室外环境热舒适性研究

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城市室外环境热舒适性研究 发展及评价标准
李飛 201107114
1. 热环境
? 热环境指由太阳辐射、气温、周围 物体表面温度、相对湿度与气流速 度等物理因素组成的作用于人,影 响人的冷热感和健康的环境。
? 人的生活和工作大部分时间都在室内,室内环境 与人体关系密切。室内环境的热特性是室外气候 与内部热源通过建筑围护结构进行热交换与热平 衡的结果,体现为气温、平均辐射温度、相对湿 度、气流速度等四个主要物理因素数值的变化。 人体与环境的热交换除环境的物理因素外还与人 的衣着和人体的活动量有关。
环境与人体热舒适的研究飞速发展
? 1919年,美国采暖制冷及空气调节工程师协会(ASHRAE)为了制定工 业发展急需的有关热舒适标准,特别是有关空气温度和湿度的相互作 用对人体热舒适的影响,进行大量的试验调查研究.
? 1923年Houghton和Yaglou 确定了关于温度、湿度两个变量的裸体 男子的等舒适线,由此创立了对热环境研究具有深远影响的有效温度 指标ET
? 室外环境与人体关系同样不可忽视。室外热环境 是指作用在建筑外围护结构上的一切热物理量的 总称。建筑外围护结构的功能之一在于抵抗或利 用室外热湿作用 ,以便在室内产生易于控制的舒适 热环境。
1.1 热环ห้องสมุดไป่ตู้发展史
? 自1818年,L.Howard出版了关于伦敦城 市温度场的《伦敦气候》一书后,对城市 热环境的研究已经有190年的历史.自此英、 法、美、日、德以及中国等许多国家关于 这方面的研究大致可分为城市大气候研究 和城市微热气候研究两大类.
? PMV(PredictedMeanVote) :预期平均评 价指标。
? PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied):表示对热环境不满意的百分 数。
1.1.1城市大气候研究 ? 在城市热环境研究的初期,研究工作仅仅是以特定
的城市和代表性的观测点为对象,且往往仅研究热 环境的某一因素,结果一般是城市温度的逐月、逐 季或逐年的平均值或累计值,此时的研究在观测范 围上受到限制并且是静态的观测,没有从建筑学的 角度讨论城市气候.奥地利人施密特于 1927年首创 利用汽车装备气象观测仪器进行流动观测, 并与 几个固定观测点记录数据进行对比研究,绘制了同 一时刻的气象要素等值线图。利用这个方法可在短 时间内收集到很多点的资料,开创了热环境研究的 第二阶段 。该阶段城市热环境研究的主要特点是观 测方法的改变,开始进行城市温度场的动态测量, 但研究仅仅以单一气候指标和观测数据为主,并没 有把城市规划设计与城市热环境结合起来综合研究。
2.热舒适
? 1733年,阿巴斯诺特指出空气流动具有降温效 果;1824年,特雷德戈尔德提出关于热辐射问题: 当受辐射源影响时,为保持人体舒适,则需要较 低的温度;
? 1913年,希尔提出头宜凉、脚宜热、相对湿度 要适中的人体舒适度标准.
? 这段时期,作为建筑科学领域中最早研究的课题 之一的热舒适问题开始缓慢发展,而且 只在于人 体热舒适生理学方面 的研究.
1.1.2城市微热气候研究
? 城市微热气候研究主要是针对城市内不同性质下垫面进行 对比分析,研究地表和城市覆盖层内的温度、湿度、风速、 辐射的分布和变化,分析其时空分布规律及其形成机制, 了解其对人体热感觉的影响,从而采取措施改善城市的微 热气候以利于人类的生存.
? 研究基本上都是采用实测的研究方法,这可以对实测区域 的热环境质量给出一种可靠的评价,所得结论为进一步分 析研究奠定了基础;但是影响城市局部热环境的因素很复 杂,除了气候因素以外,还受到建筑物以及城市规划等因 素的影响;此外,人的热反应还受到个人着装、行为活动 甚至心理因素等的影响。
? 1962年,Macpherson定义了影响热舒适感觉的六个因素:空气温度、 流动速度、湿度、平均辐射温度、新陈代谢率和衣服热阻。在此基础 上,Fanger通过可控环境小室和稳态热交换模型研究,建立了热舒适 方程。
? 1984年国际标准组织ISO提出了热环境评 价与测试的新标准化方法,即用PMV-PPD 指标来描述和评价热环境,该指标综合考 虑了人体的活动情况、衣着情况、空气温 度、湿度、流速和平均热辐射温度六个因 素。
? 城市热环境研究的 第三个阶段 始于20世纪50年代 ? 1951年A.Soundborg 首先用统计模型对城市温度
场进行分析,给出了系列经验公式 . ? 1969年,L.O.Myrup提出了城市热岛的数值模型。
M.H.Halstead 对城市气候进行模拟分析 EM .Vukovick 从理论上分析了大气稳定性和平均 风速对城市热岛环流的影响。 K.Yoshio提出城市 大气环流的动力学统计模型并对结果进行数值模 拟. ? 1971年,M.A.Atwater从理论上分析城市污染环 境下太阳辐射的收支平衡关系。 D.1.Leahey将 城市混合边界层高度的预测模型用于纽约市的热 岛研究。 ? 1977年,M.A.Atwater利用欧拉静力学模型研究 城市化对热气候的影响。
? 1924.1925年Houghton、Yaglou和米勒又进一步研究了关于空气 流速与衣着影响的实验。
? 1932年Vernon和Wamer使用黑球温度代替干球温度对热辐射进行了 修正,产生了修正有效温度指标CET
? 60年代,美国堪萨斯州立大学、丹麦哥本哈根工业大学相继建立了人 体热感觉专用实验室,开始研究空气温度对热舒适的影响,以及周围 物体温度、相对湿度和空气流动情况等因素对人体热舒适的影响。
建筑热环境的研究
? 在城市热环境研究的 第三阶段才真正开始了建筑 热环境的研究:
? 对热岛观测已扩大到三维; ? 利用计算机进行数值模拟和数学建模分析;风洞
试验被用于参数分析和模拟比较; ? 对热岛与城市规模、建筑密度、人口、下垫面粗
糙度、街道设计、视野开阔度因子作了相关性讨 论。 ? 第三阶段是以 新方法和新技术的运用为前提,最 为重要的特点是 将城市热环境研究与城市布局和 城市设计相联
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