《建筑环境学》课后习题答案

《建筑环境学》课后习题答案第一章：绪论1．所谓建筑环境学就是指在建筑空间内，在满足使用功能的前提下，如何让人们在使用过程中感到舒适和健康的一门科学。根据使用功能的不同，从使用者的角度出发，研究室内的温度、湿度、气流组织的分布、空气品质、采光性能、照明、噪声和音响效果等及其相互间组合后产生的效果，并对此作出科学评价，为营造一个舒、健康的室内环境提供理论依据。有等解决问题是：①如何解决满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾；②如何解决“建筑病综合症”（SickBuildingSyndrome–“SBS”）的问题。2．研究的主要内容包括：建筑外环境、室内空气品质、室内热湿环境与气流环境，建筑声环境和光环境（即包含了建筑、传热、声、光、材料及生理学、心理学和生物学等多门学科的内容。基于建筑环境学内容的多样性，相对独立性和应用的广泛性，人们是从各个不同学科的角度对其内容进行研究，研究室内各种微气候环境所形成的机理及其与人的生活环境、工作环境等相互间的关系。第二章：建筑外环境1．与太阳的光辐射，气温、湿度，风和降水等因素有关。2．以太阳通过某地区的子午线时为正午12点来计算一天的时间为平均太阳时；以本初子午线处的平均太阳时作为世界标准时（世界时）；以东经120℃的平均太阳时为中国标准（称为北京时间）。3．相对位置可用纬度，太阳赤纬d，时角h，太阳高度角和方位角A表示，其中前三个参数、d、h是直接影响和A的因素，因为是表明观察点所在位置，d表明季节（日期）的变化；h是表明时间的变化。当太阳离地球最远时，太阳光是垂直于直射地面的，具有很高的辐射强度，所以最热而形成了夏至，当太阳距地球最近时，太阳光是斜射地球表面的，其辐射强度很弱，因此最寒冷导致了冬至。4．一部分为太阳直接照射到地面（即直射辐射）；另一部分是经过大气层散射后到达地面成为散射辐射，直射辐射与散射辐射之和称为太阳对地面的总辐射。辐射能量的强弱取决于太阳辐射通过大气层时天空中各种气体分子、尘埃、微粒水粒对阳光的反射，散射和吸收共同影响。5．民用住宅要求冬至日满窗日照时间不低于1h，日照时间与建筑物的配置，外型、高度和朝向均有关，对建筑物，正方形长方形结构简单，最大优点是都没有永久阴影和自身阴影，而且各朝向上冬季的阴影区范围都不大，能保证周围场地有良好的日照。L形建筑会出现终日阴影和自身阴影遮蔽情况。而凹形建筑虽然南北方向和东西场地没有永久阴影区，但在各朝向上转角部分的连接方向不同，都有不同程度的自身阴影遮蔽情况……6．日照中的紫外线具有强大的杀菌作用，尤其是波长在0.25~0.295范围内杀菌作用更为明显，波长在0.29~0.32的紫外线还能帮助人体合成维生素D，且维生素D能帮助人们的骨骼生长。另一方面，过度的紫外线照射，也会危及人类的健康在0.32以上的高密度紫处线，对地球的生态环境和大气环流有重要影响，因这种波长紫外线能吸收大量的臭氧，导致臭氧层浓度降低造成紫外线辐射增强，对大气环境与人体健康都有不同程度危害。7．地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，它主要靠吸收地面长波辐射（波长在3~120）而升温，而直接接太阳辐射的增温是非常微弱的。影响的主要因素有：①入射到地面上的太阳辐射热量，它取决定性作用；②地面覆盖的影响（如草地、森林、沙漠和河流及地形的变化）；③大气对流的强弱快慢的影响。8．一日内气温的最高值和最低值之差称为气温的“日较差”；一年内最热月与最冷月的平均气温差称为气温的“年较差”。由于我国海陆分布与地形的起伏的影响，各地气温的“日较差”一般是从东南向西北递增；而“年较差”是自南到北，自沿海到内陆逐渐增大。9．在不同下垫石上，温度变化是温度的局地倒置现象，其温差达到最大极限值称为“霜洞”。