建筑环境学课后习题答案

第四章 人体对热湿环境的反应
• 人的代谢率主要是由什么因素决定的？ 人的代谢率主要是由什么因素决定的？
–肌肉活动强度 肌肉活动强度 –环境温度、性别、年龄、神经紧张程度、进食后时间 环境温度、 环境温度 性别、年龄、神经紧张程度、 的长短
• 人体的发热量和出汗率是否随环境空气温度的改 变而改变？ 变而改变？
室外空气综合温度是单独由气象参数决定的 吗？ • 在工程上把太阳辐射、长波辐射、风速、 在工程上把太阳辐射、长波辐射、风速、 室外温度等对热作用有影响的参数采用一 个综合的参数来反映， 个综合的参数来反映，这就是室外空气综 合温度。而其中室外空气综合温度中的长 合温度。 波辐射反映了维护结构外表面与天空和周 围物体之间的长波辐射， 围物体之间的长波辐射，和周围物体的材 料性质也有关系， 料性质也有关系，所以室外空气综合温度 不单独由气象参数决定。 不单独由气象参数决定。
Qsky
• 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？ 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？
Q：为什么会结露？ ：为什么会结露？ A：温度达到露点 Q：温度为什么达到露点？ ：温度为什么达到露点？ 晴朗的夜间， A：晴朗的夜间，大气透明 度高， 度高，吸收地面长波辐射 的能力差， 的能力差，天空背景温度 很低。 很低。 树叶表面与天空的辐射换 热，表面温度降低
各种得热进入空气的途径
• 潜热得热、渗透空气得热 潜热得热、
– 得热立刻成为瞬时冷负荷
• 通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室 通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、 内显热源散热
– 对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷 – 辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入 辐射得热部分先传到各内表面， 空气成为瞬时冷负荷， 空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存 在延迟。 在延迟。
• 寒冷地区 低反射率的人工地面，最大限度吸收太阳辐射， 寒冷地区—低反射率的人工地面，最大限度吸收太阳辐射， 低反射率的人工地面 提高地面附近气温。 提高地面附近气温。 • 炎热地区 植被地面，在不能采用植被地面的地方使用较 炎热地区—植被地面 植被地面， 高反射率的地面。 高反射率的地面。
第三章 建筑热湿环境
负荷系列
• 如果一个由 面实体墙（包括楼板）围合的房间室 如果一个由6面实体墙（包括楼板） 面实体墙 内温度恒定，把几面实体墙的得热叠加， 内温度恒定，把几面实体墙的得热叠加，再加上 室内热源得热与渗风得热， 室内热源得热与渗风得热，就等于房间的冷负荷 吗？
得热： 得热： １、假定除所考察的围护结构内表面外，其他 假定除所考察的围护结构内表面外， 各室内表面的温度均与室内空气温度一致 ２、假定室内没有其他短波辐射热量落在所考 察围护结构内表面上” 察围护结构内表面上”时
玻璃系列
• 透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有 透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光， 红外线和紫外线？ 红外线和紫外线？
可见光
近红外 线 0. 8
长波红外线
普通玻璃的光谱透过率
玻璃系列
• 夜间可以通过窗户长波辐射把热量散出去吗 ？
室内空气、表面 对流换热、长波辐射 → 玻璃窗内表面被加热... ...玻璃窗 长波辐射 → 外界环境
• 如果把光投射到外墙内表面上，部分光能转换成 如果把光投射到外墙内表面上， 热能，使外墙内表面的温度升高， 热能，使外墙内表面的温度升高， • 从而降低了外墙内表面与外墙外表面的温差，会 从而降低了外墙内表面与外墙外表面的温差， 减少由于外围护结构导热引起的热量， 减少由于外围护结构导热引起的热量，从而减少 房间的冷负荷，而投射到内墙， 房间的冷负荷，而投射到内墙，也会提高内墙内 表面的温度， 表面的温度，此时会由于该内表面的温度高于邻 室的温度，而使得热量传递由该室到邻室， 室的温度，而使得热量传递由该室到邻室，房间 冷负荷减少。 冷负荷减少。
