建筑热湿环境PPT课件.ppt

第第4章章 建筑热湿环境建筑热湿环境主线：主线：主线：主线：1建筑物理因素建筑物理因素——热湿环境的形成热湿环境的形成2影响因素对热湿环境的定量影响影响因素对热湿环境的定量影响——负荷计算负荷计算3人体对热湿环境的反应人体对热湿环境的反应——室内热湿环境标准室内热湿环境标准4从人体生理学、心理学从人体生理学、心理学——热湿环境的评价热湿环境的评价——是建筑环境中最重要的部分是建筑环境中最重要的部分1建筑热湿环境建筑热湿环境 知识框架知识框架半半半半透透透透明明明明体体体体围围围围护护护护结结结结构构构构的的的的热热热热工工工工性性性性能能能能生生生生理理理理学学学学基基基基础础础础心心心心理理理理学学学学基基基基础础础础建筑热湿环境建筑热湿环境建筑热湿环境建筑热湿环境影响室内热环境影响室内热环境影响室内热环境影响室内热环境的物理因素的物理因素的物理因素的物理因素太太太太阳阳阳阳辐辐辐辐射射射射与与与与综综综综合合合合温温温温度度度度 湿环境湿环境湿环境湿环境非非非非透透透透明明明明体体体体围围围围护护护护结结结结构构构构的的的的热热热热工工工工性性性性能能能能稳稳稳稳定定定定特特特特性性性性非非非非稳稳稳稳定定定定特特特特性性性性冷负荷形成及冷负荷形成及冷负荷形成及冷负荷形成及计算方法计算方法计算方法计算方法人体生理学人体生理学人体生理学人体生理学和心理学和心理学和心理学和心理学冬冬冬冬围护结构负荷围护结构负荷围护结构负荷围护结构负荷空气渗透负荷空气渗透负荷空气渗透负荷空气渗透负荷光光光光学学学学特特特特性性性性PMV-PPDPMV-PPD法法法法局部不舒适感局部不舒适感局部不舒适感局部不舒适感其他稳定评价其他稳定评价其他稳定评价其他稳定评价热热热热舒舒舒舒适适适适性性性性方方方方程程程程稳定计算方法稳定计算方法稳定计算方法稳定计算方法谐波反应法谐波反应法谐波反应法谐波反应法冷负荷系数法冷负荷系数法冷负荷系数法冷负荷系数法夏夏夏夏人人人人, ,照明照明照明照明, ,设备设备设备设备得热负荷概念得热负荷概念得热负荷概念得热负荷概念湿湿湿湿量量量量计计计计算算算算冷冷冷冷凝凝凝凝校校校校验验验验结结结结露露露露防防防防治治治治温态环温态环温态环温态环境境境境动态环动态环动态环动态环境境境境过度环过度环过度环过度环境境境境热湿环境热湿环境热湿环境热湿环境评价评价评价评价213455559713226 81—气温 2—太阳辐射 3—室外空气综合温度 4—热空气交换 5—建筑内表面辐射6—人体辐射换热 7—人体对流换热 8—人体蒸发散热 9—室内热源B室内热湿环境的形成室内热湿环境的形成室内热湿环境的形成室内热湿环境的形成第第4章章 建筑热湿环境建筑热湿环境3基本概念基本概念A: A: 室外气象条件室外气象条件 ——外扰外扰 B: B: 室内发热室内发热/湿湿/尘量尘量 ——内扰内扰(照明、设备、人体、散湿照明、设备、人体、散湿)C: C: 空调方式空调方式 ——广义外扰广义外扰◎◎◎◎外外外外扰扰扰扰作作作作用用用用方方方方式式式式：：：：①①热热交交换换：：太太阳阳辐辐射射(透透明明/半半透透明明体体) 、、 热热传传导导(围围护护结结构构)/（（对对流流＋＋辐辐射射）） ②②空气交换空气交换：空气渗透、空调送风：空气渗透、空调送风◎◎◎◎内扰作用方式：内扰作用方式：内扰作用方式：内扰作用方式： ①①辐射辐射 ②②对流对流 ③③蒸发蒸发 ★★★★空气状态参数空气状态参数空气状态参数空气状态参数 变化的途径：变化的途径：变化的途径：变化的途径： ①①对流对流 ②②空气直接混合空气直接混合 ③③蒸发蒸发  热,湿,尘源Vi,Ii,di,iVo,Io,do,otwQ   W   GPqwPqnI墙体传热墙体传热/湿性能湿性能——影响内影响内/外扰对室内空气环境的作用外扰对室内空气环境的作用4.1 影响室内热环境的物理因素44.1 影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度建筑表面的辐射作用建筑表面的辐射作用建筑表面的辐射作用建筑表面的辐射作用 直射：直射：IN散射：散射：地面反射：地面反射：ID天空散射：天空散射：IS太阳辐射太阳辐射I0大气辐射大气辐射Iy建建筑筑表表面面接接受受的的辐辐射射建筑表面的气温作用建筑表面的气温作用建筑表面的气温作用建筑表面的气温作用综综合合温温度度54.1 影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度法线直射强度：法线直射强度：P P——大气透明度（反应大大气透明度（反应大气污染、水蒸气等颗粒对日气污染、水蒸气等颗粒对日射的衰减）射的衰减）mm——大气质量（反应日射大气质量（反应日射强度到达表面的路程大小）强度到达表面的路程大小）I0INI1βL’=L/sinβLdxdIxI0——呈指数衰减P=IL/I0=exp(-kL)1.