1.1 建筑室内热环境

qseat / (W m ) 全身热可接受度
全身热可接受度
夏季工况 2 R > 0.90 冬季工况 线性回归（所有工况）
1.0 R > 0.96 0.6 0.2 -0.2 -0.6
2
0 -0.6
房间温度25℃ 房间温度35℃
房间温度28℃ 房间温度42℃
应用可变温座椅可将汽 车车厢内舒适温度范围 房间温度22℃ 扩展到10.8-34 º C。
2
建筑光学：
介绍与建筑有关的光学基本知识、各种 采光口的采光特性、采光设计的方法，人工 照明的光学特性、一般室内工作照明和建筑 艺术照明的形式和处理原则及方法。
3
建筑声学：
介绍声学基本原理，论述如何通过建筑 规划中的建筑布局、建筑设计中房间体型和 容积的设计、室内装饰设计中的吸声材料和 吸声结构的合理布置来处理房间的声学问题， 并在不同要求和用途的建筑中有效控制室内 外噪声以获得最佳音质效果。
绪
一、建筑物理的研究对象
论
建筑物理是建筑环境科学的基本组成部分 建筑热工学 建筑物理 建筑声学 建筑光学
1
建筑热工学：
通过建筑上的规划，有效的防护或利用室 内外热作用，经济、合理地解决房屋的保温、 防热、防潮、日照等问题；配备适当的设备调 节（采暖、空调），创造和完善装配房屋的建 筑构件（采用各种物理性质的新隔热材料、饰 面材料和结构材料等）。
31
湿空气的状态参数
大气压力p
气 压
水蒸气分压力pq
饱和水蒸气分压力pqb
绝对湿度f 湿 度 含湿量d 相对湿度φ
温 度
露点温度td
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大气压力p：空气层对单位地球表面形成的压 力。不是一个定值，海拔越高，大气压越低。 水蒸气分压力pq：湿空气中的水蒸气所产生 的压力。p＝ pq+ pa 饱和水蒸气分压力pqb：饱和湿空气的水蒸气 分压力。pqb值只与温度有关。一个大气压下， 温度越高，饱和水蒸气分压力越大。
《公共建筑节能设计标准》
空调系统夏季室内计算参数：
温度25°C，风速0.15～0.3，相对湿度40～60％
36
局部加热或冷却
37
38
39
局部加热或冷却
应用实例 个体送风 冷射流 可变温座椅 水冷帽 水冷背心 医用降温服 作用部位 头颈部 头颈部、胸部、背部和上肢 背部、臀部和大腿 头颈部 肩膀、胸部、腹部和背部 头颈部、肩部、胸部和背部
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绝对湿度f：单位体积湿空气中所含水蒸气 的质量，kg/m3。 f mq V 含湿量d：单位质量干空气中所含水蒸气的 质量，kg/kg干空气。 d m m
q g
相对湿度φ：一定大气压下，湿空气的绝对 湿度（水蒸气分压力）与同温度下饱和湿空 气的绝对湿度（水蒸气分压力）之比。建筑 热工设计中常用来评价环境潮湿程度。
参考文献：H. Hensel, Thermoreception and Temperature Regulation, London: Academic Press, 1981
24
热感觉的影响因素

