建筑热湿环境
第四章 建筑环境中的热湿环境
第二节 建筑围护结构的热湿传递
一、通过围护结构的显热得热
t z tair oIu t
第一节 太阳辐射对建筑物的热作用
三、夜间辐射
由于夜间无太阳辐射，建筑物与周围物体和天 空的长波辐射在这里是不可忽视的，否则可能导 致热负荷计算偏低。 上述式中的长波辐射QL也可称为夜间辐射或有 效辐射。若仅考虑墙体对天空的大气长波辐射和 对地面的长波辐射，则通常可由下式估算： 4 4 QL b w xsky xg g Tw xskyTsky xg gTg4 由于影响角系数x的因素很多，x很难求出，故 长波辐射QL往往采用经验值。最常见的取值方法 为： 对于垂直表面近似取QL=0 对于水平表面取QL/αout=3.5～4.0º C
第一节 太阳辐射对建筑物的热作 用
一、围护结构外表面所吸收的太阳辐射热
半透明物体的总吸收率为： 1 r 0 1 r r n 1 0 n 1 r 1 n 0 半透明物体的总反射率为： 2 2 1 r r r 1 0 1 r r 2 n 1 0 2 n r 1 1 1 r 1 n 0 半透明物体的总透射率为： 2 1 1 r glass 1 0 1 r r 2 n 1 0 2 n 1 r 1 n 0 其中：α0指射线单程穿过半透明体的吸收率；r 为空气-半透明薄层分界面的反射百分比，其值与 射线的入射角和波长有关，也与介质的性质即折 射指数n有关。
0 0 0 2 2 2 0 2 0 2 2 0 2
第一节 太阳辐射对建筑物的热作用
一、围护结构外表面所吸收的太阳辐射热
当阳光照射到两层半透明薄层时，其总透射率、总反射 率以及各层的总吸收率可用类似方法求出： n glass 1 2 1 2 1 总透射率为：
建筑环境学第3章热湿环境
《流体网络原理》 参考文献：朱颖心， 水力网络流动不稳定过程
的算法，《清华大学学报》, 1989年, 第5期
工程应用：缝隙法、换气次数法
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网络平衡法原理
节点平衡：AG＝0 回路压力平衡：B P＝0
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玻璃窗的种 类与热工性 能
不同结构的窗有着 不同的热工性能
U即传热系数Kglass 气体夹层和玻璃本
身均有热容，但较墙 体小。
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通过玻璃窗的得热
透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：
HG I I glass,
Di glass ,Di dif glass ,dif
玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热：
窗的有效面积系数
HG solar ( SSG Di X s SSG dif )C sCn X glass Fwindow
玻璃的遮挡系数 遮阳设施的遮阳系数
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玻璃窗的种类与热工性能
无色玻璃表面覆盖无色 low-源自 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3
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通过玻璃窗的长波辐射???
夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量
白天有天空辐射吗？
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第二节 建筑围护结构的热湿传递
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过围护 结构的显 热得热
