建筑熱濕環(huán)境

建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment建筑環(huán)境預(yù)調(diào)查2建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3“建筑室內(nèi)環(huán)境調(diào)查Ⅰ”大綱（預(yù)調(diào)查）

調(diào)查目的

通過感性調(diào)查，認(rèn)識室內(nèi)環(huán)境的相關(guān)因素。

調(diào)查范圍

商場，辦公室，餐廳，住宅，教室，寢室，實(shí)驗(yàn)室，影劇院等。要求選擇具有代表性的建筑。

調(diào)查內(nèi)容

建筑的名稱，地點(diǎn)，功能，面積，層數(shù)，人員密度……。

室內(nèi)環(huán)境現(xiàn)狀，室內(nèi)環(huán)境的控制手段。

調(diào)查方式

小組成員的自我主觀調(diào)查。

調(diào)查方法

直觀的感受。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment4“建筑室內(nèi)環(huán)境調(diào)查Ⅰ”大綱（預(yù)調(diào)查）

調(diào)查內(nèi)容

建筑的名稱，地點(diǎn)，功能，面積，層數(shù)，人員密度……。

室內(nèi)環(huán)境現(xiàn)狀：

熱舒適性、空氣品質(zhì)、光環(huán)境、聲環(huán)境（例）表1熱舒適性調(diào)查表

房間冷較冷適中暖熱教室B203建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment5“建筑室內(nèi)環(huán)境調(diào)查Ⅰ”大綱（預(yù)調(diào)查）

調(diào)查內(nèi)容

室內(nèi)環(huán)境的控制手段（需要有一定的描述）（例）表5室內(nèi)環(huán)境的控制手段調(diào)查表

房間熱舒適性空氣品質(zhì)光環(huán)境聲環(huán)境其他教室B203建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment6“建筑室內(nèi)環(huán)境調(diào)查Ⅰ”調(diào)查報告大綱

調(diào)查目的

調(diào)查范圍

調(diào)查內(nèi)容

調(diào)查方式

調(diào)查方法

調(diào)查的實(shí)施（時間、地點(diǎn)、調(diào)查區(qū)域等等）調(diào)查結(jié)果與分析（數(shù)據(jù)、分析等）調(diào)查結(jié)論建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3以其他形式進(jìn)入室內(nèi)的熱量和濕量7空氣滲透熱量濕量建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕量8

室內(nèi)熱源包括顯熱熱源和潛熱熱源顯熱熱源散熱的形式

輻射：進(jìn)入墻體內(nèi)表面、透過玻璃窗到室外、其它室內(nèi)物體表面（家具、人體等）對流：直接進(jìn)入空氣。顯熱熱源輻射散熱的波長特征

可見光和近紅外線：燈具、高溫?zé)嵩矗姞t等）長波輻射：人體、常溫設(shè)備

建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕量9室內(nèi)濕源包括人員、水面、產(chǎn)濕設(shè)備散濕形式：直接進(jìn)入空氣得熱往往考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)和家具的蓄熱“得濕”一般不考慮“蓄濕”濕源與空氣進(jìn)行質(zhì)交換同時一般伴隨顯熱交換有熱源濕表面：水分被加熱蒸發(fā)，向空氣加入了顯熱和潛熱，顯熱交換量取決于水表面積無熱源濕表面：等焓過程，室內(nèi)空氣的顯熱轉(zhuǎn)化為潛熱蒸汽源：可僅考慮潛熱交換建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕量10設(shè)備散熱建筑內(nèi)的設(shè)備散熱量計算：

Qin1=n1n2n3N/η式中

Qin1——設(shè)備散熱量，kW；

N——電動設(shè)備的安裝功率，kW；n1——利用系數(shù)，電動機(jī)最大實(shí)耗功率與安裝功率之比，一

般可取0.7～0.9；n2——電動機(jī)負(fù)荷系數(shù)，電動機(jī)每小時平均實(shí)耗功率與機(jī)器

設(shè)計時最大實(shí)耗功率之比，一般可取0.5，計算機(jī)取1；n3——設(shè)備的同時使用系數(shù)，電動機(jī)同時使用的安裝功率與

