建筑设备第一、二章

建筑设备主讲：张鸿恺1绪论2建筑环境概论1.1建筑设备包含的内容建筑设备是现代建筑必要的组成部分，是为建筑物的使用者提供生活和工作服务的各种设施和设备系统的总称。一般而言，我们把“建筑设备”分为建筑给排水、暖通空调和建筑电气三大部分内容。1、建筑给排水系统(1)建筑给水系统。通常分为生活、生产和消防三类。(2)建筑排水系统。是指用来排除生活污水和屋面雨、雪水的设备。通常室内排水管道分为生活污水系统，工业污、废水系统，室内雨水系统。(3)热水供应系统2、暖通空调系统(1)供热系统：包括热水供暖和蒸汽供暖两种。供热系统一般由热源部分、输热部分、散热部分组成。(2)通风系统：通常指房屋内部的通风设备。(3)空调系统(4)燃气供应系统3、建筑电气系统(1)建筑供配电系统：由变配电室或配电箱、供电线路、用电设备组成。(2)电气照明系统：由电气系统、照明灯具等组成。(3)弱电设备(4)电梯(5)电气安全与建筑防雷1.1建筑设备包含的内容建筑设备涉及的专业很多，而各专业、各系统之间又互不相关。不论是基本理论知识还是专业内容都差别很大。如何学习掌握建筑设备的内容，注的一个重要问题。建筑设备虽然涉及内容众多，但仍然可以找出一些共性。1、系统的概念在建筑设备中，我们可以看到很多的系统，如给水系统、供暖系统、电气系统等等。在这些系统中，又呈现出两个特点：(1)完整性。每个系统都是一个完整的、有头有尾的体系，各环节缺一不可。1.2建筑设备的学习方法(2)独立性。每个系统又是相对独立的，和其他系统没有任何关联。可以设想，如果抓住一根管线，把它从这个建筑中拿出来，那么所取出的是一个完整的系统，而同时这个建筑中的其他系统则纹丝不动。2、系统的组成每个系统大致由源、管线、设备三部分组成。(1)源。如水泵房、锅炉房、空调机房、变配电室等。产品在这里经过加工、处理，为我们提供所需要的资源或能源。这部分内容可能比较复杂，专业性较强，因此应当由各相关专业人员去完成。1.2建筑设备的学习方法(2)管线。如给水管、通风管、电力线、电话线等。管线将所制备出的东西输送到各用户。可以说各种管线都会深入到建筑中的各个房间。管线虽然很多，但相对比较单一。通过学习应当了解以下内容：管线的布置形式。如给水管有枝状、环状布置；电气线有放射式、树干式、混合式等等。不同的布置形式，保障程度不同，当然投资也不同。管线的敷设方式。包括明敷、暗敷两种。管径估算。不一定需要掌握准确计算管径的方法，但应该对管径的估算有一些了解。1.2建筑设备的学习方法(3)设备。如卫生器具、散热器、灯具等。综上所述，虽然建筑设备各专业内容繁杂，但只要把握住方法，首先建立起一个抽象的框架，一个完整、独立的，由源、管线、设备三部分组成的系统之后，在每个专项系统的学习中，掌握各自的特点，逐步形成一个个特别的系统，这样就比较容易掌握建筑设备的知识。1.2建筑设备的学习方法1、发展迅速2、人们观念的转变和更新3、建筑设备内容增加、标准提高4、新技术、新材料、新产品、新设备不断出现5、节水、节能、环保意识的增强6、便于使用、管理1.3建筑设备的学习方法1、环境的基本概念环境指围绕人类生存的各种外部条件或因素的总体，包括非生物要素和人类以外的所有生物体。环境包括自然环境和人工环境两大类。2、环境要素与环境的功能(1)环境要素及其属性环境要素又称环境基质，是指构成人类生存环境整体和各个独立的、性质不同而又服从整体演化规律的基本物质成分。环境要素可分为自然环境要素和人工环境要素。2.1环境概述2.1环境概述环境要素的属性可概括如下：①最差因子限制规律即环境质量的好坏取决于诸要素中处于”最低状态“的那个要素，而不能用其余的处于良好状态的环境要素去代替和你补②等值性任一独立的环境要素对于环境质量的限制作用并无质的差异③整体性大于个体之和④相互联系及互相依赖（2）环境的功能①空间功能；②营养功能；③调节功能3、环境的特性(1)环境自身的特性(2)环境对于干扰具有整体性、有限性、不可逆性、隐显性、持续性、和灾害放大性4、环境问题(1)环境问题的分类(2)全球性环境问题5、可持续发展2.1环境概述如果以建筑围护结构为界，建筑环境可以分为建筑内环境和建筑外环境。