第2-1讲建筑室内热环境及热舒适

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建筑物理(热工学)_建筑室内热环境

湿黑球温度（WBGT）
考虑太阳辐射影响
评价户外炎热环境作业强度
室内热环境的计算参数
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》夏季空调室内设计计算温度26°C。
冬季采暖室内设计计算温度16°C。
《公共建筑节能设计标准》空调 Nhomakorabea统夏季室内计算参数：
温度25°C，风速0.15～0.3，相对湿度40～60％
1200
1600
2000
自然风
不同类型风的频谱特征
不同类型脉动风速的接受程度实验
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 稳态方式模拟自然风正弦方式随机方式 5% 10% 24% 61%
风－吊扇
1.6m/s + 30º C = 舒适（节能）
New indoor environmental control strategy for energy saving
academicpress1981感觉热感觉冷热感觉的影响因素冷热刺激刺激变化率原有状态皮肤温度与热感觉人体皮肤温度与人体热感觉的关系室内热环境的评价指标预测平均反应pmv标准有效温度set湿黑球温度wbgt六个影响因素热感觉预测平均反应pmv综合考虑六个因素iso国际标准引用热舒适测定仪适用于适度热环境丹麦范格尔热舒适标准有效温度set基于人体生理学模型通用指标适用范围最广通过软件计算得到湿黑球温度wbgt考虑太阳辐射影响评价户外炎热环境作
解答：26°C饱和水蒸气分压力为3361.0Pa。 26°C，70％湿空气的水蒸气分压力为 2352.7Pa，对应露点温度约为20.1°C。水管表面温度15°C<露点温度，结露。
★
热感觉
空气温度感觉生理反应健康

建筑热工学-1室内外热环境

部位
冷点
热点
部位
冷点
热点
前额
5.5-8.0
鼻子
8.0
1.0
嘴唇
16.0-19.0
脸部其他部位 8.5-9.0
1.7
胸部
9.0-10.2
0.3
手背
7.4
0.5
手掌
1.0-5.0
0.4
手指背
7.0-9.0
1.7
手指肚
2.0-4.0
1.6
大腿
4.5-5.20.4腹部源自8.0-12.5小腿
4.3-5.7
后背
7.8
22
人体的能量代谢率影响因素：肌肉活动强度（主要因素）环境温度（偏高、偏低都增加代谢率）性别（男性高于女性）年龄（少年高于老人）神经紧张程度（紧张时代谢率高）进食后时间的长短等（进食后代谢率增加，蛋白质代谢率高）
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人体与外界的热交换人体与外界的热交换形式：
▪ 对流换热 ▪ 辐射换热 ▪ 出汗蒸发 ▪ 呼吸散热
外层温度指皮肤表面到 10 mm 以内的部分，通常包括皮肤，皮下脂肪和表层的肌肉。皮肤温度与外界环境有关，日夜有1℃以内的波动。
我国正常成年人的体温(℃)
平均量
变动范围
腋温
36.8
36.0~37.4
口温
37.2
36.7~37.7
肛温
37.5
36.9~37.9
19
垂直温差对人热舒适的影响当受试者处于热中性状态时，头足温差仍然使人感到不舒适。
从人体热舒适考虑，单纯达到热平衡是不够的，∆q＝0并不一定表示人体处于舒适状态。还应当使人体与环境的各种方式换热量限制在一定的范围内。据研究，在人体达到热平衡状态时，当对流换热约占总散热量的25％-30％、辐射散热量占45％-50％、呼吸和有感觉蒸发散热量占25％-30％时（称为正常比例散热），人体才能达到热舒适状态，这一条件则是人体热舒适的充分条件。