大气透明度大气透明度No.1164.1 影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度1.大气透明度大气透明度P P＝＝＝＝1 1 最透明最透明最透明最透明 变化范围：变化范围：变化范围：变化范围：0.65~0.750.65~0.75，在一个，在一个，在一个，在一个月份的晴天中可近月份的晴天中可近月份的晴天中可近月份的晴天中可近似认为是常数似认为是常数似认为是常数似认为是常数我国将大气透明度我国将大气透明度我国将大气透明度我国将大气透明度作了作了作了作了6 6个等级的分个等级的分个等级的分个等级的分区，区，区，区，1 1级最透明级最透明级最透明级最透明东京晴天的大气透明度逐月值东京晴天的大气透明度逐月值东京晴天的大气透明度逐月值东京晴天的大气透明度逐月值反应大气污染、水蒸气等反应大气污染、水蒸气等颗粒对日射的衰减颗粒对日射的衰减P=IL/I0=exp(-kL) 定义：定义：定义：定义：7我国的大气透明度分区我国的大气透明度分区6 65 54 44 43 33 32 24 48IN = I0 P mm = L’/L = 1/sin 大大大大   为什么太阳高度角为什么太阳高度角接近接近0º和和90º时垂直时垂直面面的日射量都小？的日射量都小？反应日射强度到达反应日射强度到达表面的路程大小表面的路程大小大气质量：大气质量：m4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度1.大气透明度大气透明度94.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度    ————A A————α α—— ——    —— —— γ——γ—— i i ————θβ90 AI IS,ZS,Z= =I IN Nsinsin   IN90 αN NSI IC,ZC,Z= =I IN Ncoscos   coscos   墙体法线墙体法线INcos γiI I   ,Z,Z= =I IN Ncoscos i iI0INI1βLI02.太阳辐射强度太阳辐射强度R直射辐射直射辐射10不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射辐射强度不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射辐射强度不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射辐射强度不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射辐射强度β βR直射辐射直射辐射2.太阳辐射强度太阳辐射强度11直射直射Z散射散射S地面反射地面反射D水平面水平面SINsin IS,S0垂直面垂直面CINcos cos 0.5 IS,S0.5 GIS, 倾斜面倾斜面 INcos i0.5 IS,S(1+cos )0.5 GIS(1-cos )水平面散射强度水平面散射强度水平面散射强度水平面散射强度I IS,SS,S(Berlage(Berlage公式公式公式公式) )：：：：R散射辐射与总辐射强度散射辐射与总辐射强度 G——地面平均日射反射率地面平均日射反射率水平面日射总辐射：水平面日射总辐射：水平面日射总辐射：水平面日射总辐射：垂直面日射总辐射：垂直面日射总辐射：垂直面日射总辐射：垂直面日射总辐射：2.太阳辐射强度太阳辐射强度12水平面总日射水平面总日射水平面总日射水平面总日射辐射强度：辐射强度：辐射强度：辐射强度：北北纬纬40的的太太阳阳总总辐辐射射量量按不同表面按不同表面(水平、垂直、倾斜面水平、垂直、倾斜面)计计算算R总辐射总辐射强度强度例例4-1短波？长波？短波？长波？134.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度3.大气长波辐射大气长波辐射(Ia)与晚间有效辐射与晚间有效辐射(Iy)指建筑表面向天指建筑表面向天空的有效辐射空的有效辐射指大气向建筑指大气向建筑表面的辐射表面的辐射大气向建筑表面的辐射：大气向建筑表面的辐射：Ia (地表地表)建筑表面向天空的辐射：建筑表面向天空的辐射：Id (地表地表) 建筑向天空的有效辐射：建筑向天空的有效辐射：IS,B 考虑云层考虑云层(地表地表)建筑向天空的有效辐射：建筑向天空的有效辐射：IS,y 天空当天空当量温度量温度大气大气温度温度式式4-25为何白天可以忽略大气长波辐射，晚间不可以？为何白天可以忽略大气长波辐射，晚间不可以？例题例题4-2晚间晚间有效有效辐射辐射14太阳直太阳直太阳直太阳直射辐射射辐射射辐射射辐射太空散太空散太空散太空散射辐射射辐射射辐射射辐射对流对流对流对流换热换热换热换热地面反射辐射地面反射辐射地面反射辐射地面反射辐射环境长波辐射环境长波辐射环境长波辐射环境长波辐射地面长地面长地面长地面长波辐射波辐射波辐射波辐射壁体得热壁体得热壁体得热壁体得热ISIZID非非透透明明体体外外表表面面接接受受热热辐辐射射：： 4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度4.