通过非透明围护结 构的热传导
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
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一、通过非透明围护结构的热传导
由于热惯性存在，通过围 护结构的传热量和温度的 波动幅度与外扰波动幅度 之间存在衰减和延迟的关 系。衰减和滞后的程度取 决于围护结构的蓄热能力。
2建筑热湿环境调节技术
《室内环境质量》
▪ (3) 不可再生能源的使用 ▪ 以上两方面设计都是通过建筑物自身设计来实现最大限度地利用自然资源对建
筑物室内热湿环境进行控制在此基础上，如还不能满足建筑环境要求，则需要 借助不可再生能源为建筑提供相应的环境需求量，即采用主动式采暖空调系统。 集中式供热或空调系统需要消耗电能、燃料等大量不可再生能源，但只要能够 将建筑设计"被动式采暖通风以及主动式供热空调系统相结合，就能够大幅度 降低不可再生能源的使用，达到既能节约能源，又能营造舒适室内热湿环境的 目的，用最小的成本实现绿色建筑社会和经济效应的最大化。
《室内环境质量》
▪ (2) 自然资源在绿色建筑上的体现 ▪ 自然资源在绿色建筑上的体现包括冬季保温采暖、夏季隔热降温、自然通风、
自然采光等方面。利用自然资源的绿色建筑在建造过程中将产生不可避免的较 高投资，但如果能够在日后建筑使用期间合理使用，则在建筑全寿命周期中， 相比较普通用能建筑，能够在很大程度上达到节约能源的效果。
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《室内环境质量》
建湿环境调节技术
▪ (1) 绿色建筑整体设计 ▪ 建筑室内热湿环境形成的最主要原因是各种外扰和内扰的影响，外扰主要包括
室外气候参数如室外空气温湿度、太阳辐射、风速、风向变化，以及邻室的空 气温湿度等等，均可通过围护结构的传热“传湿”空气渗透使热量和湿量进入 到室内，对室内热湿环境产生影响。内扰主要包括室内设备“照明”人员等室 内热湿源。如能在建筑设计阶段充分考虑建筑所在地域气候特征，通过建筑围 护结构本身设计，减少夏季热量获取和冬季热量损失，则可以减轻机械采暖空 调设备在建筑后期运行的压力，从而通过合理的建筑结构设计营造舒适、健康、 节能的绿色建筑。
绿色建筑与节能技术
《室内环境质量》
民用建筑室内热湿环境评价标准
民用建筑室内热湿环境评价标准一、室内热湿环境的定义室内热湿环境是指室内的热量及湿度，即温度、温度剧变和相对湿度的综合体，以及两者之间的相互作用的状态，包括以下四个要素：（1）室内温度（20℃－30℃）；（2）室内温度剧变（< 2℃）；（3）室内相对湿度（40%－60%，低于40%可容服）；（4）室内交换热量（房室室内温度与室外温度的流量）。
二、室内热湿环境的评价标准1.室内温度：以室内的平均温度为准，以室内的最高温度为限，室内的温度不能低于20℃，不能高于30℃，温度范围应尽量取得均匀；2.室内温度剧变：即指在一小时内温度只能变化不超过2℃；3.室内相对湿度：室内相对湿度应为40%-60%,当低于40%时，人体会感到干燥、缺氧；4.室内交换热量：室内温度不能过大于室外温度，可以通过适当的开窗改善室内气候；5.室内加热室内温湿度调节：可以根据室内的温湿度进行相应的调节，使温度稳定，湿度恒定，以达到最佳的热湿环境。
三、室内热湿环境评价指标1.室内温湿度：室内温度要求舒适，室内湿度要求生活舒适，一般情况下，室内温湿度标准比外界温度和湿度要低；2.室内温度剧变：即在一小时内室内温度变动不要大于2℃；3.室内空气流通率：即室内每小时新风量，室内室外风量差异不要低于50m³／h；4.室内交换热量：室内外温差保持在4℃至8℃；5.室外光照等级：室外累计晴日照小时应不少于年最少累计晴日照小时的60%；6.室外扰动等级：即室外各种声源最大限度值不能超过关于职业健康保护的国家标准。
