建筑热工学1

北京建筑工程学院建筑与城市规划学院建筑物理实验报告浅谈室内外湿热环境对人的影响实验人员顾坤农课程名称建筑热工学班级建132学号201301010212指导教师李英实验日期2016/3/22实验地点北京建筑大学成绩教师签字摘要：室内热湿环境要素、气候对人居方式的影响、建筑材料对室内环境的影响。关键词：空气湿度、空气温度、气流速度、环境辐射温度、建筑材料一、室内热湿环境四要素对人体感觉的影响室内空气湿度、室内空气温度、气流速度、环境辐射温度是构成室内热湿环境的四要素。其中，空气温度的高低在很大程度上直接决定人体的冷热舒适感，最直接的反应就是人体对于温度变化做出的应激性反应，比如在感到炎热时会出汗，在感到寒冷时血液流动会加快；空气湿度与温度共同作用又影响着人体的舒适与健康，如果人长期生活在潮湿的地区，会对身体健康造成不利的影响，或者长期生活在寒冷地区也会造成不利影响，所以冬季的阴冷潮湿与夏季的湿热环境都不是理想的居住环境。适当的气流速度在夏季能有效的提高人体的热舒适感，最表观的体现就是人在出汗时如果有一阵风吹来，人会感到凉爽；室内环境物体表面辐射温度的高低，对人体热感觉的影响也很大，比如冬季采用的壁炉、电暖器、散热器、地暖等，都是创造热舒适环境和高效利用能源的必要设备。居住建筑冬季采暖设计温度为18℃，托幼建筑采暖设计温度为20℃，办公建筑夏季空调设计温度为24℃等。这些都是根据人体舒适度而定的要求。根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的湿度范围是30-60%。冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不相同。如气流速度为0和3m/s时，3m/s的气流速度使人更感觉舒适。所以，室内空气湿度、室内空气温度、气流速度、环境辐射温度对人体的热舒适感共同起到了关键作用。二、室内舒适的热湿环境与设备使用想要让人在室内感觉到舒适的热湿环境，需要使得人保持相对恒定的稳定温度，即人体内的产热量与环境的失热量相平衡。人体的物质代谢调节能力是有一定限度的，它不可能无限制的通过减少输往体表的血液量的方式抵抗寒冷，也不可能通过无限制的出汗的方式适应湿热的环境，所以，为了创造一个令人舒适的室内热湿环境，使用设备对室内热湿环境进行调控是非常有必要的。但是，从人体健康卫生与节能环保的角度来说，一年四季中宜人的室内环境不应该是完全用设备调控下的恒温恒湿环境。首先，如果完全用设备调控，在生理上，人体会对室外大环境的改变表现出不适应性，比如，在冬季，人从恒温恒湿的室内走到室外，会感觉到寒冷，再从室外走到室内，又会感觉热，如此反复，会导致人体疾病的发生，因为人体对于环境改变的适应性降低了，这不利于健康。其次，从能源角度来说，一年四季全部使用设备对室内环境进行调控是非常浪费资源的，同时，还会导致周围小环境的改变，甚至导致城市的环境改变（热岛效应）。所以，虽然恒温恒湿的室内环境会使人感到舒适，但一年四季完全使用设备对室内环境进行调控的方法是不可取的。三、湿热环境对人居方式、地域文化以及建筑风格的影响当人们在室外进行活动时，影响人体热舒适感的因素有空气温度、空气相对湿度、空气流速、平均辐射温度、人的新陈代谢速率和衣服的热阻碍。前四个因素为室外物理因素，后两个为人为因素。人体热舒适度受到上六个因素的影响，但是人体自身产生的热量是不可就控制的。由于空气温度、空气湿度、风等影响，人们需要通过改变行为方式来适应气候的变化，以达到与室外热环境的平衡。比如冬天添加厚衣服御寒，夏天打遮阳伞；在重庆吃辣椒祛湿，在漠河喝烈酒发热。室外热环境直接影响建筑的功能、形式以及维护结构。建筑是紧凑形以抵御寒冷以及风力的影响，还是疏松形的以达到通风纳凉的目的；是封闭还是开敞，是厚重还是轻盈；屋顶形式又是怎样的，所有这些要素构成了建筑的地域性特征。