人體生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)4.4.3 人體熱平衡方程以及熱舒適性描述舒適性方程及其影響因素M、W、ta、Pa、mrt、fcl、tcl、cl。 f(tcl，ta，va)f(ta，va，Icl ， fcl ，mrt，M)f(Icl )f(ta、a )ta、Pa(或)、mrt、 va 、 M、 Icl六個(gè)影響參數(shù)：106S= (M - W) 1.73 10-2 M (5.867 Pa ) 0.

55、0014 M (34 ta ) 3.05 5.733 0.007 (M W) Pa 0.42 ( M W 58.2 ) 皮膚擴(kuò)散蒸發(fā)散熱 汗液蒸發(fā)散熱 fcl cl ( tcl - ta ) 3.96 10-8 fcl (tcl + 273)4 (mrt+ 273)4 對流散熱 輻射散熱 =TL=S=(M - W) (E CR) = 0 呼吸潛熱呼吸顯熱散熱達(dá)到熱平衡時(shí)4.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素舒適性方程PMVS PMV：客觀物理量感覺主觀定量PMV熱感覺標(biāo)尺+3熱+2暖+1微暖0適中-1微涼-2涼-3冷表4-43107PMVPPD通過滿意度描述由大量

56、試驗(yàn)獲得PMV指標(biāo)只代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的感覺，不能代表所有個(gè)人的感覺。PPD是通過概率分析確定某環(huán)境條件下人群不滿意的百分?jǐn)?shù)即便達(dá)到 PMV0，仍然有5的人不滿意。PMV PPD4.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素1084.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù)活動(dòng)量衣著可以有ta、Pa()、 va、 mrt、 M、 Icl多種組合達(dá)到同樣的感覺PMV季節(jié)溫度相對濕度速度夏季222840650.3m/s冬季182430600.2m/sta a vata：決定了能耗a ：決定了排汗氣流形式干冷濕冷悶熱皮膚潤濕度=

57、體表實(shí)際蒸發(fā)散熱量最大潛熱散熱量體表全部被汗?jié)駶櫜膳L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50019-2003： 109一個(gè)假象的等溫圍合面的表面溫度，它與人體間的輻射熱交換量等于人體周圍實(shí)際的非等溫圍合面與人體間的輻射熱交換量。=4.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)平均輻射溫度mrtmrtMean Radiation Temperature110 溫度計(jì) 溫包 涂黑的薄壁銅球 軟木塞環(huán)境空氣溫度150mm黑球溫度tg風(fēng)速黑球溫度4.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素環(huán)境參數(shù)平均輻射溫度mrt111單位1clo為靜坐、ta=21、v

58、0.05m/s、50%時(shí)舒適所需衣服熱阻。 1clo = 0.155m2K/W (襯衣+普通外套)人體衣著多少直接影響人體熱平衡或者人體蓄熱的多少。 1clo00.10.30.50.81.53.0在與圖中情況不同時(shí)(如活動(dòng)量等)，應(yīng)對其參數(shù)進(jìn)行修正。4.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素2. 服裝熱阻Icl定量112特性 步速 3.7km/h1clo 0.48 clo前述Icl一般指顯熱熱阻運(yùn)動(dòng)時(shí)：人運(yùn)動(dòng)時(shí)由于人體與空氣之間存在相對流速，會(huì)降低服裝的熱阻。 Icl = 0.504 Icl + 0.00281Vwalk 0.24坐姿熱阻：椅子給人增加0.15 clo

59、以下的熱阻 Icl = 7.48 10 5 CSAC 0.1濕潤服裝熱阻：服裝被汗?jié)?潤后熱阻會(huì)下降，顯熱換熱加強(qiáng)，又增加了潛熱換熱，故總傳熱系數(shù)增加，總熱阻下降，詳見表4-46。4.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素2. 服裝熱阻Icl16113PMV-PPD只適用于接近熱舒適的狀態(tài)；舒適程度由對熱中性的偏移程度確定，與偏移的時(shí)間長短沒有關(guān)系，與人體的熱狀態(tài)變化沒有關(guān)系；PMV的計(jì)算是完全客觀的，但指標(biāo)的含義卻是由主觀感覺統(tǒng)計(jì)確定的。Fanger：PMV11(PPD27%)滿意（被“采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范” GB 50019-2003引用） ISO7330：

60、 PMV0.50.5（PPD10%）舒適4.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素3. 熱舒適狀態(tài)下各影響因素之間的關(guān)聯(lián)PMV-PPD特性1144.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及其影響因素3. 熱舒適狀態(tài)下各影響因素之間的關(guān)聯(lián)應(yīng)用調(diào)整參數(shù)獲得最經(jīng)濟(jì)而又舒適的熱環(huán)境圖4-46圖4-50設(shè)計(jì)及預(yù)測應(yīng)用 設(shè)計(jì)參數(shù)(ta、a、 va、 mrt、 M、 Icl) 預(yù)測待建建筑室內(nèi)熱環(huán)境舒適性程度，并不斷修改參數(shù)達(dá)到ISO。評價(jià)已有建筑熱環(huán)境舒適性 對民用建筑進(jìn)行民意測驗(yàn)室內(nèi)熱環(huán)境舒適性評價(jià)。1154.5 人對熱濕環(huán)境的評價(jià)4.5.1 PMV-PPD指標(biāo)及