人工环境概论 习题解答

6． 有正南北朝向的住宅建筑群，要求冬至日中午能充分保证利用阳光。采用计 算法计算
在天津（北纬 3906’）和上海（北纬 3112’）两地，其房屋最小间距各为多少？
a) 在天津（北纬 39°06′）和上海（北纬 31°12′）两地，其房屋最小间距各为多 少？
答：间距计算公式： D0 H0 ctg cos( A )
7． 试求夏季广州中午 14 时的室外计算温度。 答：从“采暖通风与空气调节设计规范”GBJ19-87（2001 年版）查得 tw,max=33.5℃，tw,p =30.1℃， 则根据式（2-13）14 时室外计算温度为
tw, tw,p (tw,max tw,p）cos(15 225) ＝30.1+(33.5-30.1)cos（15×12－225）＝32.5℃
时 35 分 所以北京时间应该为：4 小时 35 分。
3． 不考虑季节因素，计算上海(东经：12116’)与喀什(东经 7559’)在北京时间 12:00 时的
时差。 答：△T＝4（121°16′－75°59′）＝4（121.27－75.98）=181.16(min)=3 小时 12 分
4． 什么是太阳常数？太阳辐射对建筑环境有何影响？ 答：由于太阳与地球之间的几何关系，使地球大气层外与太阳光线垂直面上的太阳辐射强度
5． 某地区（北纬 =40）在平坦的场地上有前后两栋平行的建筑物（前栋高度为 15m），
若要求冬至日正午前后有 3 时以上的日照，试确定建筑物的朝向和间距。 答：假定后栋建筑窗台高度为 1.2m。
要求正午前后 3 小时的日照，即午前 10:30 到午后 13:30 得到满窗日照，因这两个时刻 太阳高度角相同，方位角符号相反，因此只取其中一个时角即可，如取 13:30 时的太阳高度 角及方位角，此时时角
11．我国民用建筑热工设计分区是如何划分的？它们对设计有何作用？ 答：为了达到适宜的室内环境，不同气候条件，对建筑的要求是不同的。整个建筑热工设计 分区将全国划分为 5 个建筑热工设计分区。
分区名称
严寒 地区 寒冷 地区
夏热冬冷 地区
夏热冬暖 地区 温和 地区
主要指标
分区指标 辅助指标
最冷月平均温度≤－10℃ 日平均温度≤5℃的天数≥145d
h＝15×（13.5－12）＝＋22.5° 由北纬 =40，赤纬 d＝－2327’ 采用式(2-5)、式(2-6)计算太阳高度角和方位角
sin＝ sin 40° sin(23° 27') cos 40° cos(23° 27') cos 22.5° ＝0.39，=22.95
cos(23° 27') sin 22.5°
的影响。
9． 上海地区夏季空调设计用室外风速为 3.1m/s，对于一幢 150m 的高层，空调设计时室外 风速应取多少？
答：由经验公式
Vh
V0
(
h h0
)
n
对于本题式中： V0 ＝3.1m/s, h=250m, h0=10m, n=0.2～0.5
解得空调设计时室外风速为：
Vh ＝5.9m/s～15.5m/s
0.150 0.150
(200 100)
＝130
同理计算 SO2、NO2 分指数 APISO2、APINO2 分别为 85、50，根据公式（2-15），获得
API Max( API1, API2, API3，) Max(130,85,50) 167
计算结果表明，该地区首要污染物为可吸入颗粒物 PM10，地区空气污染指数等级为Ⅲ1， 属轻微污染。
最冷月平均温度 0～－10℃ 日平均温度≤5℃的天数 90～145d
最冷月平均温度 0～10℃， 最热月平均温度 25～30℃
最冷月平均温度＞10℃，最 热月平均温度 25～29℃ 最冷月平均温度 0～13℃， 最热月平均温度 18～25℃
日平均温度≤5℃的天数 0～90d， 日 平 均 温 度 ≥ 25 ℃ 的 天 数 40 ～ 110d 日平均温度≥5℃的天数 0～90d， 日平均温度≥25℃的天数 25～39d