室外空气综合温度室外空气综合温度大气长大气长大气长大气长波辐射波辐射波辐射波辐射IZIS建筑表面建筑表面建筑表面建筑表面接受辐射接受辐射接受辐射接受辐射15q室外空气温度：室外空气温度：室外空气温度：室外空气温度：q外表面接受的有效热辐射：外表面接受的有效热辐射：外表面接受的有效热辐射：外表面接受的有效热辐射： q外表面得热：外表面得热：外表面得热：外表面得热：短波辐射长波辐射4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度太阳辐射与室外空气综合温度Iy Id－－－－ Ia4.室外空气综合温度室外空气综合温度16t td d( (I I) )td(I)twtz当量空气温度当量空气温度+=室外空气温度室外空气温度室外空气综合温度室外空气综合温度60℃60℃！！！！35℃35℃！！！！如果忽略围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射： t td d(I)(I)Iy/w工程处理工程处理：  垂直面： Iy/w = 0；水平面： Iy/w = 3.5～4.0℃。

4.室外空气综合温度室外空气综合温度17¢导热特性：导热特性：导热特性：导热特性：×100气体气体0.006～～0.6Air:～～0.029液体液体0.07～～0.7Water:～～0.58建筑材料建筑材料0.3～～3.5钢筋混凝土钢筋混凝土:～～1.5金属金属2.2～～240建筑钢材建筑钢材×20保温材料保温材料保温材料保温材料＜＜＜＜0.30.3保温材料其他要求保温材料其他要求保温材料其他要求保温材料其他要求：：γ≯ ≯600～～700kg/m3; γ↑→ ↑；耐压强度：＞；耐压强度：＞4kg/cm2要点要点要点要点: : 空隙率空隙率, λair＜＜＜＜ λsolidtwtnλαwwnαn121.围护结构传导与热对流围护结构传导与热对流围护结构传导与热对流围护结构传导与热对流聚乙烯泡沫材料：～0.044.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能¢表面热对流特性：表面热对流特性：表面热对流特性：表面热对流特性：表4-3w 、n = f(v、－t、热面形式)λ——墙体导热系数，W/mK182.表面辐射特性：表面辐射特性：表面辐射特性：表面辐射特性：一般建筑内墙：0.82～0.93，铝箔0.05～0.20太阳集热器αs ↑，保温材料ε↓→常贴铝箔ρ ρ、、、、α α、、、、τ——τ——墙体表面反射率、吸收率、透射率墙体表面反射率、吸收率、透射率墙体表面反射率、吸收率、透射率墙体表面反射率、吸收率、透射率（ τ =0：非透明体；＜1：半透明体）α αs s————表面的太阳吸收率表面的太阳吸收率表面的太阳吸收率表面的太阳吸收率 红砖：红砖：ε= 0.85-0.95αs=0.65-0.80外界外界物体物体辐射响应特性辐射响应特性对外辐射特性对外辐射特性但C Cb b————黑体辐射系数黑体辐射系数黑体辐射系数黑体辐射系数：  5.67 W/(m2K4)ε——ε——表面黑度：表面黑度：表面黑度：表面黑度：4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能19工程上：工程上：工程上：工程上：         = f（墙表面平整度，室外风速）=1919～～～～23 W/(m23 W/(m2 2K)K)            = f（墙表面平整度）≈ 8.72 W/(m8.72 W/(m2 2K) K) 对流放热系数：对流放热系数：对流放热系数：对流放热系数：辐射放热系数：辐射放热系数：辐射放热系数：辐射放热系数：以外墙为例：αout辐射对流4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能2.表面辐射特性：表面辐射特性：表面辐射特性：表面辐射特性：20吸(放)热—导热—放(吸)热3.稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算流体与壁面对流传热流体与壁面对流传热以外墙为例：壁面与壁面辐射传热壁面与壁面辐射传热以外墙为例：固体间导热传热并联作用并联作用→表面换热表面换热串联作用串联作用并联作用并联作用→表面换热表面换热touttinλαoutWNαin14.