建筑热环境

改善室内热环境的措施
2.合理设计建筑物的朝向和布局，避免出现风的“隧道”效应，并积极合理利用太阳辐射能。建筑物的朝向应尽可能的避开冬季主导风向并朝向夏季主导风向。寒冷地区应以冬季防风为主，炎热地区应以夏季通风为主。
改善室内热环境的措施
3.积极创造有利的气候微环境，建筑物周边的绿化环境和江河湖泊喷泉等环境有助于降低人们对热的敏感性，同时还可以使人产生心怡感，提高生活满意度。绿化墙体能够改善建筑外表的微气候，可以为建筑外墙遮阳，以减少外部的热反射和眩光，并可利用植物的蒸腾作用降温和调节湿度，减少城市热岛效应。
建筑热环境对人体热舒适度的影响及改善措施
建筑热环境简介
建筑热环境有室内、外之别.室内热环境是由室内空气温度、湿度、空气流动速度和壁面热辐射诸要素的某一组合,它是人热舒适度的直接环境作用因素.室外热环境是室外温度、湿度、太阳辐射、风和降水等能间接影响室内热环境的气候因素。
影响人体热舒适的因素
Байду номын сангаас
改善室内热环境的措施
4.设计空调系统时要慎重选择室内设计温度，进行合理的负荷计算和设备选型，并进行合理的气流组织。空调设计者应重视室内气流组织，积极利用自然通风，积极采纳各种新技术，积极利用各种新型绿色能源。如：置换式空调、太阳能空调、地热能空调、蓄能空调、地面辐射采暖等等。
改善室内热环境的措施
5.积极采用热回收和废热利用技术。采用热回收和废热利用技术不仅可以达到节能的目的，还可以把热商品化，创造经济利益。
改善室内热环境的措施
6.个体可通过改变衣着，开关窗户，启停室内风扇或空调采暖设备等个人行为改变环境舒适度及个人热舒适感；个体还可从生理上和心理上适应某一热环境，生理适应[6]指长期暴露在热环境中人体热应力的逐渐减小的一种生理反应；心理适应指根据过去的经历和期望适时改变现在的热环境期望值，对理论上未达到舒适标准的某一热环境，个体换一种心态去评价和感受也许会觉得舒适。

室内热环境与人体热舒适

其它描述热反应的评价指标
1、有效温度ET
这是一个将干球温度、湿度、空气流速对人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数值的任意指标。它在数值上等于产生相同感觉的静止饱和空气的温度
有效温度
其它描述热反应的评价指标
2、新有效温度ET*(Gagge)
其它描述热反应的评价指标
3、标准有效温度SET* 特点：综合考虑了不同的活动水平和衣服热阻定义：某个空气温度等于平均辐射温度的等温环境
而一些学者将热舒适定义为：一种对环境既不感到热也不感到冷的舒适状态，即人们在这种状态下会有“中性”的热感觉。
热舒适的研究涉及建筑热物理、人体热调节机理的生理学和人的心理学等学科。
热感觉与热舒适
热舒适投票 TCV 与热感觉投票 TSV
热舒适投票 TCV
热感觉投票 TSV
4
不可忍受
+3
热
3
很不舒适
散湿）
① 对流
内扰作用方式 ② 辐射
③ 蒸发
室内湿环境的影响因素
室内湿源包括：人员、水面产湿设备
散湿形式：直接进入空气
热湿环境的主要参数
描述室内热湿环境的主要参数：空气温度、湿度、空气流速、平均辐射温度 tr 和黑球温度Tg 、操作温度等。
平均辐射温度
一个假想的等温围合面的表面温度，它与人体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体间的辐射热交换量。
衣，长内裤
Icl (clo)
0.36 0.57 0.61 0.96
1.34
厚三件套西衣服, 长内衣裤 1.5
厚毛衣
0.37
厚长大衣
0.63
厚裤子
0.32
工作服