四、室内热湿环境的健康要求1.睡眠状况：室内温湿度的优化可以有效改善睡眠质量，使人更易入睡；2.心情：室内温度和湿度控制在适当范围内，可有效改善人们的情绪；3.呼吸道：室内温湿度符合标准，能有效预防和改善呼吸道感染；4.视觉健康：室内温度太高或太低都会影响视觉，即室内温度需均匀，不能过大或过小；5.其他：室内热湿环境过大也会影响人的体能，如影响运动效果等。
民用建筑室内热湿环境评价标准
民用建筑室内热湿环境评价标准民用建筑室内热湿环境评价标准是指在民用建筑室内，按照一定的标准评价室内热湿环境质量的标准。
它是我国民用建筑节能管理的重要依据，以保证民用建筑的室内热湿环境质量满足节能要求。
民用建筑室内热湿环境评价标准的主要内容包括：1）室内温度、湿度和通风标准；2）室内空气质量标准；3）室内照明质量标准；4）室内声环境质量标准；5）室内电磁辐射质量标准；6）室内有害物质质量标准。
室内温度、湿度和通风标准是民用建筑室内热湿环境质量的基本要求，也是控制室内热湿环境质量的重要指标。
室内温度应维持在合理范围内，湿度也要保持在适宜的范围内，保证室内空气新鲜。
此外，室内通风也非常重要，应定期开窗通风，使室内空气循环，以保持室内空气新鲜。
室内空气质量标准是指在民用建筑室内，空气中有害物质的浓度，以及空气微生物的数量等。
空气中的有害物质包括二氧化硫、氮氧化物、固体颗粒等，这些物质会对人体健康造成一定的危害，因此，空气中这些有害物质的含量必须控制在一定的标准以内。
室内照明质量标准是指民用建筑内部照明的质量，主要包括照度、色温、色彩等要求。
照度要求是指室内的光照度，应满足室内活动的要求；色温要求是指室内照明的色温，应满足室内活动的要求；色彩要求是指室内照明的色彩，应满足室内活动的要求。
室内声环境质量标准是指民用建筑内部的声环境质量，主要是指室内噪声指标。
室内噪声指标要求一般在35分贝以下，这样才能保证室内环境安静，满足住宅生活要求。
室内电磁辐射质量标准是指民用建筑内部电磁辐射的质量，主要是指室内的电磁辐射强度要求。
室内电磁辐射强度要求一般在5分贝以下，这样才能保证室内环境对人体健康无害，符合安全要求。
室内有害物质质量标准是指民用建筑内部的有害物质的质量，主要是针对室内有害物质的浓度要求。
室内有害物质的浓度要求一般在国家规定标准以下，这样才能保证室内环境质量，符合人体健康要求。
总之，民用建筑室内热湿环境评价标准是民用建筑节能管理的重要依据，也是控制室内热湿环境质量的重要指标。
土木建筑工程：建筑热湿环境(题库版)
土木建筑工程：建筑热湿环境（题库版）1、问答题何为得热量，冷负荷、热负荷和湿负荷，得热量与冷负荷之间的关系如何？正确答案：房间得热量：是指某时刻进入房间的总热量，冷负荷：是为了维持一定的室内热湿环境所需要的在单位时间（江南博哥）内从室内除去的热量（包括显热量和潜热量）。
热负荷是为了维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量。
湿负荷：是指维持一定的室内湿环境需要的在单位时间内排除的水分。
得热量与冷负荷之间的关系：得热量的对流部分进入室内立刻成为瞬时冷负荷，而得热量的辐射部分首先会传到室内各表面，提高这些表面的温度，当这些表面的温度高于空气温度时，再以对流方式传给室内空气，成为空气冷负荷，因此在多数情况下，冷负荷并不等于得热量，只有在室内各表面温差很小，热源只有对流散热时，冷负荷=得热量。
冷负荷与得热量之间存在着相位差和幅度差，其差值取决于房间结构，围护结构的热工特性和热源特性2、填空题得热量与外扰之间存在（）的关系正确答案：衰减与延迟3、问答题围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？正确答案：围护结构内表面会将热量以长波辐射的形式传给室内其它表面，提高其它表面的温度。
当这些表面的温度高于室内空气温度时，就会有热量以对流的形式进入到空气中，而形成瞬时冷负荷。
如果没有长波辐射，则得热=负荷。