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体围护结构非透明体围护结构的热工性能的热工性能21K0、R0——墙体总传热系数,总传热热阻R0=1/K0，K≈f（墙体材质）——GB50176-93民用建筑热工设计规范等 twtnØ多层均质墙体多层均质墙体多层均质墙体多层均质墙体θwθn4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能3.稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算22Ø封闭空气间层：封闭空气间层：封闭空气间层：封闭空气间层： 导热、对流、辐射同时存在            处理方法：处理方法：处理方法：处理方法：当量导热——表4-7实体：实体：d↑→R↑ → 传热↓ →导热导热↓ →对流对流↑ 总传热总传热↑(对对流流为为主主)d↑空气间层：空气间层：思考：思考：思考：思考：一般封闭间层内贴铝箔(ε小) 以降低传热量,一般贴在高温侧避免结露,为什么？低温侧低温侧高温侧高温侧高高温温侧侧低低温温侧侧4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能3.稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算23Ø组合墙体：组合墙体：组合墙体：组合墙体： （1）分层分层分层分层——按等热流层分 （2）确定组合层确定组合层确定组合层确定组合层——并联处理成当量热阻由λ的面积加权推导（3）整个墙体按多层均质求解整个墙体按多层均质求解整个墙体按多层均质求解整个墙体按多层均质求解4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能计算方法：思考：分析按与热流平行方向划分和等热流层划分的不同。

3.稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算稳定传热量计算No.1224屋顶外墙外窗(含阳台透明部分)分户墙和楼板底部自然通风的架空楼板户门K≤1.0,D≥3.0K≤1.5,D≥3.0见下表K≤2.0K≤1.5K≤3.0K≤0.8,D≥2.5K≤1.0,D≥2.5外窗传热系数／Ｗ/(m2K)，表中r为窗墙面积比朝向 窗外环境条件r ≤0.25 0.25＜r ≤0.3 0.3＜r ≤0.35 0.35＜r ≤0.45 0.45＜r ≤0.5      N 最冷月室外平均气温>5℃4.74.73.23.22.5－最冷月室外平均气温≤5℃4.73.23.23.22.5－无遮阳措施4.73.2－－－－－－有外遮阳(其太阳辐射透射率≤20%)4.73.23.23.22.52.54.74.73.23.22.52.5《《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》》传热系数传热系数传热系数传热系数K/K/K/K/ＷＷＷＷ/(m/(m/(m/(m2 2 2 2K)K)K)K)和热惰性指标和热惰性指标和热惰性指标和热惰性指标D D的控制的控制的控制的控制25JGJ26-86 民用建筑节能设计标准体形系体形系数数≤0.3体形系体形系数＞数＞0.3北纬北纬～～45º北纬北纬～～40º北纬北纬～～60º北纬北纬～～60º体形系数体形系数体形系数体形系数————建筑物外表面积与其包围的体积之比建筑物外表面积与其包围的体积之比建筑物外表面积与其包围的体积之比建筑物外表面积与其包围的体积之比JGJ 26-95JGJ 26-95JGJ 26-95JGJ 26-95民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）国内外建筑围护结构传热系数的比较国内外建筑围护结构传热系数的比较国内外建筑围护结构传热系数的比较国内外建筑围护结构传热系数的比较/W/(m/W/(m/W/(m/W/(m2 2 2 2·K)·K)·K)·K)JGJ24-86 民用建筑热工设计规程26 墙体蓄热性能墙体蓄热性能 t↑（（t↓））外表面瞬时得热外表面瞬时得热内表面放热内表面放热衰减特性：衰减特性：衰减特性：衰减特性：衰减系数νννν0 0 0 0=室外综合空气温度波幅/内表面温度波幅延迟特性：延迟特性：延迟特性：延迟特性：延迟时间ξξξξ0 0 0 0=内表面温度波动相位延迟蓄热特性：蓄热特性：蓄热特性：蓄热特性：蓄热系数 S S S S = 热流波动振幅与温度波动振幅之比qnξ ξA0Anν ν=A0/An4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能4.不稳定热工特性不稳定热工特性不稳定热工特性不稳定热工特性27材料的蓄热系数材料的蓄热系数材料的蓄热系数材料的蓄热系数——反应材料的蓄热特性。

