《建筑物理》课程授课教案（建筑热工学）第二讲 室内热环境

第_1周，第_2进课程名称：《建筑物理》摘要第一篇建筑热工学第一章室内热环境第一节人与室内热环境第二节室内热环境的影响因素第三节中国建筑热授课题目（章、节）工设计分区与改善室内热环境的途径【目的要求】掌握热平衡方程的意义，了解室内热环境的影响因素有哪些，中国建筑热工分区及各区队对保温隔热设计的要求

课程名称：《建筑物理》 第 1 周，第 2 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第一篇 建筑热工学 第一章 室内热环境 第一节 人与室内 热环境 第二节室内热环境的影响因素 第三节 中国建筑热 工设计分区与改善室内热环境的途径 【目的要求】掌握热平衡方程的意义，了解室内热环境的影响因素有哪些，中国建筑热工分区及各区队对 保温隔热设计的要求

第一节室内热环境一、人体的热平衡△q=qm±qc±q-qw△q一一人体热负荷，即人体产热率与散热率之差（W/m2）qm——人体新陈代谢产热率（W/m2）qc一一人体与周围环境的对流换热率（W/m2）qr一人体与环境的辐射换热率（W/m2）qw一—人体蒸发散射率（W/m2）人体达到热舒适则：必要条件：q=0充分条件：当对流散热约占总散热量的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，人体才能达到热舒适状态。二、人体热平衡的影响因素1人体新陈代谢产热量影响因素：人体的活动量、生产劳动的强度、年龄、性别、身高、体重等。2对流换热量影响因素：人所着衣服、人体皮肤温度、环境空气温度、气体流动速度等。3辐射换热量影响因素：人体平均温度与室内各表面平均辐射温度的关系4蒸发散热量影响因素：作用于人体的气流速度环境的水蒸汽分压力水蒸气分压力：湿空气是水蒸气与干空气组成的混合物，在一定体积的湿空气里水蒸气所占的份量（以重量计）通常比干空气要少得多，但它占有与干空气相同的体积，也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体（即干空气与湿空气）分压力的和。湿空气中水蒸气所具有的压力称为水蒸气分压力，其值反映了湿空气中水蒸气含量的多少，水蒸气含量越高，水蒸气分压力也越高。综上，影响人体热感的因素：空气温度、空气湿度、气流速度、人体新陈代谢产热率、环境平均辐射温度、人体衣着状况

第一节 室内热环境 一、人体的热平衡 人体达到热舒适则： 必要条件：△q ＝0 充分条件：当对流散热约占总散热量的 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，人体才能达到热舒适状态。 二、人体热平衡的影响因素 1 人体新陈代谢产热量 影响因素：人体的活动量、生产劳动的强度、年龄、性别、身高、体重等。 2 对流换热量 影响因素：人所着衣服、人体皮肤温度、环境空气温度、气体流动速度等。 3 辐射换热量 影响因素：人体平均温度与室内各表面平均辐射温度的关系 4 蒸发散热量 影响因素：作用于人体的气流速度,环境的水蒸汽分压力 水蒸气分压力：湿空气是水蒸气与干空气组成的混合物，在一定体积的湿空气里水 蒸气所占的份量(以重量计)通常比干空气要少得多，但它占有与干空气相同的体积，也 具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体(即干空气与湿空气)分压力的和。 湿空气中水蒸气所具有的压力称为水蒸气分压力，其值反映了湿空气中水蒸气含量的 多少，水蒸气含量越高，水蒸气分压力也越高。 综上，影响人体热感的因素：空气温度、空气湿度、气流速度、人体新陈代谢产热率、 环境平均辐射温度、人体衣着状况 △q ——人体热负荷，即人体产热率与散热率之差（W/m2） qm ——人体新陈代谢产热率（W/m2） qc ——人体与周围环境的对流换热率（W/m2） qr ——人体与环境的辐射换热率（W/m2） qw ——人体蒸发散射率（W/m2） △q = qm qc qr qw