当阳光透过大气层到达地面途中，其中一部分（大约10%）被大气中的水蒸气和CO2所吸收，同时它们还吸收来自地面的反辐射，使其具有一定温度，此时的大气温度称“有效天空空温度”Tsky，其数值取决于地表温度Td，距地面1.5~2.0M高处的气体温度T0；水蒸汽分压力Ed与日照百分比率。10．其影响因素取决于地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴等；其变化规律是一般为大陆低于海面，夏季低于冬季，晴天低天阴天，在黎明前后由于空气的水蒸气含量较少，但气温最低所相对湿度最大，午后，空气中的水蒸气含量虽然较大，但此时气温达最大值，当水蒸气分压力Pq一定时，最高气温所对应的饱和水蒸气压力Pq.b最大，所相对温度最低值。而在一年中，最热月的相绝湿度最大，最冷月的绝对湿度最小，这主要是因为蒸发量随温度变化而变化的缘故。11．风可分大气环流和地方风两大类，前者是因太阳辐射造成赤道和两极间的温度差而引起的风称大气环流；后者由于地表水陆分布，地热起伏，表面覆盖不同等引起的风为地方风。气象部门一般在距地面10m高处测量的风向、风速作为当地的风向和风速。风玫瑰图直观的描述了某一地区一年或一个月中风向和风速的变化规律。12．①因为人工建筑物高度集中，以水泥、沥青、砖石、陶瓦和金属板等这些坚硬密实，干燥不透水的建筑材料，替代了原有的疏松物和覆盖的土壤；②错纵复杂的交通及其交通工具剧增；③产业的快速发展等是导致城市气温上升且高于郊区农村气温的主要原因；由于城市覆盖物多，发热体多，人口的相对密集，生活与生产的发热量大，在市内各区域的温度分布极不均匀的地方就易产生热岛现象。13．为了使民用建筑与地区气候相适应，保证室内基本热环境要求，符合国家节能方针，一般采用累年最热月（七月）和最冷月（一月）平均温度作为分区的主要指标，并以累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数作为辅助指标，把全国划分成5个区：即严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区。第三章建筑环境中的空气环境1．室内空气环境包括：室内热环境、湿环境和空气品质等三大部分，受到重视的原因是：①室内环境是人们活动最平凡的场所，几乎80%以上时间是在室内度过的，室内环境的优劣直接关系到每个人的健康；②室内的污染物、污染源日趋增多，对人造成的危害越来越大；③建筑物内出现建筑病综合症（SBS），给人们带来了多种疾病危害。2．所谓“阈值”就是空气中传播的物质的最大浓度，且在该浓度下长期工作生活的人们均无有害影响。人在空气环境中正常的8h工作日或35h工作周的时间加权平均浓度值，且长期处于该浓度下的所有工作人员几乎均无有害影响，此时的值为“时间加权平均阈值”；人在空气环境中暴露时间为15min以内允许的最大浓度为“短期暴露极限阈值”，人在空气环境中即使是瞬间也不应超过的浓度称为最高限度“阈值”。3．早在1989年P.O.Fanger提出：“IAQ反映了人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高品质，反之就是低品质”。这种定义主要是从人对空气品质的一种主观感受，具有狭义性；而ASHRAE62-1989作出的定义为：良好的室内空气品质应该是“空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标，并且处于这种空气中的绝大多数人（≥80%）对此没有表示不满意。”该定义把客观评价和主观评价相结合，相对比较科学和全面，是一种广义性定意。4．参考阈内外的相关标准。5．“IEQ”所包含的内容有：“IAQ”，室内的热湿环境、光环境、声环境以及社会环境和工作环境等。它比较完整解释了“病态建筑综合症”含意，在评价和分析一栋建筑物时，应用“IEQ”这一新概念。6．