冷热刺激 刺激变化率 原有状态
感觉热
感觉冷
25
皮肤温度与热感觉
皮肤温度 45 ° 以上 C 43~ 41 ° C 41~39 ° C 39~37 ° C 37~35 ° C 34~33 ° C 33~32 ° C 32~30 ° C 31~29 ° C 25 ° (局部) C 20 ° C(手) 15 ° C(手) 5 ° C(手) 状 态 皮肤组织迅速损伤，热痛阈 被烫伤的疼痛感 疼感域 热的感觉 开始有热的感觉 休息时处于热中性状态, 热舒适 中等(2-4met)运动量时感觉舒适 较大(3-6met)运动量时感觉舒适 坐着时有不愉快的冷感 皮肤丧失感觉 非常不快的冷感觉 极端不快的冷感觉 伴随疼感的冷感觉
热量, 与辐射物体表面温度有关。
(4)与衣着有关： 衣着的厚薄会影响对流换热与辐射换热。 衣着状况用衣着热阻表示，单为cloth, 1cloth=0.155 m2℃ /w
18
新陈代谢率～活动量
活动类型 睡眠 躺着 在办公室静坐阅读 静坐 在办公室打字 站着休息 站着整理文档 用缝纫机缝衣 炊事 步行，0.9m/s 提重物，打包 W/m 40 46 55 58.2 65 70 80 105 94-115 115 120
f f b 100% pq pqb 100%
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露点温度td：在湿空气的压力和含湿量保持不 变的情况下，冷却空气达到饱和湿空气状态 时的温度。是判断湿空气结露与否的重要参 数。 例题：某房间的室内空气温度为26°C，相对 湿度为70％，房间自来水供水管表面温度为 15°C，问水管表面是否结露？
★
26
人体皮肤温度与人体热感觉的关系
室内热环境的评价指标
六个影响因素
预测平均反应（PMV） 标准有效温度（SET） 湿黑球温度（WBGT）
热感觉
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预测平均反应（PMV）
综合考虑六个因素 ISO国际标准引用 热舒适测定仪 适用于适度热环境 丹麦－范格尔－热舒适
28
标准有效温度（SET）
4
二、建筑物理的作用和意义
从建筑规划、设计到局部的构造设计 和室内装饰设计甚至施工管理，自始自终 都涉及到建筑物理的有关知识和技能。 建筑物理知识对提高建筑设计质量、 节约能源方面有重要的意义。
5
三、学习方法：
１、从物理概念上理解热、光、声的物理现象在 建筑中的传播规律。 ２、知道物理量的单位、测量（查表、识图）以及 计算方法。 ３、注意掌握热、光、声的设计原则并联系实际综 合运用 ４、重视有关材料的性能特点和应用范畴。
47
风－吊扇
1.6m/s + 30º = 舒适（节能） C
48
New indoor environmental control strategy for energy saving
Natural Ventilation Mechanical Ventilation
基于人体生理学模型 通用指标，适用范围最广 通过软件计算得到
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湿黑球温度（WBGT）
考虑太阳辐射影响
评价户外炎热环境作业强度
30
湿空气
＝
＋
湿空气
水蒸气
干空气
湿空气中水蒸气的含量很少，但其含量的变 化对湿空气的热物理性质有重要影响。 温度一定，湿空气中水蒸气的含量有一个最 大限度，超过此限度，水蒸气就会凝结成水从空 气中析出（雾气、雾滴），此时的湿空气称为饱 和湿空气。
6
四、参考书目及测评 清华大学出版社：《建筑热环境》 《建筑声环境》
《建筑光环境》
中国建筑工业出版社： 《建筑环境物理学》 《建筑物理》
7
第一篇
热环境
8
第1.1章 建筑室内外热环境
环境～人
光环境 声环境 接触物 食物 视觉 听觉 触觉 味觉
热环境
热感觉
9
1.1.1 室内热环境
湿空气
人体热感觉
62Biblioteka minute0:14 0:43 1:12 1:40 2:09 2:38 3:07 3:36
5
风速(m/s)
4:04
4 3 2 1 0 0 400
平均风速
800 数据点
1200
1600
2000
自然风
45
不同类型风的频谱特征
46
不同类型脉动风速的接受程度实验
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 稳态方式 模拟自然风 正弦方式 随机方式 5% 10% 24% 61%
qm——人体产热量 qw——人体蒸发散热量
qr——人体辐射散热量
qc——人体对流散热量
12
热平衡方程:
必要条件：
13
充分条件: 按正常比例散热。 人体散热时,如果由于外部环境引起 的传导、对流和辐射热量损失不按 正常比例，也会产生不舒适感。
对流散热：25-30%
辐射散热：45-50% 蒸发散热：25-30%
解答：26°C饱和水蒸气分压力为3361.0Pa。 26°C，70％湿空气的水蒸气分压力为 2352.7Pa，对应露点温度约为20.1°C。 水管表面温度15°C<露点温度，结露。
★
35
室内热环境的计算参数
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》 夏季空调室内设计计算温度26°C。
冬季采暖室内设计计算温度16°C。
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局部加热冷却实验研究1
胸部暴露0.47
脸部暴露0.61
背部暴露0.45
脸部吹风冷却效果最为显著 局部吹风不宜温度过低，否则容易造成冷热不均
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局部加热冷却实验研究2
a 受试者希望放置相变材料的部位
b 受试者不希望放置相变材料的部位
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局部加热冷却实验研究3
1.0 200 0.6 0.2 100 -0.2
2
活动类型 站着，偶尔走动 步行，1.2m/s 修理灯具，家务 驾驶载重车 步行，1.8m/s 下楼 跳交谊舞 体操/训练 打网球 跑步，2.37m/s 上楼
W/m 123 150 154.6 185 220 233 140-255 174-235 210-270 366 707
2
身高1.78 m，体重65 kg，皮肤表面积1.8 m2
14
舒适状态下：
皮肤表面温度与活动量一一对应：
tsk = 35.7-0.032qm/F
蒸发散热量与活动量一一对应：
qW=0.42F(qm/F-50)
15
影响人体热感觉的6个因素


空气温度：对流散热量 环境表面温度：辐射散热量 水蒸汽分压力（空气湿度）：蒸发散热量