三、热环境的综合评价（3种方法）1有效温度ET1.1影响因素：空气温度、空气湿度、气流速度1.2实验方法)25O1OES22热应力指数（HSI)2.1定义:根据在给定的热环境中，作用于人体的外部热应力、不同活动量下的新陈代谢产热率及环境蒸发率等的理论计算而提出的。热应力指数在生理方面的四个假设1：作用于人体的总热应力等于需要的蒸发散热量2，由给定的热应力加于人体的生理应变，决定于需要蒸发散热量qw·re与空气的最大蒸发散热量qw-max之比3.当人体受到热应力时，皮肤温度仍保持35℃4.普通人在8h期间最大排汗能力接近1L/h，计算可产生的散热量约为2500kJ/h

三、热环境的综合评价 （3 种方法） 1 有效温度 ET 1.1 影响因素：空气温度、空气湿度、气流速度 1.2 实验方法 2 热应力指数 （HSI） 2.1 定义: 根据在给定的热环境中,作用于人体的外部热应力、不同活动量下的新陈代谢产热率 及环境蒸发率等的理论计算而提出的。 热应力指数在生理方面的四个假设 １．作用于人体的总热应力等于需要的蒸发散热量 ２．由给定的热应力加于人体的生理应变，决定于 需要蒸发散热量qw·req与空气的最大蒸发散热量 qw·max之比 ３．当人体受到热应力时，皮肤温度仍保持35℃ ４．普通人在8h期间最大排汗能力接近1 L/h,计算 可产生的散热量约为2500 kJ/h

2.2热应力指数公式qw-reqX100HSI-qw-max2.3影响因素空气温度、空气湿度、气流速度、平均辐射温度、人体新陈代谢产热率3预测热感指数(PMV)3.1影响因素空气温度ti.空气相对湿度Φ：气流速度V，平均辐射温度t：人体新陈代谢产热率qm，皮肤平均温度tsk.皮肤蒸发率qw.所着衣服热阻Rclo.3.2PMV值的表示方法：按照人体热感觉分为7个等级3.3例题例题1：在一个洁净室内，气流速度为0.5m/s,工作人员都坐着工作(1.2met)穿统一的薄工作服(Rclo)，相对湿度Φi=50%，求舒适的室内温度。R0.ScleSuL空气品度（七）图1.1-3凤速与空气温度之间关系的热舒适线（衣着0.5clo.P=50%.，-2）例题2：在一座有空调设施的电影院中,观众坐着(1met)穿1.0clo的衣服，若Φi=50%,内温v<0.1m/s，而且假定ti=tr求舒适的室度。空气品度C）图1.1-5平均辅射温度，与空气温度之间关系的热舒适线（R=1.0clo,9=50%）

2.2 热应力指数公式 HSI = ×100 2.3 影响因素 空气温度、空气湿度、气流速度、平均辐射温度、人体新陈代谢产热率 3 预测热感指数 (PMV) 3.1 影响因素 空气温度 ti，空气相对湿度Φｉ,气流速度 v，平均辐射温度 tr，人体新陈代谢产热率 qm，皮肤平均温度 tsk， 皮肤蒸发率 qw ，所着衣服热阻 Rclo． 3.2 PMV 值的表示方法：按照人体热感觉分为 7 个等级 3.3 例题 例题 1：在一个洁净室内,气流速度为 0.5m/s,工作人员都坐着工作(1.2met),穿统一 的薄工作服(Rclo)，相对湿度Φｉ=50%，求舒适的室内温度。 例题 2：在一座有空调设施的电影院中,观众坐着(1met)穿 1.0clo 的衣服，若Φi=50%, v< 0.1 m/s，而且假定 ti = tr ,求舒适的室 内 温 度。 qw·req qw·max qw·req qw·max