建筑内环境是人们接触最密切的环境，人们80%以上的时间是在室内度过的。建筑内环境要素有建筑热环境、建筑光环境和建筑内空气环境和建筑内电磁环境。2.2建筑内环境1、建筑热环境(1)室内热环境参数①室内热辐射室内热辐射主要指室内各表面及室内设备对人体的热辐射作用。②室内空气温度室内空气温度（简称室内气温）是表征室内热环境的主要参数，指室内环境空气的温度.对智能建筑来说：冬季室内气温应保持在18～22℃；夏季空调房间内的气温应保持在24～28℃。2.2建筑内环境③室内空气相对湿度湿度，是指空气的干湿程度。与气温、气压有关。依据表述侧重面的不同，有绝对湿度与相对湿度之分。每立方米湿空气中所含水蒸气的重量称为绝对湿度；它们中的极大值又称为饱和绝对湿度；空气的绝对湿度与同温同压下的饱和绝对湿度之比称为相对湿度。即：φ室内空气相对湿度，f空气绝对湿度(g/m3)，fmax空气饱和绝对湿度(g/m3)，P空气中水蒸气分压力(Pa)，Ps同温下空气中饱和水蒸气分压力(Pa)2.2建筑内环境ffmaxφ＝×100％＝×100％PPs④室内空气流速室内空气流速影响室内人群的对流换热与蒸发换热，影响室内空气流动交换。一般情况下，对人体舒适的气流速度：夏季0.2～0.5m/s；冬季0.15～0.3m/s。⑤围护结构内表面及其它表面温度建筑室内热环境，因围护结构选取的材料性质、几何尺寸、传热方式的不同而受到影响。围护结构的内表面温度决定了人体辐射散热的强弱，我国《民用建筑热工设计规范（GB50176-93）》对围护结构的最低要求是：夏季，内表面最高温度不得高于室外空气计算最高温度；冬季，内表面最低温度不得低于室内空气露点温度。2.2建筑内环境⑥人体热舒适评价人体对周边环境冷热感觉的满意程度称为人体热舒适。热舒适是人们工作、学习、生活、社会交往的基本要求，人对冷热的感觉，不仅与环境的用途有关，还与人的自身条件、衣着、活动量等诸多因素有关。一般的说，人的热舒适感是建立在人与周边环境的正常热交换基础上的人体热收支平衡。室内热环境评价，通常采用得到国际标准化组织（ISO）承认，由丹麦学者P.O.Fanger综合近千人在不同热环境下的热感觉测试结果“预测平均热感觉指标PMV”进行，在我国，一般认为PMV值介于－1～＋1之间均可视为热舒适环境。2.2建筑内环境预测平均热感觉指标PMV（2）室外热环境建筑室外热环境主要是通过建筑外围护结构来影响室内热环境，并以外围护结构的内表面温度来体现。①建筑围护结构砌体、门窗、屋顶、地面、幕墙等。②传热方式1)热传导从高温物质传递到与之相邻的低温物质的热量传递现象。2.2建筑内环境−3−2−10123很冷冷凉适中温暖热很热2)对流传热指液体或气体通过循环流动，使温度趋于均匀的过程。3)热辐射高温物体通过红外线辐射向外发出辐射能。（3）智能建筑热环境特点①人员密度大约为8～10m2/人。个人办公室的人员密度甚至高达3～4m2/人；②大量先进电气设备的使用，电气设备的散发热量（可按80W/m2h估算）比重增大，而人体散发热量比重减小；③坐姿工作，加之计算机、屏风、隔断、挡板、文件柜等的布置，造成室内热量难以迅速散出，由于大多数空调采取上送风方式，对流交换不均匀，对工作面（1.5m）以下的热环境调控作用不明显；2.2建筑内环境④各种大型镜面式外装饰材料的应用，室内人工照明的大量采用，不仅产生光污染，还会增加室内温度，⑤玻璃幕墙也会造成在夏季可发生温室效应，而在冬季发生来自冷玻璃面的低温辐射效应，(4)获得室内理想热环境的途径①建筑设计对室内温热环境的影响②设备调节室内温热环境。进分区设计；改进空调送风的出风方式；充分利用自然条件。