《建筑环境学》考试A卷参考答案

哈工大2007年秋季学期A 卷
建筑环境学试题
题号 一 二 三 四 五 六 卷面 平时 总分 分数
一、给出下列专业术语的定义。

有定义式的，还需给出定义式，并说明式中符号
的物理意义和单位。

（每题2分，共12分） 采光系数：
采光系数是指全阴天条件下，室内测量点直接或间接接受天空扩散光所形成的水平照度E n 与室外同一时间不受遮挡的该天空半球的扩散光在水平面上产生的照度E w 的比值。

100%n
w
E C E =
⨯ C ——采光系数；
n E ——室内某一点的天然光照度，lx;
w E ——与n E 同一时间，室外无遮挡的天空扩散光在水平面上产生的照度，lx ；
振动传递比：
如果某个振动设备与一个固有频率为f 0的构件相连，振源频率是f ，则通过这个构件传导出去的振动动力占振源输入动力的百分比称作振动传递比。

201
(/)1
T f f =
-
T ——振动传动比；
f ——振源频率（Hz ）; 0f ——隔振结构的固有频率（Hz ）； 学号 姓名
速度不均匀系数：
速度不均匀系数是用来表明室内各点风速的差异，其值等于工作区内各个测点速度的均方根与速度平均值的比值。

u
u k u
σ=
u k ——速度不均匀系数；u σ——工作内n 个测点速度的均方根偏差，m/s ；
u ——工作区内n 个测点速度的平均值，m/s ；
有效温度：
有效温度ET 的定义是：“干球温度、湿度、空气流速对人体温暖感或冷感影响的综合数值，该数值等效于产生相同感觉的静止饱和空气的温度。

”
照度：
照度是受照平面上接受的光通量的面密度。

d E dA
φ= E ——照度，lx ；
φ——光通量，lm; A ——面积,m 2;
通过非透光围护结构的得热：
假定除所考虑的围护结构内表面以外，其他各室内表面的温度与室内空气温度一致，室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所考察的围护结构内表面上，此时，通过该围护结构传入室内的热量就定义为通过该非透光围护结构的得热，其数值就等于该围护结构内表面与空气的对流换热量与该围护结构内表面与空气的对流换热热量与该围护结构内表面对其他内表的长波辐射换热量之和。

二、分别给出太阳高度角和太阳方位角的定义，并画图表示。

说明影响太阳高度角和太阳方位角的因素。

（8分）
太阳高度角β是指太阳光线与水平面的夹角。

太阳方位角A 为太阳至地面上某给定点连线在地面上的投影与当地子午线（南向）的夹角。

影响太阳高度角和方位角的因素有三：赤纬（δ），它表明季节（日期）的变化；时角（h ）,它表明时间的变化；地理纬度（φ），它表明观察点所在的位置。

三、计算室外空气综合温度
哈尔滨某建筑物屋顶吸收系数ρ=0.80，西墙ρ=0.80，夏季14时的室外计算温度为30℃，屋面太阳辐射照度为800W/m2，西墙为350 W/m2，墙体外表面和室外空气的换热系数为αw =18.6 W/m2·℃。

如果忽略围护结构与天空和周围物体之间的长波辐射，试计算该时刻作用于屋顶和西墙的室外综合温度。

如果屋面和墙体的外表面温度均为28℃，计算其各自的单位面积得热量。

（10分）
室外空气综合温度为：lw
z air out
out
Q I
t t a a ρ=+
-
由于忽略长波辐射，所以lw Q =0W/m 2K 则屋顶的室外空气综合温度为：0.8800
3064.418.6
z air out
I
t t a ρ⨯=+
=+
=℃
则屋顶的室外空气综合温度为：0.8350
3045.518.6
z air out
I
t t a ρ⨯=+
=+
=℃
屋顶的单位面积的得热量：()18.6(64.428)677.04w z s Q t t α=-=⨯-=W/m 2 2
试 题： 班号： 姓名：
四、有一车间，高为4.5m ，室内热源主要为平均布置的生产设备，共计6台，24小时工作，每台的散热量为2kW 。

室外温度为25℃，要求保证2 m 以下的工作区温度不高于室外温度5℃。

问：
（1）如果房间的围护结构是绝热的，采用上送上排的混合式机械通风方式，为保证所要求的温度而需要的最小机械通风量是多少？现在改用地面送风，顶棚排风的置换通风方式，此时为满足要求而需要的最小机械通风量是否变化，为什么？
（2）置换通风方式的工作区以上温度梯度为0.4℃/ m ，计算2种通风方式的余热排除效率（能量利用效率）分别是多少？
（3）定性分析2种通风方式下，工作人员的热舒适性。