反应材料的蓄热特性表面温度波动程度表面温度波动程度S↑→S↑→温度波动温度波动↓↓蓄热蓄热↑↑一般空气间层：一般空气间层：S=0S=0材料层衰减度材料层衰减度材料层衰减度材料层衰减度——材料内部温度衰减规律材料内部温度衰减规律热惰性指标热惰性指标热惰性指标热惰性指标——反抗温度波动的能力反抗温度波动的能力             S↑→可蓄热↑λ↑→             D↓→抗波动↓ D≤3.0：：轻型结构轻型结构 3.1≤D≤6.0：：中型结构中型结构 D≥6.1：：重型结构重型结构S参数均可通过半无穷大材料的不稳定传热计算4.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能4.不稳定热工特性不稳定热工特性不稳定热工特性不稳定热工特性284.1.2 非透明体围护结构的热工性能非透明体围护结构的热工性能4.不稳定热工特性不稳定热工特性不稳定热工特性不稳定热工特性29波长/m穿透率/%可见光可见光近红外线近红外线长波红外线长波红外线 0.8玻璃对波长具有选择性选择性选择性选择性的透过特性透过特性透过特性透过特性：3m以下波长几乎全部透过，但却能阻隔3 m以上的长波红外线辐射——温室效应温室效应温室效应温室效应4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体围护结构的热工性能透明体围护结构的热工性能1.光学特性光学特性光学特性光学特性304.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体围护结构的热工性能透明体围护结构的热工性能玻璃在界面上的反射反射反射反射、、透过特性透过特性透过特性透过特性和内部的吸收特性：吸收特性：吸收特性：吸收特性：ｒｒｒｒ——界面界面界面界面的反射百分比反射百分比反射百分比反射百分比，A A0 0——单程单程单程单程吸收百分比吸收百分比吸收百分比吸收百分比，1.光学特性光学特性光学特性光学特性31反射百分比：反射百分比：反射百分比：反射百分比：吸收百分比：吸收百分比：吸收百分比：吸收百分比：r ra a0 0         标准玻璃标准玻璃K≈0.045玻璃玻璃/太阳下太阳下空气空气消光消光系数系数行程行程4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体围护结构的热工性能透明体围护结构的热工性能1.光学特性光学特性光学特性光学特性324.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体围护结构的热工性能透明体围护结构的热工性能2.热工特性热工特性热工特性热工特性窗框（材料、各种间隔、断热窗框等窗框（材料、各种间隔、断热窗框等窗框（材料、各种间隔、断热窗框等窗框（材料、各种间隔、断热窗框等玻璃系统玻璃系统玻璃系统玻璃系统（单层、双层、贴膜等）（单层、双层、贴膜等）（单层、双层、贴膜等）（单层、双层、贴膜等）组合结构组合结构窗系统窗系统窗系统窗系统33单层：单层：单层：单层：在半透明薄层内进行反射、吸收和透过的无穷次反复之后的无穷多项之和。

多层：多层：多层：多层：阳光照射到双层半透明薄层时，还要考虑两层半透明薄层之间的无穷次反射，以及再对反射辐射的透过4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体围护结构的热工性能透明体围护结构的热工性能2.热工特性热工特性热工特性热工特性表4-934窗框型材：窗框型材：木框、铝合金框、铝合金断热框、塑钢框、断热塑钢框等；玻璃层间：玻璃层间：可充空气、氮、氩、氪等或有真空夹层；玻璃层数：玻璃层数：单玻、双玻、三玻等；玻璃类别：玻璃类别：普通透明玻璃、有色玻璃、低辐射(Low-e)玻璃等；玻璃表面：玻璃表面：各种辐射阻隔性能的镀膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在两层玻璃之间的空间中架一层对近红外线高反射率的热镜膜窗玻璃中心温度窗玻璃中心温度窗玻璃中心温度窗玻璃中心温度4.1 影响室内热环境的物理因素4.1.2 4.1.2 半半半半透明体围护结构的热工性能透明体围护结构的热工性能2.热工特性热工特性热工特性热工特性35通过窗进入室内的得热：通过窗进入室内的得热：玻璃得热80%，其次是缝隙空气渗透得热和窗框传热得热玻璃钢材铝合金PVC松木玻璃钢0.7658.22030.160.170.52传热系数[W/(m2K)]6.211.912.37特定结构常用窗框材料的导热系数常用窗框材料的导热系数[W/(mK)]中空玻璃及其他墙体材料的传热系数中空玻璃及其他墙体材料的传热系数[W/(m2K)]材料厚度传热系数隔声量/dB普通中空玻璃3+6A+33.425～30普通中空玻璃3+12A+33.030～35三层中空玻璃3+12A+3+12A+32.135～40混凝土墙1503.3≥50砖墙2402.8双玻热阻：双玻热阻：4.1.2 4.1.2 半半半半透明体围护结构的热工性能透明体围护结构的热工性能2.热工特性热工特性热工特性热工特性364.