按进入室内的不同渠道可分为：室外污染源，室内污染源和在室人员所造成的污染；室外污染源是指大气中所含SO2，NOx，烟雾，H2S以及空气中携带的多种病菌等，主要来源于工业企业，交通运输及建筑周围的各种小锅炉垃圾堆等；室内污染源：主要是指生活排放的废气、废热、家中使用的多种化工产品、建筑材料、室内温湿度条件下所自生的各种微生物、以及通风不良所形成的污染；在室人员的污染主要是人体新成代谢率所产生的各种气态物质和气味，还有烟草燃烧产生的污染。按污染的种类分：主要有“固体颗粒”“微生物”和各种有害气体等。在空气中的颗粒污染主要是一、二次悬浮于空中飘尘，根据粒径大小在空中停留和沉降时间不一，给人上呼吸道的健康造成影响，微生物大多附着在固体或液体的颗粒物上而悬浮于空气中，随人体呼吸感染疾病；气态污染物主要是指，甲醛、氡、CO2、CO、NH3、H2S等各种挥发性有机物，这些气状物质在不同程度上危害人体健康，虽然尽管其浓度较低，但由于人长时间处在这种低浓度环境中，使人不知不觉地感染上各种疾病（详细分析参见教科书中说明）。7．一般可采取的措施是：一是“堵源”——有选择性使用建筑施工材料，从源头上控制有害物的释放量；二是“节流”——切实保证空调或通风系统的正确设计、严格的运行管理和维护，使有害物质减少到最低限度；三是“稀释”——保证足够的新风量或通风换气量，稀释和排除室内气态污染物。稳态和非稳态下的通风换气方程分别为：非稳态通风稀释方程是描述在时间内，室内污染浓度与换气量之间的关系，稳态通风稀释方程是假定室内初始浓度C1=0，且稀释时间时室内污染浓度C2与通风量G的关系。8．理论换气量应分别计算稀释各种污染物所需的风量，然后取其最大值；工程设计根据通风房间的具体特点，选取其中一种有成表性的污染物允许浓度标准确定（如常用室内CO2允许浓度确定新风量）；ASHRAE标准中规定的最小通风量：式中：Gp—是每人所需新风量，P—在室人数，Gb—单位建筑面积所需新风量，A—所需通风面积。9．气流组织的分布特性常用以下几个参量给予评价：①不均匀系数—表示室内气流分布均匀性好坏的参量；②空气年龄—是描述室内旧空气被新鲜空气替代的快慢程度，年龄越短，旧空气被置换越快空气越新鲜；③换气效率—表示理论上最短的换气时间In与实际换气时间之比；④通风效率—表示排风口处的污染浓度与室内平均浓度之比，其物理意义是指从室内移出污染物的迅速程度；⑤能量利用系数—指投入能量的利用程度，反映出其经济指标。10．由室内外温度差而引起的空气密度差或由高度差引起的自生风力称为热压；把室内某一点的压力与室外同标高未受扰动的空气压力的差值称为该点的余压；当气流与障碍物相遇时，迎风面气流受阻，动压降低，静压增高，侧面和其背风面由于产生局部涡流静压降低，和远处未受干扰的气流相比，这种静压的升高或降低统称为“风压”。“热压”、“余压”和“风压”之间的关系可用下式表示：它表示某一建筑物受到风压热压同时作用时，外围护结构上各窗孔的内外压差就等于各窗孔的余压和室外风压之差。11．由于“热压”只与温差或高度差有关，由此引进的自生风力较大且便于计算，所以在设计中应给予考虑（尤其对多层建筑的影响是十分明显的）。而“风压”则与室外风速和风向有关，是一个难确定因素，所以计算时只定量考虑“热压”作用，“风压”只作一般定性考虑。第四章建筑环境中的热湿环境1．通过围护结构的传热方式分对流换热（对流质交换），导热和辐射三种形式，传递热量包括“显热”和“潜热”两部分；得热量的多少与围护结构使用的材料，表面精糙度，表面颜色的深浅以及结构等有关。2．室外综合温度是相当于室外气温度由原来的室外温度增加了一个太阳辐射的等效温度值，其关系式：tz是考虑到太阳的入射角不同，围护结构外表面对直射辐射和散射辐射有着不同的吸收率，为了计算方便，式中吸收率用一个综合当量值表示。在白天由于太阳辐射的强度长波辐射，所以在计算白天的室外综合温度可以不考虑其影响，在夜间由于没有太阳辐射作用，天空的背景温度空气温度，因此建筑物向天空的辐射放热量是不可忽略的，尤其是在建筑物与天空之间的角系数比较大的情况，而冬季若忽略其影响会导致估算负荷偏低。3．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