第二节室内热环境的影响因素一、室外气候因素1室内因素2室外气候因素：太阳辐射、空气温度、空气湿度、风、降水、小气候2.1太阳辐射在大气中的变化2.1.1太阳辐射的表示方式太阳直射辐射照度太阳散射辐射照度太阳总辐射照度2.1.2影响因素太阳高度角（正比）*大气透明度（直射成正比，散射成反比）*云量（直射成反比，散射成正比）海拔高度（直射成正比，散射成反比）地理纬度（直射成反比，散射成正比）2.2空气温度2.2.1来源：地面的长波辐射2.2.2.直接原因：地面与空气的交换热2.2.2影响因素：入射地面上的太阳辐射热量、大气对流作用、下垫面对空气温度的影响、海拔高度、地形地貌2.3空气湿度2.3.1定义：空气中水蒸气的含量。2.3.2分类：相对湿度：表示在相同温度下样品空气的水蒸气压和饱和的蒸气压的比率。绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸汽的质量，叫做空气的绝对湿度。2.4风2.4.1成因：地表增温不同引起的大气压力差2.4.2分类：大气环流、地方风2.5降水2.5.1来源：从地表蒸发出来的水蒸气进入大气层，经过凝结后又降到地面上2.5.2分类：液态水、固态水2.5.3影响因素：地区分布、大气环流、季风、地形、海陆分布的性质及洋流

第二节 室内热环境的影响因素 一、室外气候因素 1 室内因素 2 室外气候因素：太阳辐射、空气温度、空气湿度、风、降水、小气候 2.1 太阳辐射在大气中的变化 2.1.1 太阳辐射的表示方式 ❖太阳直射辐射照度 ❖太阳散射辐射照度 ❖太阳总辐射照度 2.1.2 影响因素 ❖太阳高度角 （正比） ❖大气透明度 （直射成正比，散射成反比） ❖云量 （直射成反比，散射成正比） ❖海拔高度 （直射成正比，散射成反比） ❖地理纬度 （直射成反比，散射成正比） 2.2 空气温度 2.2.1 来源：地面的长波辐射 2.2.2.直接原因：地面与空气的交换热 2.2.2 影响因素：入射地面上的太阳辐射热量、大气对流作用、下垫面对空气温度的影 响、海拔高度、地形地貌 2.3 空气湿度 2.3.1 定义：空气中水蒸气的含量。 2.3.2 分类： 相对湿度：表示在相同温度下样品空气的水蒸气压和饱和的蒸气压的比率。 绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸汽的质量，叫做空气的绝对湿度。 2.4 风 2.4.1 成因：地表增温不同引起的大气压力差 2.4.2 分类：大气环流、地方风 2.5 降水 2.5.1 来源：从地表蒸发出来的水蒸气进入大气层，经过凝结后又降到地面上 2.5.2 分类：液态水、固态水 2.5.3 影响因素：地区分布、大气环流、季风、地形、海陆分布的性质及洋流

2.6小气候2.6.1形成原因：在小地区受各种地方因素的影响而形成的气候2.6.2分类：地势小气候、森林小气候、湖泊小气候、城市小气候城市小气候·形成原因：在人类活动特别是城市化的影响下形成的一种特殊的气候影响因素：街道，建筑物，人口，交通，废气，污染物*显著变化：大气透明度较小，削弱了太阳辐射气温较高，形成了”热岛效应”风速减小，风向随地而异蒸发减弱，湿度变小雾多，能见度差二、室内的影响因素1热环境设备的影响2其他设备的影响3人体活动影响第三节中国建筑热工设计分区与改善室内热环境的途径一、建筑热工设计分区分区温度地区设计措施最冷月<=10℃冬季保温，加强建筑物防寒措施内蒙，东北北部等严寒地区塞冷地区最冷月0~-10℃冬季保温，部分地区兼顾夏季防热华北地区，新疆等最冷月均10℃夏热冬冷夏季防热，适当兼顾冬季保温长江中下游地区最热月25~30℃地区最冷月均10℃L充分考虑夏季防热，不考虑冬季保温岭南以南，南方沿海夏热冬暖最热月25~29℃地区最冷月0~13℃考虑冬季保温，不考感夏季防热云资西部，四川离部温和地区最热月18~25℃二、改善热环境的途径1太阳辐射的利用和调节：窗口设计、透射体设计、被动式太阳能建筑2优化围护结构热工性能：保温性能、隔热性能、防潮性能3自然通风4绿化思考题：人体达到了热平衡，是不是就是热舒适？答：人体达到热平衡的充要条件是△g=0，但并不是热舒适舒适的环境还应加上基本的前提条件，即：人体的皮肤温度处于舒适的范围并且肌体蒸发率也应在舒适的范围