4、问答题何为谐波反应法、冷负荷系数法，它们之间有何联系。
正确答案：用谐波反应法计算传递的热量，是建立在不稳定传热基础上，即室外扰量（综合温度tz）大体上呈周期性变化作用于围护结构，使围护结构从外层表面逐层的跟着波动，且这种波动是由外向内逐渐衰减和延迟，这种简谐运动的周期函数可用正弦（或余弦）函数项的级数表达，将其变换为付立叶展开式，即将随时时变化的扰量函数分解为简单的多阶正弦函数的组合，再将其n 阶谐波作用下的响应直接叠加，即可求得已知室温和外扰随时间变化条件下的传热量。
冷负荷系数法（反应系数法）求解问题的基本思路是：将时间连续变化的扰量曲线离散为按时间序列分布的单元扰量，再求解出板壁围护结构热力系统对单位单元扰量的反应（即反应系数），最后，利用求得反应系数通过叠加积分计算出围护结构的逐时传热得热量。
第三章建筑热湿环境(103)
室内产热与产湿 • 室内湿源包括人员、水面、产湿设备
– 散湿形式：直接进入空气 – 得热往往考虑围护结构和家具的蓄热，“得湿” 一般不考虑“蓄湿”
• 湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换
– 有热源湿表面：水分被加热蒸发，向空气加入了 显热和潜热，显热交换量取决于水表面积 – 无热源湿表面：等焓过程， 室内空气的显热转化为潜热 – 蒸汽源：可仅考虑潜热交换
常规的送风方式空调需 要去除荷与得热有关，但不一定相等 • 决定因素
– 空调形式
• 送风：负荷＝对流部分
• 辐射：负荷＝对流部分＋辐射部分
– 热源特性：对流与辐射的比例是多少？ – 围护结构热工性能：蓄热能力如何？如果内表面 完全绝热呢？ – 房间的构造（角系数）
• 总得热：HGsolar＝HGglass,τ + HGglass,a
通过玻璃窗的得热 • 可利用对标准玻璃的得热 SSGDi 和 SSGdif 进行修正
来获得简化计算结果：
实际照射面积比
窗的有效面积系数
HGsolar = ( SSGDi X s + SSGdif )CsCn X glassFwindow
• 增透覆层（保证可见光的透过率）~太阳光过滤成“冷光源”！ • 高透光型（冬季型、高近红外线透过率），低透光型（遮阳型）
（5）中空玻璃（双层玻璃、中间抽真空、加充氩气、氪气）
• 吸热玻璃与LOW-E玻璃的组合
2、当量室外气温~室外空气综合温度tz
太阳直射 辐射 大气长波 • 辐射 太空散射 辐射 对流换 热
冷负荷温差法
常用的负荷求解法 • 稳态算法
– 不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大
• 动态算法，积分变换求解微分方程
– 冷负荷系数法、谐波反应法：夏季设计日动态模 拟。
《建筑热湿环境》课件
湿环境
1 湿度的影响
湿度对人体健康和建筑材料有着重要影响， 需要合理控制室内空气湿度。
2 室内空气湿度的控制
通过通风、空调和湿度控制设备等手段，可 以控制室内空气湿度，提供良好的湿环境。
3 湿度的测量方法
使用湿度计等工具可以准确测量室内湿度， 帮助评估建筑热湿环境。
4 利用建筑设计降低室内湿度
采用合适的建筑设计和材料选择可以帮助降 低室内湿度，提供舒适的湿环境。
在建筑计过程中， 需要充分考虑热湿环 境对建筑舒适度和节 能性的影响。
建筑节能与热湿环境
节能建筑的目标
节能建筑的目标是通过合理的 热湿环境设计和能源利用，减 少建筑能耗。
热湿环境的影响
热湿环境对建筑能耗有着直接 的影响，需要在设计中考虑节 能需求。
节能建筑的热湿环境 设计
采用绝缘材料、合理的通风和 空调系统等措施，可以实现节 能建筑的良好热湿环境。
参考文献
1. 张XX，施XX. 建筑热湿环境[M]. 上海：上海科技出版社，2008. 2. Smith A, Johnson B. Understanding Building Physics: Principles and Applications[J]. London: Taylor & Francis, 2013.