總安裝功率之比，一般由工藝設(shè)計人員提供；η——電動機(jī)效率，一般可取0.75～0.85。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕量11照明散熱建筑內(nèi)的照明散熱量計算：

Qin2=

n4N

式中

Qin2——照明設(shè)備散熱量，kW；

N——照明燈具所需功率，kW；n4——可利用自然通風(fēng)散熱于頂棚內(nèi)時，n4=0.5～0.6。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕量12人體散熱散濕見第4章。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕量13室內(nèi)濕源W=1000β(Pb-Pa)FB0/B(g/s)建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕量14室內(nèi)熱源得熱與總散濕量建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.2空氣滲透帶來的熱量與濕量15空氣進(jìn)入室內(nèi)直接帶來的熱量與濕量僅考慮自然狀態(tài)下的空氣滲透，人為組織的自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)見第6章。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.2空氣滲透帶來的熱量與濕量16空氣滲透量空氣滲透：圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)存在壓差，在此壓差作用下，空氣通過孔洞或縫隙進(jìn)入室內(nèi)?？卓诔隽鳎簼B流：建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.2空氣滲透帶來的熱量與濕量17空氣滲透量門窗縫隙空氣滲透：通過門窗縫隙空氣滲透量：建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.2空氣滲透帶來的熱量與濕量18夏季：室內(nèi)外溫差小，風(fēng)壓是主要動力冬季：室內(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?？諝鉂B透量工程應(yīng)用：縫隙法、換氣次數(shù)法（供熱工程）縫隙法La=k·la·l換氣次數(shù)法La=n·V建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.3.2空氣滲透帶來的熱量與濕量19空氣滲透量帶來的熱量：HGinf=ρa(bǔ)La(hout-hin)空氣滲透量帶來的濕量：Winf=ρa(bǔ)La(dout-din)建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.4冷負(fù)荷與熱負(fù)荷2021室內(nèi)表面與空氣間熱平衡關(guān)系示意建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment22負(fù)荷與暖通空調(diào)末端設(shè)備對流型空調(diào)末端設(shè)備去除的是進(jìn)入到空氣中的熱量。

輻射型空調(diào)末端設(shè)備去除的熱量是進(jìn)入到空氣中的熱量和貯存在熱表面上的熱量。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment233.4.1室內(nèi)環(huán)境參數(shù)與負(fù)荷定義室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)為保證房間功能的需要，室內(nèi)所需要的熱濕環(huán)境?？諝獾母汕驕囟?、空氣的相對濕度。室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)基準(zhǔn)值需要維持的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)的數(shù)值。室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)精度范圍允許室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)在其間變化的范圍。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment243.4.1室內(nèi)環(huán)境參數(shù)與負(fù)荷定義冷負(fù)荷維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要的在單位時間內(nèi)從室內(nèi)除去的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。熱負(fù)荷維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要的在單位時間內(nèi)向室內(nèi)加入的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment253.4.2負(fù)荷與得熱的關(guān)系

潛熱得熱、滲透空氣得熱得熱立刻成為瞬時冷負(fù)荷通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱、通過玻璃窗日射得熱、

室內(nèi)顯熱源散熱對流得熱部分立刻成為瞬時冷負(fù)荷輻射得熱部分先傳到各內(nèi)表面，再以對流形式進(jìn)入空氣成為瞬時冷負(fù)荷，因此負(fù)荷與得熱在時間上存在延遲。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment263.4.2負(fù)荷與得熱的關(guān)系建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment273.4.2負(fù)荷與得熱的關(guān)系

冷負(fù)荷與得熱有關(guān)，

概念不同

不同，冷負(fù)荷≠得熱量數(shù)值不等決定因素?zé)嵩葱再|(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能：蓄熱能力如何？