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 1.得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成室内热量传递形式室内热量传递形式37冷（热）负荷：冷（热）负荷：维持室内一定热湿环境所需要的在单维持室内一定热湿环境所需要的在单 位时间内从室内除去（补充）的热位时间内从室内除去（补充）的热量量显热负荷潜热负荷送风方式送风方式送风方式送风方式辐射方式辐射方式辐射方式辐射方式空气温湿度环境空气温湿度环境空气温湿度环境空气温湿度环境空气温湿度空气温湿度空气温湿度空气温湿度+ + + +平均辐射温度平均辐射温度平均辐射温度平均辐射温度空气中热量空气中热量空气中热量空气中热量空气空气空气空气+ + + +室内各室内各室内各室内各表面热量表面热量表面热量表面热量表面储存热表面储存热表面储存热表面储存热+ +4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 1.得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成38 常规的送风方式空调常规的送风方式空调常规的送风方式空调常规的送风方式空调需要去除的是进入到空气需要去除的是进入到空气需要去除的是进入到空气需要去除的是进入到空气中的得热量。

中的得热量中的得热量中的得热量 冷辐射板空调需要去冷辐射板空调需要去冷辐射板空调需要去冷辐射板空调需要去除的热量除了进入到空气除的热量除了进入到空气除的热量除了进入到空气除的热量除了进入到空气中的热量外，还包括贮存中的热量外，还包括贮存中的热量外，还包括贮存中的热量外，还包括贮存在热表面上的热量在热表面上的热量在热表面上的热量在热表面上的热量4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 1.得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成得热与负荷的定义与构成394.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 2.冷负荷形成过程冷负荷形成过程冷负荷形成过程冷负荷形成过程物体物体物体物体室外空气室外空气室外空气室外空气室内空气得热得热得热得热潜热潜热潜热潜热显热显热显热显热对流得热对流得热对流得热对流得热辐射得热辐射得热辐射得热辐射得热 空调冷冻空调冷冻空调冷冻空调冷冻 设备设备设备设备～～～～房间负荷房间负荷房间负荷房间负荷得得得得热热热热：：：：进进入入建建筑筑的的总总热热量量，，包包括括导导热热、、对对流流、、辐辐射射、、直直接接空空气气交换交换/ /HG(n)HG(n)空调负荷：空调负荷：空调负荷：空调负荷：维持环境空调去除或加入的冷量或热量维持环境空调去除或加入的冷量或热量/ /CL(n)CL(n)除除除除热热热热量量量量：：：： 房房间间非非稳稳定定工工况况下下实实际际由由空空调调系系统统除除去去的的热热量量/ /HE(n)HE(n)比例＝f (热源性质)表4-15蓄热比例＝f (建筑热工特性、作用形式)压缩机压缩机压缩机压缩机功率功率功率功率除热量除热量除热量除热量（空调送风方式）（空调送风方式）No.13与得热比较有衰减和延迟与得热比较有衰减和延迟40室内热源得热＝室内热源得热＝ 室内热源对流得热室内热源对流得热＋热源向空调辐射板的辐射＋热源向壁面的辐射＋热源向空调辐射板的辐射＋热源向壁面的辐射室内热源得热分解：室内热源得热分解：4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 2.冷负荷形成过程冷负荷形成过程冷负荷形成过程冷负荷形成过程空调送风方式与辐空调送风方式与辐空调送风方式与辐空调送风方式与辐射空调方式的负荷射空调方式的负荷射空调方式的负荷射空调方式的负荷构成区别构成区别构成区别构成区别41壁面得热分解：壁面得热分解：壁面得热分解＝通过围护结构的导热得热＋本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热 ＝ 壁面对流得热 ＋本壁面向热源的辐射 ＋本壁面向空调辐射设备的辐射 ＋本壁面向其他壁面的长波辐射Qcond③③③③①①①①②②②②①①②②③③2.2.谐波反应法谐波反应法(4)——(4)——得热负荷的过得热负荷的过程程4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 42冷负荷冷负荷冷负荷冷负荷＝＝＝＝ 排除的对流热得热排除的对流热得热排除的对流热得热排除的对流热得热++潜热潜热潜热潜热++空气的焓值增值空气的焓值增值空气的焓值增值空气的焓值增值＝＝＝＝室内热源对流得热室内热源对流得热室内热源对流得热室内热源对流得热＋＋＋＋     壁面对流得热壁面对流得热壁面对流得热壁面对流得热＋潜热＋潜热＋潜热＋潜热 ＋渗透得热＋渗透得热＋渗透得热＋渗透得热房间空气的热平衡关系房间空气的热平衡关系房间空气的热平衡关系房间空气的热平衡关系————空调送风方式负荷空调送风方式负荷空调送风方式负荷空调送风方式负荷4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 2.