在寒冷的北方，建筑需要防寒、保温和节能，建筑布局紧凑，体型封闭、厚重；在炎热多雨的地方，建筑有良好的通风、遮阳、隔热性能，内外通透，以便于降温祛湿；沿海地区的建筑还应防止强风以及暴雨对于建筑的不利影响；高原之上的建筑应注意利用太阳能。云南的竹楼——气候湿热；江浙一带的房屋屋顶斜度大——这里年降水量大，有利于雨水排泄；西北地区的屋顶平坦——气候干旱，不需要考虑排水；黄土高原的窑洞——冬暖夏凉，适应气温年较差大；气候干旱，森林少，缺乏木材；东北的房屋墙体厚、窗户小——东北气候寒冷，可以保温。云南竹楼窑洞新疆民居四、城市热环境特点与相应对策城市气候是指城市化引起的城市区域气候因子变化而出现的一类特殊气候现象，其基本特征表现为:空气温度和辐射温度、城市风和紊流、湿度和降水、太阳辐射与日照。虽然在不同的地理气候区域，城市气候的形成机制不尽相同，但总的来说，其主要原因有：高密度的建（构）筑物改变了地表（下垫面）的性态；高密度的人口分布改变了能源与资源消费结构。地表性态的改变对气候的影响主要有二：一是由粗糙度改变所引起，对地表大气层而言，城市是一立体化的下垫面层，他对太阳辐射的静吸收率、对地转风的摩擦系数增大，对天空的长波辐射系数减少；二是表面材料性质改变使得光合作用引起的自然能量固化过程停止，失去湿：“呼吸”功能从而加大了固汽两相显热交换。能源与资源消费高度集中的结果是：1、向空气中排放大量温室气体，增强了城市区域的温室效应；2、向城市覆盖层内排放大量认为热量。在住区规划与建筑设计中，可以采用以下策略对应城市气候带来的不利影响：1、建筑布局相对均匀，建筑高度相对低矮，可以有效地避免紊流带来的影响；2、将居住区设置在郊区，可以有效避免城市热岛效应带来的温度过高的不利影响；3、在住区周围与内部多设置绿化，尽量少采用大面积的硬质铺装。六、围护结构热工性能对热环境的影响在结构本身的传热过程中，材料一导热为主空气层以辐射传热为主，所以导热系数低的材料对围护结构的保温隔热性能更有利。对于短波辐射，颜色在维护结构的传热方面起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。如：白色表面对可见光的反射能力最强，对于长波辐射，其反射能力则与黑色表面相差极小。而抛光的金属表面，不论对于短波辐射或是长波辐射，反射能力都很高，所以围护结构外表面刷白在夏季反射太阳辐射热是非常有效的，而在结构内空气间层的表面刷白是不起作用的。参考文献：《建筑物理》中国建筑工业出版社《室外热环境对人居方式、地域文化的影响》北京地区保温屋顶设计（R2）：防水层选用沥青油毡，厚度10mm，R1=0.01/1.05=0.0095（m2.K/W）保温砂浆找平层，厚度20mm，R2=0.02/0.29=0.069（m2.K/W）高炉炉渣找坡层，厚度100mm，R3=0.1/0.23=0.435（m2.K/W）钢筋混凝土结构层，厚度200mm，R4=0.2/1.74=0.115（m2.K/W）内部抹灰层，厚度20mm，R5=0.02/0.19=0.105（m2.K/W）保温层采用聚氨酯硬泡沫塑料，所以必须达到：R62-Ri-Re-R1-R2-R3-R4-R5=1.116（m2.K/W）求出保温层厚度d=0.037m，取保温层厚度40mm。所以实际R6=0.04/0.033=1.212（m2.K/W）R=2.096（m2.K/W）q=29/2.096=13.84W/m2θi=18-0.11/2.096x29=16.5℃θ2=18-(0.11+0.105)/2.096x29=15℃θ3=18-(0.11+0.105+0.115)/2.096x29=13.5℃θ4=18-(0.11+0.105+0.115+1.212)/2.096x29=3.3℃θ5=18-(0.11+0.105+0.115+1.212+0.435)/2.096x29=—9.4℃