重要性
了解建筑热湿环境对于提供舒适的居住环境和设计节能建筑至关重要。
热环境
热平衡
热平衡是指建筑内的热量输入 和输出达到平衡状态，在此基 础上实现舒适的温度。
人体热舒适度
人体热舒适度受到环境温度和 湿度的影响，建筑设计应考虑 提供舒适的热环境。
降低室内温度的方法
通过建筑设计和热量控制技术， 可以降低室内温度，提供更舒 适的热环境。
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绿色建筑热湿环境
2011331150313 陈光慧11建环3
摘要：①全球正处于空前的建筑热潮，而这对全球的能源的使用有重大影响。
商
业和住宅建筑大约占全球能源总消耗的三分之一，而工业和运输业也各占了三分之一。
但是由于目前大部分的建筑物没有烟囱装置，所以大部分的人不会考虑到能源使用量上升的问题以及因此导致的空气污染问题。
关键词：热湿环境节能建筑设计
室外气候条件以及室内发热发湿源直接影响着建筑环境内热湿环境。
室外内室内热湿环境影响主要来自于太阳辐射和室外气温的共同作用，他们通过建筑物外围保护结构把大量的热量传进室内，同时还通过门窗透过太阳辐射热，通过缝隙渗透热湿空气影响室内热湿环境，这类被称为影响室内热湿环境的外扰因素。
同时影响室内热湿环境的另一因素是内扰，主要包括室内照明、电器等工艺设备、人体等散发的热量或者水蒸气，他们通过不同的散热散湿的形式，直接地或者间接的影响着室内热湿环境。
主要形式分为：辐射、传导或传湿、对流热交换或对流质交换。
其中建筑传热中部分辐射来自围护结构或室内家具的等蓄放热过程，这还是区别于其他传热的一个重要特点，是室内得热与室外负荷不等的主要原因，不同扰量作用、不同建筑热工特性，带给室内的热湿负荷是不同的，从而形成的热湿环境也是不同的。
不同的热湿环境对人们产生不同的生理和心里上的影响。
营造一个良好的热湿环境，不仅需要了解形成室内热湿环境的物理因素，而且还要了解人们在不同热湿环境中的生理和心里上的反应。
①热湿环境是建筑环境中的最主要的内容，主要反映在空气环境的热湿特性上。
研究表明：热环境的四要素（温度、湿度、辐射和气流）对人体的热平衡均有影响，而且各要素产生的影响在很大程度上可以互相互换和互相补偿。
例如，机体经由辐射所获得的热灵可以和因气温所获得的热量相当。
在热环境中湿度增高所造成的影响可被风俗增高所抵消。
当空气温度低于21摄氏度时，人不出汗，随着气温的增高，出汗量逐渐增多，湿度的影响显得越来越重要。
在气温低于皮肤温度时（一般皮肤的正常的平均温度是32.5摄氏度）。
在这种情况下，空气的流动能增加机体通过对流和蒸发散热。
当气温高于35摄氏度时，情况比较复杂，空气的流动能加速蒸发散热，但同时却可使机体通过对流的方式受热增多，气温越高受热愈为明显。
热辐射除了太阳的直接照射使机体直接受热外，人体与周围环境间还存在长波辐射换热。
热辐射不受空气温度的影响且与风速无关。
根据实验：当气温10摄氏度，周壁表面温度50摄氏度时，人在其中会感到过热；当室内温度50摄氏度而壁面表面温度为0摄氏度时会使人在室内感到过冷。
高温高湿对机体的热平衡有不利影响，因为在高温时，机体主要依靠蒸发散热来维持热平衡，此时相对湿度的增高，将妨碍汗液的蒸发。
就人的感觉而言，当温度高、湿度大尤其是风速小的时候人感到“闷热”；当温度高、湿度小时人感到“干热”风速对改善人们的热环境也有重要作用，气流可以促进人体散热，增进人体的舒适度；当气温高于人体皮肤温度时，空气的流动只会使人体从外界环境吸收更多的热量，甚至对人体产生不良影响。
②随着亚洲经济起飞，区域内的建筑工程也加速进行，建筑业的能耗占到四分之
一，根据社会和经济趋势分析，经济增长、人口爆炸、城市化进程、生活水平的提高和生活方式的改变将继续下去。
亚洲的建筑市场会不断发展，并需要更多地能源来满足空间和水源、保温/冷却装置、照明设备、电器、设备等中种种能源需要。