（14分）
(1)混合通风时的通风量：62
2.38() 1.01(3025)p n o Q G kg c t t ⨯=
==-⨯-/s
置换通风时的通风量：62
2.38/1.01(3025)
p Q G kg s c t
⨯=
=
=⨯-
(2) 能量利用效率的计算式为：00
p n t t t t η-=
-
因为混合通风中室内空气温度等于排风温度，所以混合通风的能量利用效率为1。

在置换通风中，排风温度为：0()30(4.52)0.431p t t H h gradt =+-⨯=+-⨯=℃
置换通风室内温度为：2()/2(2530)/227.5n s t t t =+=+=℃
置换通风的能量利用效率为：00
3125
2.427.525
p n t t t t η--=
=
=--
(3) 置换通风在同样的风量下工作区温度整体上比混合通风工作区温度要低，有利于人体的热舒适。

但是本题中，置换通风下的头脚温差能达到将近5℃，头脚温差过大又不利于人体热舒适。

试 题： 班号： 姓名：
五、在Fanger 教授提出的热舒适方程中，影响人体热舒适的因素有哪些？说明什么是预测平均评价PMV ，什么是预测不满意百分数。

画出它们的关系曲线图，并加以说明。

（10分）
影响人体热舒适的因素有：人体新陈代谢率M ，空气温度a t ，空气水蒸气分压力Pa ，室内平均辐射温度r t ，服装热阻cl I ，空气速度v 。

预测平均评价PMV 指标就是引入反映人体热平衡偏离程度的人体热负荷TL 而得出的，其理论依据是当人体处于稳态的热环境下，人体热负荷越大，人体偏离热舒适的状态就越远。

即人体偏离热负荷正值越大，人体就越感觉到热，负值越大，人体感觉越冷。

PMV 由于PMV 指标代表了同一环境下绝大部分人的感觉，但是人与人之间存在生理差别，因此PMV 指标不一定能够代表所有人的感觉。

因此Fanger 又提出了预测不满意百分数PPD 指标又来表示人群对热环境不满意的百分数。

从图中可以看出，当PMV=0时，PPD 为5%。

即意味着在室内热环境处于最佳的热舒适状态时，仍有5%的人感觉到不满意。

PMV 的绝对值越大，即人体偏离热平衡越远，预测不满意率PPD 的值越高。

试 题： 班号： 姓名：
六、某车间初步设计时如下图所示，有上下4个通风窗。

已知室外t w =27℃,室内工作区温度t n =33℃,有效热量系数n w
p w
t t m t t -=
-=0.4，t p 是排风温度，下部通风窗中心至地面的距离h =2 m ，下部通风窗高2m ，流量系数为0.6，上部通风窗高1.5m ，流量系数为0.5，所需要的车间全面换气量为50kg/s 。

请进一步进行设计，确定中和面位置（因为上通风窗造价高，中和面确定时应尽可能减少上通风窗面积），并计算：
当仅有热压作用时，该车间的上下窗面积（空气按理想气体计算，满足理想气体状态方程pv RT =） （16分）
排风温度为：3327
33480.4
n w p w t t t t m --=
+=+=℃ 则室内的温度梯度为
因为车间的全面换气量为50kg/s ，所以下部开口的风量为25kg/s 。

室内空气的密度为：5
1.0132510 1.15287(27333)n n p RT ρ⨯===⨯+kg/m 3
室外空气的密度为：5
1.0132510 1.17287(27327)w w p RT ρ⨯===⨯+ kg/m 3
排风的密度为：5
1.0132510 1.10287(27348)
w w p RT ρ⨯===⨯+ kg/m 3
下部风口的余压为：111()9.8(1.17 1.15)0.196a w n p h g h h ρρ=--=-⨯⨯-=-Pa
上部风口的余压为：222()9.8(1.17 1.15)0.196b w n p h g h h ρρ=-=⨯⨯-= Pa
试 题： 班号： 姓名：
下部风口的风量为：1120.625a G F p F μρ==⨯=
上部风口的风量为：222
0.525b G F p F μρ==⨯=
1h 和2h 分别为下部风口和上部风口距离中和面的高度， 1210h h m +=
由经济性考虑，为了尽量减少上通风窗的面积，则中和面应尽量的低。

由于下通风窗中心距地面为2m 高，下通风窗高2m ； 中和面取3m 高。

则1h 为1m; 2h 为9m ； 则1F =61m 2; 2F =25.4m 2;。