建筑室内热环境设计评价

建筑室内热环境设计评价

实验学时：4 实验类型：综合

前修课程名称：建筑热工学

适用专业：建筑学、城市规划、结构工程等

一、实验目的

1.室内环境参数的感性认识

2.室内热环境参数的常规测量方法

3.了解室内环境分布状况

二、实验内容

室内热环境参数的测定共分为四个部分的内容：

（1）室内空气温度的测定

（2）室内空气相对湿度的测定

（3）室内物体表面温度的测定

（4）气流速度的测定

根据以上测试结果，评价室内热环境。

三、实验要求

1．正确选择测量距离和光点尺寸；

2．测得数据后，准确地应用相应的公式和图表；

3．选择适合的仪器安放位置，注意排除周围环境对仪器的影响，防止出现误差；

4．根据测试、分析的结果，做出室内环境的评价。

四、实验仪器

1．温湿度计；

2．红外线辐射测温仪；

3．热球式风速仪；

4．干湿球温度计。

五、实验过程

1.实验时间、地点、人员

实验时间：5月14号

实验地点：北京交通大学17号楼201

人员及分工：

郭书培本实验主要负责人，空气温度测量，室内气流速度测量，整理实验仪器

绳彤湿球温度测量，拍摄实验照片

金昶余空气温度，湿球温度，室内气流速度数据记录

田媛室内物体表面测量记录

2.实验步骤

建筑热工测试中经常要遇到空气温度和围护结构表面（或内部）的温度测定，常规测量温度的仪表有四类：液体玻璃温度计、双金属变形温度计、半导体温度计和热电偶测温装置，利用物体因温度改变而引起体积改变的物理现象，制成各种液体玻璃温度计和双金属变形温度计来测量温度，此方法最为简单，但这两种测温仪表的感温器件不能紧贴固体表面，以至于它们只能测定空气的温度，要测定固体表面或内部的温度时，则要使用热电偶测温仪或半导体温度计或红外辐射测温仪。

1．室内空气温度与相对湿度的测量

测量仪器：温湿度计

仪器构造原理，外形如图1

（1）温度的概念与计量

温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。

目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。 华氏温标(o F)规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每分为华氏1度，符号为o F ；摄氏温度(℃)规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每分为摄氏1度，符号为℃。热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为K 。

（2）湿度的概念及计量方法

人类生活环境中的空气是干空气与水蒸气的混合物，而空气湿度则是用来表示空气干湿程度，即表示空气中水蒸气含量多少的物理量。大气中的水蒸气含量可以通过不同的计量方式表达，常用的湿度计量方式有绝对湿度（f ）、相对湿度（ϕ）和水蒸气分压力（P ）。现分述如下：

a ．绝对湿度（f ）——每立方米空气中所含水蒸气的重量叫绝对湿度，用符号f 表示，它的单位是：克/立方米（g/m 3），饱和状态下空气的绝对湿度要用饱和蒸气量max f (g/m 3)来表示。

绝对湿度虽然能具体表明单位体积空气中所含水蒸气的实际数量,但它仍不能反映作为室内微气候参数之一的湿度条件对人体热舒适的影响,这是因为绝对湿度相同而温度不同的空气对人体舒适感的影响是不同的,所以要引入相对湿度的概念。

b ．相对湿度(ϕ) ——一定温度、一定大气压力之下，湿空气绝对湿度f 与同温同压下饱和蒸气量max f 的百分比称为该空气在某温度下的“相对湿度”。它反映了空气中水分的饱和程度，相对湿度用ϕ（%）表示，即

图1温湿度计

%100max

⨯=

f f ϕ

c ．水蒸气分压力（P ）——它是指干空气与水蒸气相混合的湿空气中，在一定的外部温度和压力条件下水蒸气所呈现的压强。未饱和的湿空气可以引用理想气体的有关定律。根据道尔顿定律，湿空气的压强等于干空气的分压力和水蒸气的分压力之和，即

P P P d w +=

式中：w P ——湿空气的压强，Pa ；

d P ——干空气的分压力，Pa ；

P ——水蒸气的分压力，Pa 。

当湿空气中的水蒸气处于饱和状态，这时水蒸气所呈现的压强叫做“饱和蒸汽压（Ps ）”或叫“最大水蒸气分压力”；未饱和的水蒸气分压力则用符号P 表示。气体压强的单位为帕（Pa ）1帕相当于0.1mm 水柱的压强。

水蒸气的实际分压力P 的大小主要取决于空气的绝对湿度f ，同时也与空气的绝对温度T 有关，可由下列近似公式来表示水蒸气分压力与绝对湿度f 之间的关系：

f T P ⨯⋅=4610

式中：f ——空气的绝对湿度，g/m 3；

T ——空气的绝对温度，K 。

上述公式表明，只有在绝对温度T 不变时，水蒸气分压力才与绝对湿度成正比。在建筑热工的范围里所涉及的气温变化范围不大，用绝对温度（T =273+t ）来表示气温，其相对变化更小，为方便起见可近似地认为水蒸气分压力P 与绝对湿度f 成正比；按照同样的道理可以认为湿空气的饱和蒸气压s P 与饱和绝对湿度max f 也是成正比例关系。这样我们就得到一个用水蒸气分压力来表示相对湿度ϕ的公式，即：

%100⨯=

s

P P

ϕ

式中：P ——空气中实际的水蒸气分压力，Pa ；

s P ——同温度和相同大气压下的饱和蒸气压，Pa 。

标准大气压时不同温度下湿空气的饱和蒸气压s P 的数值可以从各种设计资料手册中查出。

测量方法：

测量空气温湿度时，应该排除周围环境对温度计的热辐射影响，防止出现误差。室内温度测量时，要将温度计固定在要测量的房间内，并使仪器处于工作状态，仪表要避免阳光直射并远离暖气片等热辐射设施。温度表要距地面1.5m 高的地方，从仪表上读数时，每一测点要读取三次读数，每次读数间隔时间为10~15分钟。读数的精确度应在±0.5以下。

2．湿球温度的测量仪器 测量仪器：干湿球温度计 仪器构造原理，外形如图2

a ．仪器构造与测试原理

干湿球温度计由两支相同规格的温度表组成，其中一支温度表的感温球部包有湿润的纱布，叫湿球温度表，另一支叫干球温度表。当空气中的水蒸气尚未达到饱和状态时，湿球纱布上的水分就会不断蒸发，水分由液态变为气态的蒸发过程要吸收热量，所吸收的热量要从湿球本身及其周围的薄层空气中吸收过来。当湿球因蒸发所消耗的热量和从周围空气中获得的热量相平衡时，湿球温度就不再下降，这时湿球温度计的读数要低于干球温度计的读数，二者差值的大小取决于空气的潮湿程度。空气湿度愈小，水分蒸发愈快，湿球温度降低愈多，干湿球两表的温度差也就愈大，反之亦然。如果空气中的湿度已经饱和，则蒸发趋于停止，

图2 干湿球温度计