建筑物环境热舒适性研究

建筑物环境热舒适性研究建筑物是人们居住、工作和学习的场所，有着至关重要的意义。

而建筑物环境热舒适性则是衡量建筑物室内环境质量的重要指标之一，它与人们的生活质量息息相关。

因此，建筑物环境热舒适性的研究十分重要。

建筑物环境热舒适性的定义建筑物环境热舒适性是指建筑物内部的气温、湿度、风速等因素对人体的舒适程度的影响。

热舒适性是指在人处于相对静止状态下，周围的热环境让人感到舒适，不会引起不适感，同时使人的耐力保持在一个稳定的水平上，从而影响人的健康和体力贡献。

建筑物环境热舒适性的影响因素建筑物环境热舒适性的影响因素主要包括室内气温、空气湿度、空气流速、辐射温度和室内氧气浓度等。

室内气温是热舒适性的最基本因素，它直接影响人的感受。

当室内气温过高或过低时，人会感到不适，可能会出现头晕、乏力等症状。

空气湿度则是影响室内环境干湿程度的因素，过低或过高的湿度都会影响人的健康。

空气流速则是人们感觉舒适的另一个因素，适宜的空气流动可以增强人的舒适感。

辐射温度则是室内环境的另一个因素，它会影响人的舒适感受。

室内氧气浓度则是对人的健康有着直接影响的因素，缺氧的环境会影响人的健康和舒适感。

建筑物环境热舒适性的评价指标为了进行建筑物环境热舒适性的研究，需要建立相应的评价指标。

目前，建筑设备规范、国家标准和国际标准等均制定了一些与建筑物环境热舒适性相关的评价指标。

在实际工程设计和热舒适性研究中，普遍采用的评价指标包括平均气温、相对湿度、运动速度、辐射温度和氧气浓度等。

建筑物环境热舒适性的研究方法在进行建筑物环境热舒适性的研究时，需要采用一些科学严谨的方法。

常用的研究方法包括实验方法、现场测试方法和模拟计算方法。

实验方法可以同步控制室内环境因素，进行人体舒适效果试验和能量平衡试验等，结果最准确。

现场测试方法则是通过实际建筑物数据采集以及对人员反馈意见的调查来获取数据。

此外，还有模拟计算方法，通过计算机软件模拟建筑物内的热舒适性，分析各种因素对热环境的影响，并进行优化设计，结果较为实用。

建筑物理环境设计中的热舒适性研究

建筑物理环境设计中的热舒适性研究近年来，随着人们对室内环境质量的要求日益提高，建筑物理环境设计的研究也在不断发展。

其中，热舒适性作为建筑物理环境设计中的重要内容，已经成为研究的热点之一。

热舒适性的研究旨在提供舒适的室内温度环境，使人们在室内中工作、生活更加舒适，提高生活质量。

在热舒适性的研究中，热环境参数是非常重要的。

温度是热环境参数中最基本的指标，直接影响着人体的感受。

人类对温度有不同的敏感度，根据不同的活动和环境，对温度的需求也有所不同。

一个舒适的温度范围可以提高人们的工作效率和生活品质。

因此，在建筑物理环境设计中，需要根据不同的功能要求和使用人群，合理设置室内温度。

除了温度，湿度也是影响热舒适性的重要因素之一。

过高或过低的湿度都会使人感到不适，影响工作和生活。

湿度过高容易产生潮湿的感觉和不透气的环境，易导致水汽凝结的问题。

而湿度过低则会使人的皮肤干燥，容易引起呼吸道不适等问题。