现在若不积极改善亚洲建筑热潮的能源使用方式，亚洲的未来将受困于能源需求极高的建筑环境。
所以兴建更多的节能建筑是全球性的趋势，是为了控制高能耗的建筑影响能源的利用不合理，导致最后的能源急速紧缺，造成难以挽回的能源危机。
①近年来，随着建筑系统环境性能逐步被人们重视，绿色建筑作为一种新的建筑概念得到了迅速发展。
绿色建筑实践是一项高度复杂的系统工程，这不仅需要规划师、建筑师、结构师、设备工程师等设计人员具有环境的概念，而且还需要所有者、管理者、施工者、使用者等也具有较强的环境意识。
在建筑系统环境性能研究中，建筑环境性能控制是建筑系统环境性能改善的基础，是绿色建筑从哲学理念进入操作层次的至关重要的环节。
传统的室内性能设计要求空调建筑的室内环境必须维持在一个比较狭窄的温湿度范围，如温度在25摄氏度—28摄氏度之间，相对湿度在50%—70%之间。
许多的研究者研究了生产条件下热环境对人体的影响，热舒适明显影响劳动效率，但是绝对热舒适环境不一定就是健康的绿色热环境，实验亦可以验证对于大多数建筑物来说，按舒适要求来规定室内气候标准是不恰当的，因为从生理上来讲，人们长期处于稳定的室内气候下，会降低人体对气候变化的适应能力，不利于身体健康。
另外在经济上也是不现实的。
节能设计是绿色建筑有关室内气候环境的主要问题之一，其目的是要解决人体不舒适场合，即克服由于气温（或者其他气候要素）的“极端效应”给环境带来的不舒适的可能。
一般在气象资料中可以查到当地的极端最高气温和极端最低气温及其严寒期和炎热期的迄止时间划定。
这些资料可以放映当地的气温条件，并引导绿色建筑节能设计采取一定措施来解决温度给环境舒适带来的问题。
湿度是对大气潮湿程度的研究，人体舒适度、建筑物中的冷凝，、天气状况和谁的供应这些环境方面的重要问题都取决于湿度。
空气中的潮湿寒冷也会影响材料的耐久力、材料的烘干、工序操作以及设备。
作为气候因素之一的风对地貌和建筑物有影响之外，风通过建筑洞口对室内环境也会带来直接影响。
风可以加大人体散热量和除湿，将室内有害物质带走。
气候对节能建筑设计起着决定性作用。
全球的气候条件决定了任何地域的温度、湿度、辐射能力、空气流动、风和天空条件等气候性质。
③建筑围护结构节能设计过去的建筑产业，是一个能源效率十分低落的产业，有事相同规模建筑物的耗能密度，可以相差数倍乃至数十倍，这庞大的耗能差距意味着建筑物的节能对策有很大的发挥空间。
对于建筑设计者或房地产业主而言，了解建筑外型设计因子对节能设计的因果关系是最重要的，因为建筑外型有关房地产销售与节能效益的权衡。
一般而言，办公建筑的外型设计决定了建筑围护结构的热工因子，也决定了空调耗电量的三分之一比重，因此建筑设计者只要善于掌握围护结构热工因子之节能效益，即可收到良好的节能设计。
就大体而言，所有围护结构设计因子中，以“开窗率（即窗墙比）”对空调耗能的影响力最大，亦即玻璃开窗永远是流失能源的一大漏洞，因此“抑制过大的开窗设计“可以说是所有建筑节能设计的第一步。
“窗面遮阳”因子是空调耗能的一个重大因子，越热的气候越需要遮阳，而月寒冷的地方则约不需要遮阳。
“围护结构保温”是另一重要因子，是为了减少温度差所引起耳朵热穿透热流，但南方气候因为室内外温差偏小之故，使其保温性能的要求减弱。
其他因子对建筑节能设计影响较小。
总结：建筑业的发展，势必带来能源的大量需求，能愿得合理利用是关于整个
社会的经济和各方面的发展，为了营造舒适的室内热湿环境，采用节能的建筑设计是经济可实行的，同时也是利国利民，走可持续发展的大方向。
在满足人体对室内环境的要求下，还能做到绿色环保，一举两得。
参考文献：
①郑洁黄炜等绿色建筑热湿环境及保障技术北京—化学工业出版社，20011.7
②宏雯施美灵等建筑节能中国大百科全书出版社，2011.9
③林宪德绿色建筑中国建筑工业出版社，2011.11。