10．现场实测某一地区 PM10、NO2、SO2 日均值浓度分别为：0.21、0.08、0.12mg/m3，试 计算分析该地区的首要污染物名称，及其该地区的空气污染指数 API。
答：根据 PM10 日均值 0.21 查表 2-13 线性内插计算获得 PM10 分指数为
API PM 10
100
0.210 0.350
cosA＝
＝0.38， A＝6740’
cos 22.95°
D0=（H0－H1）ctgcos(A―)＝(15 m -1.2 m)×ctg 22.95×cos（6740’－）
若想 D0 最小，则需 cos（6740’－）最小，此时应该等于 0， 故，D0=(15 m -1.2 m)×ctg 22.95×cos6740’＝12.4m 所以建筑物应该朝正南方向。
3．地热开采利用对建筑环境的影响。地热是一种无污染的绿色能源。与建筑环境关 系最为密切的应用方式主要是地源热泵对建筑供热和制冷，如图 2-27。地源热泵 是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既 可供热又可制冷的高效节能空调系统，利用地热冬季可提供热水，夏季可提供冷 水，以此作为空调媒介水，获得适宜冷暖空气，营造舒适的室内环境。
影响：1．土壤环境。土壤环境影响建筑环境的主要是含水量和耐压性（通过比重体现）及 地下水位层。此外，建筑用地还应查看土壤的污染情况及蚁害、鼠害等情况以及 地下有无古墓、古井、坑洞、穴道、砂井等地下坑穴。
2． 氡对建筑环境的影响过程。土壤中氡及其子体以各种形式，如建材、地基、土壤、 地下水等多种渠道影响室内环境，它对室内环境的影响以及对人体危害非常大。
几乎是定值。这一定值取名为太阳常数，它是指太阳与地球之间为年平均距离时，地球 大气层上边界处垂直于阳光射线的表面上，单位面积单位时间内来自太阳的辐射能量， 以符号 I0 表示。 影响：对于建筑热环境来说，太阳辐射是一项十分重要的外扰，特别是透过玻璃窗直接
射入室内的辐射热，对房间的温度状况有着特殊的影响。在寒冷的冬季，太阳辐 射为人们提供了免费的热源，而在炎热的夏季，人们又必须花费一定的代价，以 抵消其对房间温度的干扰。到达建筑表面的太阳辐射与穿过大气层的路径、大气 透明度、太阳位置以及建筑表面朝向相关。
(1)
又 sin cos cos h cos d sin sin d
(2)
（一）天津地区
=39°06′, h = 0° , d = －23.5°， α＝ 0°, A = 0°或 180°（正南北向）
由（2）式解出 ＝－27.4°, 把各参数代入（1）式：
D0 H0 ctg (-27.4) cos(0) ＝1.93 H0
2． 古巴首都哈瓦那于今天当地时间下午 3 时举行中古女子排球比赛。在北京中央电视台直 播的时间应是几时？
答：古巴国家时间的经度为西经 82°23′：北京时间的经度为东经 120°， 由公式得：△T＝4（121°16′+82°23′）＝4×203.65＝814.6(min)=13.577(h)=13 小
线与地球赤道平面的夹角，其值随地球公转轨道上的位置，即日期的不同而 变化。赤纬从赤道平面算起，向北为正，向南为负。全年赤纬在＋2327'～ －2327'之间变化。地球在绕太阳公转的行程中，不同日期有不同的太阳赤
纬，就会形成不同的气候。 地球在自转时，地球自转的位置用时角ω度量，以真太阳时为计算基准。经 国际协议，以本初子午线处真太阳时为世界时间的标准，即世界时，又称格 林威治时间。全世界按地理经度划分为 24 个时区，每个时区包含地理经度 15，相邻两个时区的时差为 1 小时整。
日平均温度≤5℃的天数 0～90d
设计要求
必须充分满足冬季保温要 求，一般可不考虑夏季防热 应满足冬季保温要求，部分 地区兼顾夏季防热
必须满足夏季防热要求，适 当兼顾冬季保温
必须充分满足夏季防热要 求，一般可不考虑冬季保温 部分地区应考虑冬季保温， 一般可不考虑夏季防热
12．影响建筑环境的地质因素有哪些，如何影响？ 答：地质环境是指地球表面以下的坚硬地壳层。与建筑环境有关的地质环境问题主要是土质 和区域地质条件、水文地质条件、土质性状和厚度、地下开矿情况、地球化学和地球物理过 程以及地震、滑坡、坍塌、地陷等地质现象对建筑均有不同程度的影响。