因此，合理调节室内湿度也是建筑物理环境设计中需要考虑的重点。

热辐射也是建筑物理环境设计中需要注意的因素之一。

太阳辐射和室内照明对室内热环境产生直接影响，需要合理进行控制。

太阳辐射会通过建筑物外墙进入室内，直接照射到人体上，使人感到燥热和不适。

因此，在建筑物外立面设计中，需要采取合适的遮阳措施，减少太阳辐射的直射。

同时，对于室内照明也需要进行合理设计，避免过亮或过暗的环境对人体产生不利影响。

在建筑物理环境设计中，也需要考虑热通风对热舒适性的影响。

通过合理设置室内通风系统，可以有效调节室内空气流通，降低室内温度。

合理的通风还可以减少湿度，增加空气新鲜度，提高室内空气质量。

因此，在建筑物设计中，需要考虑通风系统的设置，以满足热舒适性的要求。

除了上述因素，人们对室内空气质量的要求也越来越高。

室内空气质量直接影响着人们的健康和舒适。

建筑物设计中需要考虑室内外气流的交换，避免二氧化碳和有害气体的积聚。

通过合理设置室内空气净化系统，可以有效提高室内空气质量，提供一个健康舒适的室内环境。

柳孝图《建筑物理》(第3版)笔记和课后习题详解

柳孝图《建筑物理》（第3版）笔记和课后习题详解第1篇建筑热工学建筑热工学的任务是依照建筑热工原理，论述通过规划和建筑设计手段，防护或利用室内外气候因素，解决房屋的日照、保温、隔热、通风、防潮等问题，创造良好的室内气候环境并提高围护结构的耐久性。

第1章室内外热环境1.1 复习笔记一、室内热环境1．室内热环境组成要素（1）室内热环境主要由室内气温、湿度、气流及壁面热辐射等因素综合而成。

（2）各种室内微气候因素的不同组合，会形成不同的室内热环境。

2．人体热平衡与热舒适（1）热舒适热舒适是指人们对所处室内气候环境满意程度的感受。

人体对周围环境的热舒适程度主要反映在人的冷热感觉上。

（2）热平衡人们在某一环境中感到热舒适的必要条件是：人体内产生的热量与向环境散发的热量相等，即保持人体的热平衡。

人体与环境之间的热平衡关系可用下列公式表示：△q=qm±qc±qr－qw式中qm—人体产热量，W／m2；qc—人体与周围空气之间的对流换热量，W／m2；qr—人体与环境间的辐射换热量，W／m2；qw—人体蒸发散热量，W／m2；△q—人体得失的热量，W／m2。

从上式看出，人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发三种，换热的余量即为人体热负荷△q。

△q值与人们的体温变化率成正比当△q>0时，体温将升高；当△q<0时，体温将降低。

当△q=0，人体新陈代谢产热量正好与人体在所处环境的热交换量处于平衡状态。

当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25％～30％，辐射散热量占45％～50％，呼吸和无感觉蒸发散热量占25％～30％时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境便是人体热舒适的充分条件。