第二章 建筑外环境
四合院建筑
• 利用太阳高度角的特点，仅 在北方出现。 • 冬季有效地利用了太阳能采 暖和抵御北风侵袭，屋顶设 计避免了夏季室内过热。
• 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温 是空气温度改变导致地面温度改变， 度改变导致空气温度改变？ 度改变导致空气温度改变？ • 课本 P21
–当环境温度较高时，人体表面出汗率随环境温度升高 当环境温度较高时， 当环境温度较高时 而升高 –而当环境温度较低时，人体的一部分水分通过皮肤表 而当环境温度较低时， 而当环境温度较低时 层直接蒸发到空气中去，此时出汗率很低， 层直接蒸发到空气中去，此时出汗率很低，并且几乎 不随空气温度变化而变化
• 不同类型的地面对住区微气候的作用？ 不同类型的地面对住区微气候的作用？
• 人工地面
– 低反射率的地面（沥青） 低反射率的地面（沥青） • 吸收大量太阳辐射，表面温度高，发射长波辐射，使地面附近 吸收大量太阳辐射，表面温度高，发射长波辐射， 空气温度升高 • 地面对人的长波辐射也会使人体表面温度增加，增加人的热感 地面对人的长波辐射也会使人体表面温度增加， • 在太阳下山后，地面将继续发射长波辐射，致使夜间空气温度 在太阳下山后，地面将继续发射长波辐射， 较高。 较高。 – 高反射率的地面（大理石、水泥） 高反射率的地面（大理石、水泥） • 在阳光下会反射大量太阳辐射，但由于地面吸收的热量少，附 在阳光下会反射大量太阳辐射，但由于地面吸收的Leabharlann Baidu量少， 近空气温度较低。 近空气温度较低。 • 人在这样的环境中，将接受较多的反射辐射 人在这样的环境中， • 在建筑物密集的区域，高发射率地面把热量反射到建筑表面， 在建筑物密集的区域，高发射率地面把热量反射到建筑表面， 会恶化周围建筑环境。 会恶化周围建筑环境。
如果一个空调房间，只有一面外墙， 如果一个空调房间，只有一面外墙，室 内热源为一个大功率灯， 内热源为一个大功率灯，把灯光投射到 外墙内表面上和把灯光投射在内墙表面 上对房间的冷负荷有何影响？ 上对房间的冷负荷有何影响？
室内其他内表面温度如何影响板壁的传 热？
如果室内辐射特别强烈…… 如果室内辐射特别强烈……
• •
1. 分析为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负 而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？ 荷，而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？ 因为冬季室内外温差的平均值远远大于室内外温差的 因为冬季室内外温差的平均值远远大于室内外温差的 波动值， 波动值，从用平均温差的稳态计算方法带来的误差比 较小，这在工程设计中是可以接受的。而在夏季， 较小，这在工程设计中是可以接受的。而在夏季，尽 管夏季日间瞬时室外温度可能要比室内温度高很多， 管夏季日间瞬时室外温度可能要比室内温度高很多， 但夜间却有可能低于室内温度，因此与冬季相比， 但夜间却有可能低于室内温度，因此与冬季相比，室 内外平均温差并不大，但波动的幅度却相对比较大。 内外平均温差并不大，但波动的幅度却相对比较大。 如果采用日平均温差稳态算法， 如果采用日平均温差稳态算法，则导致冷负荷计算结 果偏小。另一方面，如果采用逐时室内外温差， 果偏小。另一方面，如果采用逐时室内外温差，忽略 围护结构的衰减延迟作用， 围护结构的衰减延迟作用，则会导致冷负荷计算结果 偏大。因此要采用动态负荷计算法。 偏大。因此要采用动态负荷计算法。
ta,out(τ)
Qwall,cond
Qout
尽管内表面对流换 热量增加了， 热量增加了，但 Qout 和Qwall,cond却 是减少的。 是减少的。
t (x,τ)
Q’wall,cond|x=δ Qwall,cond|x=δ ta,in(τ)