冷负荷形成过程冷负荷形成过程冷负荷形成过程冷负荷形成过程稳定时稳定时其量物理意义其量物理意义?43τq实际冷负荷实际冷负荷(轻型轻型)实际冷负荷实际冷负荷(中型中型)实际冷负荷实际冷负荷(重型重型)西西向向瞬瞬时时太太阳阳辐辐射射得得热热设计设计冷负荷冷负荷4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 3.建筑蓄热特性对冷负荷的影响建筑蓄热特性对冷负荷的影响建筑蓄热特性对冷负荷的影响建筑蓄热特性对冷负荷的影响谐波扰量阶跃扰量得热量＝？得热量＝？蓄热量＝？蓄热量＝？冷负荷＝？冷负荷＝？除热量＝？除热量＝？   新概念新概念新概念新概念44的发展过程的发展过程的发展过程的发展过程当量温差法谐波分解法美/1946苏/50年代得热得热得热得热==负荷负荷负荷负荷反应系数法ASHRAE/77年冷负荷系数法加/1967-71日射冷负荷系数Z传递函数改进典型建筑冷负荷温差及冷负荷系数谐波反应法完善稳态计算法得热得热得热得热≠≠负荷负荷负荷负荷我国根据不同对象推荐采用：冬季冬季冬季冬季, ,内围护结构冷负荷内围护结构冷负荷内围护结构冷负荷内围护结构冷负荷 外围护结构冷负荷外围护结构冷负荷外围护结构冷负荷外围护结构冷负荷 室内冷负荷室内冷负荷室内冷负荷室内冷负荷 窗户日射冷负荷窗户日射冷负荷窗户日射冷负荷窗户日射冷负荷4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 4.负荷计算方法与模拟软件负荷计算方法与模拟软件负荷计算方法与模拟软件负荷计算方法与模拟软件45冷负荷指标装机容量装机容量装机容量装机容量的冷负荷指标/W/m2<58 58.1-69.869.9-81.481.5-9394-104.7104.8-16.3>116.3宾馆饭店数量/个01254210宾馆饭店百分比/% 04.18.320.316.78.341.7合计百分比/%33.266.766.7冷负荷指标实际开机容量实际开机容量实际开机容量实际开机容量的冷负荷指标/W/m2<58 58.1-69.869.9-81.481.5-9394-104.7104.8-16.3>116.3宾馆饭店数量/个2893200宾馆饭店百分比/% 8.3 33.337.512.58.300合计百分比/%91.691.68.3实际开机容量实际开机容量实际开机容量实际开机容量＜＜＜＜装机容量装机容量装机容量装机容量——设备闲置浪费惊人的浪费！惊人的浪费！（样本数：24）46 稳态算法n不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大 动态算法，积分变换求解微分方程n冷负荷系数法、谐波反应法：夏季设计日动态模拟。

计算机模拟分析软件nDOE2(美国)、HASP(日本)、ESP(英国)nDeST(清华)4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得热与负荷的基本概念得热与负荷的基本概念 4.负荷计算方法与模拟软件负荷计算方法与模拟软件负荷计算方法与模拟软件负荷计算方法与模拟软件47冬季为什么采用稳定计算方法，而夏季采用非稳定计算方法冬季为什么采用稳定计算方法，而夏季采用非稳定计算方法冬季为什么采用稳定计算方法，而夏季采用非稳定计算方法冬季为什么采用稳定计算方法，而夏季采用非稳定计算方法？？问题：问题：问题：问题：4.2.2 稳定计算方法稳定计算方法 t twsws, ,   t tnsnst tnwnwt twwww, ,   △△△△t to,maxo,max△△△△t to,maxo,max比较：比较：比较：比较： △△△△t tw w, ,    和和和和    t t= =t tw w- -t tn nCLQCLQwinterwinter= =HGHG= =K Kw wF Fw w ( (t tw w- -t tn n) )48 方法方法方法方法n采用室内外瞬时温差或平均温差，负荷与以往时刻的传热状况无关： Q＝KFT 特点特点特点特点n简单，可手工计算n未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大 应用条件应用条件应用条件应用条件n蓄热小的轻型简易围护结构n室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值（如冬季负荷计算、夏季内墙负荷计算等）4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.2 稳定计算方法稳定计算方法 49第三类边界条件：第三类边界条件：第三类边界条件：第三类边界条件：太难求解了！