3．人体热平衡的影响因素（1）人体新陈代谢产热量qm①qm主要决定于人体的新陈代谢率及对外作机械功的效率。

②单位时间内人体新陈代谢所产生的能量，称为新陈代谢率，通常用符号m表示，单位为W/m2（人体表面积），1met=58.2W／m2。

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舒适 5%坐着的人感到冷 80%坐着的人感到冷, 20%活动的人感到冷
居住建筑室内舒适性标准: 夏季26～28℃，冬季18～20℃
可居住性标准: 夏季不高于30℃，冬季不低于12℃
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建筑热工
３、调节
生理、衣服（服装师）、建筑（建筑师）、社区（建筑师与规划师）、城市（规划师）、国家、大陆板块、地球等。由小及大，由近及远
15 目前国内，一般认为PMV的值在－1到+1之间可以视为热舒适环境。
说明：人们更喜欢自然调节的状态。这也给了建筑师更多的创作余地。
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建筑热工
单因素评价: 空气温度
空气温度
＞34 ℃ 30~34 ℃ 28~30 ℃ 25 ℃ 18 ℃ ＜12 ℃
感觉 100%的人感到热, 42.3%的人难以忍受 84%的人感到热, 14.5%的人难以忍受 30%的人感到热, 但可以忍受
• 四个环境因素:空气温度，空气湿度，空气流动速度，平均辐射温度
• 两个人体因素：活动量和衣服
• 其他因素：年龄差异，适应性差异，个体状况，民族差异，性别差异等
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建筑热工
２、评价
有效温度(ET*) 由Houghton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的评价标准至今。
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
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建筑热工
第一章室内外热环境
1.1 室内热环境
组成要素
室内气温ti、室内相对湿度ϕi、气流速度vi、壁面的热辐射温度θi
这些要素的不同组合形成不同的室内热环境
人体热舒适
影响因素评价调节
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建筑热工
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（有感觉的蒸发散热量）与人体最大蒸发散热量之比乘以100
H= SI qreq ×100 qmax
• 全面考虑了室内热微气候中的四个物理因素以及人体活动状况与衣着等因素的影响，是一个较为全面的评价指标。
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建筑热工
1.人体热平衡方程及影响因素：
∆q= qm ± qc ± qr − qw
∆q =0时，体温恒定不变； ∆q > 0 时，体温上升； ∆q < 0 时，体温下降。 4
建筑热工
人体热舒适的必要条件：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%。人体得失热量（也是影响热舒适）的主要因素：
建筑热工篇
主要内容
室内外热环境
建筑热工学基础 [传热的三种基本方式（导热、对流和辐射），平壁传热，传湿与防潮]
建筑保温与节能基础
建筑防热与通风基础
建筑日照与遮阳
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建筑热工
第一章室内外热环境
主要内容
室内热环境的组成要素、影响因素、室内热环境的评价
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局部不舒适垂直温差 (Vertical Temperature Difference)
地板温度 Floor Temperature
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ISO建议的热舒适标准
-0.5<PMV<0.5 PPD < 10%
室内作用温度：20~24℃(冬季采暖， 1.2Met，1.0Clo）方便着装
23~26℃(夏季制冷， 1.2Met，0.5Clo）文明着装冷风感DR<15% 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19~29 ℃之间相对湿度应在30%~70%之间
舒适的充要条件 ∆q = 0
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建筑热工
预计热感觉指数(PMV-PPD)
Predicted mean Vote， Predicted Percentage Dissatisfied
( ) 实际环境的舒适度 PMV = f ti,ϕi, vi,θi, qm, Rclo
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
最为全面的评价方式，广为采用。
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建筑热工
由于PMV指标代表了对同一环境，绝大多数人的舒适感觉，但由于人与人之间的生理差别，少数人对该热环境并不满意。PPD意为一大群人对给定的环境的热感觉表示不满意的百分率的预计值。
PPD = 100 − 95 exp[−(0.03353PMV4 + 0.2179PMV2 )]
person at rest to maintain thermal
equilibrium in an environment at
21°C (70°F) in a normally
ventilated room (0.1 m/s air
movement).
不同气候下人的服装
1.0clo
23
1.2clo
2.0clo
各种典型衣着的热阻(ISO 7730)
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建筑热工
3.1生理调节
人体调节体温的机制 19
感觉热 20
生理调节: 环境变冷(热)
皮肤毛细血管收缩(膨胀) 血流量减少(增加)
感觉冷
皮肤散热量下降(上升, 出汗)
保持热舒适
主观调节: 活动 Activity
0.8met
1metΒιβλιοθήκη 注：met(metabolic rate)为某活动强度时新陈代谢产热量与静坐时新陈代谢产热量的比值，静坐时为 1met=58W/m2.
• 主要用于夏季室内热环境评价，适用20～50℃范围，且衣着较单薄的情况。
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建筑热工
预计热感觉指数(PMV-PPD)
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
基于下列方程：
( ) 热平衡方程 ∆q = f ti ,ϕi, vi,θi , qm, tsk , qw , Rclo
21
3.0met
1.2met 2.0met
8.0met
3.2衣服
22
0.1clo
0.3clo
0.6clo
注： clo is the units of clothing
insulation.
1
clo
=
0.155 K·m²·W⁻¹ , this is the
amount of insulation that allows a
图 PPD指标与PMV指标的关系
http://www.eat.lth.se/fileadmin/eat/ Termisk_miljoe/PMV-PPD.html
2018年10月24日星期三
局部不舒适
冷风感 (Draft)
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不对称辐射 (Radiation Asymmetry)
冷不对称辐射热不对称辐射