• 得热量是指通过各种途径进入室内的热量，包括 得热量是指通过各种途径进入室内的热量， 显热量和潜热量两部分； 显热量和潜热量两部分；冷负荷是指维持一定室 内热湿环境所需要在单位时间内从室内除去的热 量。 • 得热量与冷负荷的概念不同，数值也不同。得热 得热量与冷负荷的概念不同，数值也不同。 量中的潜热部分会直接进入室内空气， 量中的潜热部分会直接进入室内空气，形成瞬时 冷负荷， 冷负荷，如果考虑围护结构的内装修和家具的吸 湿作用，潜热得热也会存在延迟。 湿作用，潜热得热也会存在延迟。显热量中的对 流得热部分立刻就进入室内空气中成为瞬时冷负 而辐射得热部分首先会传到室内各表面， 荷，而辐射得热部分首先会传到室内各表面，提 高这些表面的温度。 高这些表面的温度。当这些表面的空气温度高于 室内空气温度时， 室内空气温度时，就会有热量以对流换热的形式 进入到空气中，成为瞬时冷负荷。因此， 进入到空气中，成为瞬时冷负荷。因此，冷负荷 对于得热量有着时间的延迟和数值的衰减。 对于得热量有着时间的延迟和数值的衰减。
• 晴朗夏季的凌晨，树叶表面容易结露，为什么？ 晴朗夏季的凌晨，树叶表面容易结露，为什么？ • 答： • 在晴朗天气的夏季凌晨，因为无云，有效天空温 在晴朗天气的夏季凌晨，因为无云， 度比有云时要低，天气越晴朗， 度比有云时要低，天气越晴朗，空气中的水蒸气 含量越少，则夜间有效天空温度越低。因此， 含量越少，则夜间有效天空温度越低。因此，夜 间室外物体朝向天空的表面会向天空辐射散热， 间室外物体朝向天空的表面会向天空辐射散热， 当其表面温度达到周围空气的露点时， 当其表面温度达到周围空气的露点时，就会有结 露出现。由于树表面湿度大于无生命的物体， 露出现。由于树表面湿度大于无生命的物体，且 树叶体积小儿更易于被冷却， 树叶体积小儿更易于被冷却，在温度低的时候很 容易达到露点而使空气结露， 容易达到露点而使空气结露，这就是为什么凌晨 室外一些朝上的表面，如树叶表面会结露的原因。 室外一些朝上的表面，如树叶表面会结露的原因。
• 挂窗帘有什么影响
–阻挡辐射 阻挡辐射 –减弱玻璃与空气对流 减弱玻璃与空气对流
负荷系列
• 进入房间的太阳辐射、灯光照明、设备散热==瞬 进入房间的太阳辐射、灯光照明、设备散热 瞬 时负荷？ 时负荷？
– 辐射部分 辐射部分——被各表面吸收 被各表面吸收——对流换热的形式进入 被各表面吸收 对流换热的形式进入 空气——存在延迟和衰减 空气 存在延迟和衰减 – 对流部分 对流部分——成为瞬时负荷的一部分 成为瞬时负荷的一部分
其他
• 室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ 室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ • 什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ 什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ • 为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用 动态算法计算空调负荷？ 动态算法计算空调负荷？ • 围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？ 围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？
• 没有大气层时，有效天空温度应该是多少？ 没有大气层时，有效天空温度应该是多少？
Q：有效天空温度的 ： 物理意义是什么？ 物理意义是什么？ A：表征大气层对地 球表面的投入辐射 Qsky， Qsky，如果没有大气 层则Qsky=0 层则Qsky=0 Q：晴天和阴天室外 ： 温度有什么区别？ 温度有什么区别？
• 植被地面
– 反射率低 – 植物表面温度不高，长波辐射量不大，且反射到人身上的太阳辐 植物表面温度不高，长波辐射量不大， 射也少 – 由于植物的光合作用和蒸腾作用，一部分太阳能转化为化学能， 由于植物的光合作用和蒸腾作用，一部分太阳能转化为化学能， 另一部分转化为水的潜热被带走 – 使用植被可以改善附近的微气候环境。 使用植被可以改善附近的微气候环境。
综合
• 如果有两套户型设计一模一样的公寓，但一个主 如果有两套户型设计一模一样的公寓， 要窗户朝东，另一个朝西。 要窗户朝东，另一个朝西。两套公寓夏季的热环 境条件有何区别？ 境条件有何区别？
–朝东公寓，传热的峰值在下午，太阳辐射得热的峰值 朝东公寓，传热的峰值在下午， 朝东公寓 在上午， 在上午，峰值错开使得负荷峰值较小 –朝西公寓，传热和太阳辐射的峰值均在下午，峰值叠 朝西公寓， 朝西公寓 传热和太阳辐射的峰值均在下午， 加后使得总负荷偏大 ，不空调的话房间温度会特别高