2.6 小气候 2.6.1 形成原因: 在小地区受各种地方因素的影响而形成的气候 2.6.2 分类：地势小气候、森林小气候、湖泊小气候、城市小气候 城市小气候 ❖形成原因：在人类活动特别是城市化的影响下形成的一种特殊的气候 ❖影响因素：街道，建筑物，人口，交通，废气,污染物 ❖显著变化： 大气透明度较小，削弱了太阳辐射 气温较高，形成了”热岛效应” 风速减小，风向随地而异 蒸发减弱，湿度变小 雾多，能见度差 二、室内的影响因素 1 热环境设备的影响 2 其他设备的影响 3 人体活动影响 第三节 中国建筑热工设计分区与改善室内热环境的途径 一、建筑热工设计分区 最冷月<=10℃ 冬季保温,加强建筑物防寒措施 内蒙，东北北部等 充分考虑夏季防热,不考虑冬季保温 岭南以南,南方沿海 分区 温度 设计措施 地区 严寒地区 寒冷地区 夏热冬冷 地 区 夏热冬暖 地 区 温和地区 最冷月0~-10℃ 冬季保温,部分地区兼顾夏季防热 华北地区，新疆等 最冷月均10℃ 最热月25~30℃ 夏季防热,适当兼顾冬季保温 长江中下游地区 最冷月均10℃ 最热月25~29℃ 最冷月0~13℃ 最热月18~25℃ 考虑冬季保温,不考虑夏季防热 云贵西部,四川南部 最冷月<=10℃ 冬季保温,加强建筑物防寒措施 内蒙，东北北部等 充分考虑夏季防热,不考虑冬季保温 岭南以南,南方沿海 分区 温度 设计措施 地区 严寒地区 寒冷地区 夏热冬冷 地 区 夏热冬暖 地 区 温和地区 最冷月0~-10℃ 冬季保温,部分地区兼顾夏季防热 华北地区，新疆等 最冷月均10℃ 最热月25~30℃ 夏季防热,适当兼顾冬季保温 长江中下游地区 最冷月均10℃ 最热月25~29℃ 最冷月0~13℃ 最热月18~25℃ 考虑冬季保温,不考虑夏季防热 云贵西部,四川南部 分区 温度 设计措施 地区 严寒地区 寒冷地区 夏热冬冷 地 区 夏热冬暖 地 区 温和地区 最冷月0~-10℃ 冬季保温,部分地区兼顾夏季防热 华北地区，新疆等 最冷月均10℃ 最热月25~30℃ 夏季防热,适当兼顾冬季保温 长江中下游地区 最冷月均10℃ 最热月25~29℃ 最冷月0~13℃ 最热月18~25℃ 考虑冬季保温,不考虑夏季防热 云贵西部,四川南部 二、改善热环境的途径 1 太阳辐射的利用和调节：窗口设计、透射体设计、被动式太阳能建筑 2 优化围护结构热工性能：保温性能、隔热性能、防潮性能 3 自然通风 4 绿化 思考题：人体达到了热平衡,是不是就是热舒适? 答：人体达到热平衡的充要条件是△q = 0,，但并不是热舒适,舒适的环境还应加上基本 的前提条件，即：人体的皮肤温度处于舒适的范围并且肌体蒸发率也应在舒适的范围