8． 试述风向频率图的作法及作用。 答：作法：风向频率图是按照逐时实测的各个方位风向出现的次数，分别计算出每个方向风
的出现次数占总次数的百分比，并按一定比例在各方位线上标出，最后连接各点 而成。一般陆地上风向常用 16 个方位来表示。风向频率图可按年、或按月统计， 分为年风向频率图或某月的风向频率图。 作用：风向频率图在专业工程设计中应用较多，比如空气调节设计中的新风口、排风口 位置的确定，城市燃气规划设计以及燃气储配站设计等，需考虑当地年主导风向
3． 阐述建筑环境与设备工程设计在整个建筑设计中的作用，及其与相邻专业的关联。 答：建筑环境与设备工程的设计已经从单纯的改善室内空气环境的建筑设备系统设计，转化 为建筑环境系统设计，除了需要完成改善热湿环境、空气环境的工程设计外，还需了解改善 室内光、声环境等涉及的建筑电气、建筑给排水、以及建筑设备所引起的噪声防止与控制等 的工程设计。它与在建筑热环境和室内空气品质，还有建筑光环境和建筑声环境等学科有所 关联。
第二章 建筑外环境
1．地球的自转和公转有何区别，它们是如何影响气候和时差的？ 答：区别：地球绕地轴自转，地轴与地球绕太阳公转的黄道面的法线呈固定的倾角，其倾斜
角为 2327'。以一天为周期的地球自转，形成昼夜交替； 地球围绕太阳逆时针公转是循着一个偏心率很小的椭圆形轨道前进的，以一年为 周期的地球公转，形成四季变化。 如何影响：地球在公转时，阳光直射地球的射线变化范围用赤纬 d 表示。赤纬即太阳光
（二）上海地区
=31°12′, h = 0° , d = －23.5°， α＝ 0°, A = 0°或 180°（正南北
向）
由（2）式解出 ＝－35.3°, 把各参数代入（1）式：
D0 H0 ctg (-35.3) coswenku.baidu.com0) ＝1.41 H0 即得出天津地区和上海地区的房屋间距分别为 1.93 H 0 与 1.41 H 0 。
2． 说明建筑环境工程师与建筑师对建筑环境关注的不同点。 答：建筑师主要是从生理、心理的角度，分析人们对房屋建筑内、外环境的物质和精神要求， 综合运用工程技术手段，在规划和建筑设计中为人们创造适宜的物理环境，他主要侧重待建 建筑设计过程中如何运用建筑物理有关知识，利用建筑本身和自然环境创造舒适的室内环 境。建筑环境工程师侧重的是已建建筑在室内外环境影响下形成的室内环境，运用室内环境 基本原理、知识，并根据人体的生理和心理要求，采用建筑设备工程设计的方法，达到舒适 的或者符合生产要求的室内环境。建筑环境设计，国内以前仅局限于建筑工程师，主要以研 究建筑物理为基础，而暖通工程师对环境的研究，也仅局限于用机械手段，主要研究建筑本 身无法弥补的室内空气满足室内热环境和空气品质需要为基础。
4． 当今建筑环境主要解决的问题有哪些？ 答：建筑环境学主要研究建筑内外的空间环境，如建筑外环境，建筑内有空气环境、热湿环 境、光环境、声环境，广义上建筑环境还应包括建筑内的水环境、社会环境等内容。建筑环 境学从现有建筑的建筑环境出发，掌握现有建筑环境的特点、基本理论与变化规律，以寻求 现有建筑环境的不足，通过设备工程的设计达到改善建筑环境的目的，提供必要的理论基础。
第一章 绪论
1． 描述你所了解的建筑环境学，并对其发展前景发表自己的观点。 答：建筑环境学是指在建筑空间内，在满足使用功能的前提下，如何使人们在使用过程中感 到舒适和健康的一门科学。它包括建筑、传热、声、光、材料及生理和心理等多门学科的内 容，是一门跨学科的边缘学科。因为他关系到环境学，建筑学等很多学科，与人类息息相关， 随着可持续发展的提出，对建筑环境学学科发展提出了一个更新的要求，促使人们研究从人 的生理和心理角度出发，确定合理的室内环境标准，分割室内居住区域和非居住区域，研究 自然能源的利用，在室内环境品质、能耗、环保之间寻找建筑环境设计的平衡点，至此建筑 环境学会不断地成熟和完整起来。