房間的構(gòu)造（角系數(shù)）

注意：輻射和蓄熱的存在是延遲和衰減的根源！建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment283.4.3負(fù)荷的數(shù)學(xué)表達(dá)采用空氣冷卻的空調(diào)房間壁面對流換熱通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳到內(nèi)壁面的導(dǎo)熱量＋本壁面獲得的日射得熱與熱源短波輻射得熱＝壁面對流換熱＋（本壁面向其他壁面的長波輻射－本壁面獲得的熱源長波輻射得熱）Ql壁面對流換熱建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment293.4.3負(fù)荷的數(shù)學(xué)表達(dá)采用空氣冷卻的空調(diào)房間冷負(fù)荷室內(nèi)空氣的熱平衡關(guān)系(空氣參數(shù)恒定)房間顯熱冷負(fù)荷＝室內(nèi)熱源對流得熱 ＋壁面對流換熱＋滲透得熱建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment303.4.3負(fù)荷的數(shù)學(xué)表達(dá)

房間的顯熱冷負(fù)荷相當(dāng)于幾個得熱與壁面熱傳導(dǎo)量之和

房間的總冷負(fù)荷導(dǎo)致負(fù)荷與得熱產(chǎn)生差別的根源熱源滲風(fēng)玻璃窗墻體顯熱潛熱熱源滲風(fēng)玻璃窗墻體建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment313.4.3負(fù)荷的數(shù)學(xué)表達(dá)采用輻射板冷卻的空調(diào)房間冷負(fù)荷

在室內(nèi)空氣參數(shù)相同的情況下，采用輻射板空調(diào)的負(fù)荷比送風(fēng)空調(diào)負(fù)荷大還是??？以夏季為例外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度降低

——導(dǎo)致室外向室內(nèi)傳熱增加室內(nèi)表面（家具、墻面）溫度降低

——空調(diào)系統(tǒng)需要帶走的熱量增加結(jié)論輻射板空調(diào)的負(fù)荷偏大如果追求的是舒適性相同，哪一個負(fù)荷更大？建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment323.4.3負(fù)荷的數(shù)學(xué)表達(dá)室內(nèi)空氣參數(shù)變化時，采用“除熱量”來描述需要排除的熱量，即動態(tài)環(huán)境下的冷負(fù)荷：

間歇運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)在剛開機(jī)運(yùn)行階段的“啟動負(fù)荷”往往比連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時的負(fù)荷要大很多。除熱量比穩(wěn)態(tài)條件下多了一個空氣降溫需要的熱量熱源滲風(fēng)玻璃窗墻體室溫動態(tài)變化下的除熱量建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.5典型負(fù)荷計算方法33建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment34第三類邊界條件：太難求解了！典型負(fù)荷計算方法原理介紹其中內(nèi)表面長波輻射：初始條件：建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment35負(fù)荷計算法當(dāng)量溫差法諧波分解法反應(yīng)系數(shù)法諧波反應(yīng)法冷負(fù)荷系數(shù)法冷負(fù)荷溫差法1946USA1950sUSSR1967Canada典型負(fù)荷計算方法原理介紹

目的：使負(fù)荷計算能夠在工程應(yīng)用中實(shí)施發(fā)展：由不區(qū)分得熱和冷負(fù)荷發(fā)展到考慮二者的區(qū)別建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment36

穩(wěn)態(tài)算法不考慮建筑蓄熱，負(fù)荷預(yù)測值偏差大。動態(tài)算法（反應(yīng)系數(shù)法、諧波反應(yīng)法）積分變換求解微分方程，準(zhǔn)確但復(fù)雜計算機(jī)模擬軟件

DOE2(美國)、HASP(日本)、ESP(英國)DeST(清華)EnergyPlus(美國)常用的負(fù)荷求解法建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment373.5.1穩(wěn)態(tài)算法

方法采用室內(nèi)外瞬時溫差、平均溫差或當(dāng)量溫差，負(fù)荷與以往時刻的傳熱狀況無關(guān)：

Q＝KFT

特點(diǎn)簡單，可手工計算；未考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，計算誤差偏大。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)外溫度的波動值。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment383.5.1穩(wěn)態(tài)算法建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment393.5.2動態(tài)算法2個問題：1是求解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定傳熱；2是求解得熱與負(fù)荷的轉(zhuǎn)換關(guān)系。解決方法：對于常系數(shù)的線性偏微分方程，采用積分變換如傅立葉變換

或拉普拉斯變換。其概念是把函數(shù)從一個域中移到另一個域中，在新的域中，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建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment40傳遞函數(shù)與輸入量、輸出量的關(guān)系3.5.2動態(tài)算法——積分變換法原理