③利用可再生能源，降低建筑能耗太阳能利用；自然温差（冬夏、日夜）利用；地能利用和废水、废热利用；相变材料利用；2.2建筑内环境2、建筑光环境包括自然光环境和人工照明环境两部分。自然光是我们所在星球上万物所必然依赖的生命之源，为生命的起源创造了条件。不仅仅是光亮，还有各种自然现象，如风雨昼夜，有四季，温差，干湿的变化等等。人工光环境，是人类改造自然所取得的成果之一。说到底，只是因自然光环境受时间、条件限值而做的补充，主要用于满足人们某种视觉功能或效果。因此，建筑光环境设计，是指最大限度地利用自然光与合理应用人工光。2.2建筑内环境2.2建筑内环境柏林国会大厦建筑中央的议会大厦上部建有直径40m、高23m的玻璃穹顶，顶下是嵌有360块镜面玻璃的倒锥体，二者的透光和反光作用，使议会大厅能够得到充足的自然光。穹顶内还有一面可随日光照射方向变化而自动调整方位的遮阳板，用以防止眩光。3、建筑声环境（1）声的定义任何物体围绕平衡位置所做的往复运动称为机械振动。频率在20～20000Hz的振动称为声振动.发生振动时，都会迫使该物体周围的媒质发生相应振动，使该振动在媒质中进行由近及远的传播，其传播过程能引起人的听觉，形成声波，也称声音或声。（2）建筑声环境声，时时处处伴随着我们：任何振动都可以产生声音，而任何可听域范围的声音则会对其周边的人产生影响。2.2建筑内环境除特殊应用外，一般意义上的建筑声环境，不是设计出来的，换句话说，声是不可控的，只能采取预防或补救措施。人因环境、温湿度、气候、情绪、体质等条件的变化，对声音的可接受度影响很大，对不可接受的声音便认为是噪声。（3）国家标准1）标准与建议我国已制定了《国产机动车辆允许噪声标准》、《工业企业噪声卫生标准》、《城市区域环境噪声标准》、《居住建筑隔声标准》等。2.2建筑内环境2）噪声容许标准2.2建筑内环境适用范围理想值dB（A）理想值dB（A）睡眠3050脑力劳动4060体力劳动7090影院、病房3542音乐厅、剧院2530教室、演播室3038录音室、测听室2030体育馆4756工场6678（4）噪声防治1）室外噪声即：由机动车辆引起的交通噪声；解决的方法：设置声障，如隔声墙，种植花木等；2）室内噪声①计算机设备引起的噪声；②空调、风机引起的噪声；③语音设备引起的噪声。解决的方法：播放背景音乐、隔声挡板、吸音材料等方法，以减少噪音的传播。2.2建筑内环境（5）理想的室内声环境的设计理想的室内声环境应满足如下几个方面的要求：①无令人讨厌的噪声；②无回声等音响障碍；③满足室内需要的音响效果，即话音清楚，乐声优美；④声音有足够的响度。2.2建筑内环境4、建筑内空气环境空气环境是重要的建筑内环境要素之一。室内空气环境主要由热环境、湿环境和空气质量等部分构成。良好的室内空气环境不仅应有一个为室内多数成员所认可的舒适的热湿环境，同时也必须能够为室内人员提供新鲜怡人、激发活力并且对健康无负面影响的高品质空气，以满足人体舒适和健康的需要。(1)室内空气品质（IAQ）的概念室内空气品质的英文全称为indoorairquality。①起源2.2建筑内环境最早引起关注是在上个世纪的70年代，由于石油危机引发对建筑节能的思考，为了节能将建筑的新风量标准从原来的30m3/(h×p)降低到8m3/(h×p)，并且强调建筑的密闭性能，导致室内污染物浓度增加，同时各种新技术产生的人工合成材料在建筑中越来越多的使用，其散发出来的新污染更加剧了室内环境的恶化，再加上人在室内的时间越来，结果引发了各种与室内环境相关的病症(统称病态建筑综合症SBS)。2.2建筑内环境②影响因素及措施提高室内空气品质：应该保证室内各污染物浓度对人体不构成危害；室内空气品质未必对人体没有伤害，室内污染物对人体的影响不是独立的，不同浓度符合标准的挥发物的综合效应，也可对人体健康产生危害；室内空气品质的好坏，还与室内空气参数、人在室内滞留时间的长短、人的生理条件等因素有关。(2)室内空气品质标准智能建筑室内空气品质是近年来各国专家学者研究的重点。各国都制定有相应的标准。我国的标准有