傳遞函數(shù)G(s)僅由系統(tǒng)本身的特性決定，而與輸入量、輸出量無關(guān)，因此建筑的材料和形式一旦確定，就可求得其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)。這樣就可以通過輸入量和傳遞函數(shù)求得輸出量。

如果輸入原函數(shù)是指數(shù)函數(shù)，則不需變換直接輸入，即可求得解的原函數(shù)建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment41

3.5.2動態(tài)算法——積分變換法應(yīng)用條件對于普通材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程，在其一般溫度變化的范圍內(nèi)，材料的物性參數(shù)變化不大，可近似看作是常數(shù)，可采用拉普拉斯變換法來求解。對于采用材料的物性參數(shù)隨溫度或時間有顯著變化的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程，就不能采用拉普拉斯變換法來求解。相變材料，Trombe'sWall(特隆布墻)建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment423.5.2動態(tài)算法——輸入邊界條件的處理方法

輸入邊界條件的處理步驟邊界條件的離散或分解；求對單元擾量的響應(yīng)；把對單元擾量的響應(yīng)進(jìn)行疊加和疊加積分求和。

兩種基于積分變換的負(fù)荷計算法：函數(shù)均采用拉普拉斯變換，邊界條件的處理方法不同對邊界條件進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解：諧波反應(yīng)法對邊界條件進(jìn)行時間序列離散：反應(yīng)系數(shù)法建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment43武漢市室外干球溫度的全年變化建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment44輸入邊界條件的處理方法：

——傅立葉級數(shù)分解＝＋＋建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment45輸入邊界條件的處理方法：

——時間序列離散建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment463.5.2動態(tài)算法——兩種積分變換法

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)行疊加室內(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，分別求出每個正(余)弦波外擾的室內(nèi)響應(yīng)，并進(jìn)行疊加。二者無本質(zhì)區(qū)別，僅是處理手法的不同。建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment3.5.2動態(tài)算法

——冷負(fù)荷系數(shù)法47建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment48冷負(fù)荷系數(shù)法原理圖示(1)設(shè)備使用1小時的室內(nèi)負(fù)荷建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment49冷負(fù)荷系數(shù)法原理圖示(2)設(shè)備使用2小時的室內(nèi)負(fù)荷建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment50冷負(fù)荷系數(shù)法原理圖示(3)設(shè)備使用10小時的室內(nèi)負(fù)荷建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment513.5.2動態(tài)算法

——冷負(fù)荷系數(shù)法冷負(fù)荷系數(shù)的大小即反應(yīng)了某一項因素對某時刻負(fù)荷大小的影響程度。反應(yīng)系數(shù)為0~1，相當(dāng)于影響為0~100%。

內(nèi)外擾的處理：圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱采用冷負(fù)荷溫度

tcl()

日射冷負(fù)荷采用冷負(fù)荷系數(shù)Ccl()

內(nèi)擾采用冷負(fù)荷系數(shù)Ccl(-0)建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment52（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)瞬變傳熱形成的冷負(fù)荷

(a)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷基本計算式

Qcl()=KF[

tcl()–tin]

tcl()為冷負(fù)荷溫度逐時值，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型、氣象條件、朝向有關(guān)。

tcl()反映了室外空氣溫度、陽光輻射、建筑物蓄熱等因素的綜合影響。tintcl(t)Qcl(t)冷負(fù)荷溫度：一個當(dāng)量溫度室內(nèi)溫度建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment53（2）外窗日射得熱形成的冷負(fù)荷(b)日射冷負(fù)荷

Qcl()=FCsCnD·maxCcl()F為窗面積，D·max是日射得熱因素最大值

Ccl()是冷負(fù)荷系數(shù)，與緯度、朝向有關(guān)。

Cs為玻璃遮擋系數(shù)，Cn為遮陽系數(shù)。Qcl(t)D·maxFCsCnCcl()建筑環(huán)境學(xué)

BuiltEnvironment54（3）室內(nèi)熱源散熱量形成冷負(fù)荷

內(nèi)擾冷負(fù)荷

Qcl()=Qin(0)Ccl(-0)

Qin(0)