太难求解了！非均匀板壁的不稳定传热:其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射： 1.1.积分变换法基本原理积分变换法基本原理(1)(1)4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 501.1.积分变换法基本原理积分变换法基本原理(2)(2)对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如 傅立傅立傅立傅立叶变换叶变换叶变换叶变换 或或或或 拉普拉斯变换拉普拉斯变换拉普拉斯变换拉普拉斯变换。

积分变换的概念积分变换的概念积分变换的概念积分变换的概念是把函数从是把函数从是把函数从是把函数从一个域中移到另一个域中，在这个新的域中，函数呈现一个域中移到另一个域中，在这个新的域中，函数呈现一个域中移到另一个域中，在这个新的域中，函数呈现一个域中移到另一个域中，在这个新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以求出解析解然后再对求得的较简单的形式，因此可以求出解析解然后再对求得的较简单的形式，因此可以求出解析解然后再对求得的较简单的形式，因此可以求出解析解然后再对求得的变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解B B域：问题域：问题域：问题域：问题容易求解容易求解容易求解容易求解对函数进行对函数进行对函数进行对函数进行积分变换积分变换积分变换积分变换求解求解求解求解A A域：问题域：问题域：问题域：问题难以求解难以求解难以求解难以求解对函数解进行对函数解进行对函数解进行对函数解进行积分逆变换积分逆变换积分逆变换积分逆变换获得解获得解获得解获得解4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 如何选用？如何选用？偏微分方程偏微分方程偏微分方程偏微分方程变换为常微分方程常微分方程常微分方程常微分方程常微分方程常微分方程常微分方程常微分方程变换为代数方程代数方程代数方程代数方程51拉普拉斯变换的解拉普拉斯变换的解拉普拉斯变换的解拉普拉斯变换的解形式：传递矩阵或s-传递函数传递函数传递函数传递函数传递函数问题的解问题的解问题的解问题的解1.1.积分变换法基本原理积分变换法基本原理(3)(3)4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 系统系统Input( )Output(  )52叠加单元扰量 扰量τ单元扰量响应响应τ分解拉普拉斯变换拉普拉斯变换拉普拉斯变换拉普拉斯变换：热传递过程是线性定常系统傅立叶变换傅立叶变换傅立叶变换傅立叶变换：扰量周期变化Z Z变换变换变换变换：扰量非规则变化扰量扰量Input()ττ室外参数τ三角波分解谐波反应法谐波反应法谐波反应法谐波反应法叠加条件：叠加条件：线性定常系统线性定常系统传递函数冷冷冷冷负负负负荷荷荷荷系系系系数数数数法法法法1.1.积分变换法基本原理积分变换法基本原理(4)(4)53谐波反应法：谐波反应法：谐波反应法：谐波反应法：n任何一连续可导曲线均可分解为正任何一连续可导曲线均可分解为正( (余余) )弦波之和。

弦波之和把外扰分解为余弦波，分别求出每个正把外扰分解为余弦波，分别求出每个正( (余余) )弦波弦波外扰的室内响应，并进行叠加外扰的室内响应，并进行叠加典型扰量输入：室外空气温度，输出：室内壁温典型扰量输入：室外空气温度，输出：室内壁温反应系数法反应系数法反应系数法反应系数法( (冷负荷系数法冷负荷系数法冷负荷系数法冷负荷系数法) )：：：：n任何连续曲线均可离散为脉冲波之和将外扰分任何连续曲线均可离散为脉冲波之和将外扰分解为脉冲，分别求得脉冲外扰的室内响应，再进解为脉冲，分别求得脉冲外扰的室内响应，再进行叠加获得室内负荷行叠加获得室内负荷n对应离散系统，拉普拉斯变换转化为对应离散系统，拉普拉斯变换转化为Z Z变换变换典型扰量输入：室内热源得热，输出：室内负荷典型扰量输入：室内热源得热，输出：室内负荷1.1.积分变换法基本原理积分变换法基本原理(5)(5)4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 54＝＝＋＋＋＋16.9 ℃℃-5-55 515152525353545450 014401440 28802880 43204320 57605760 72007200 86408640-2002001440 2880 4320 5760 7200 8640-7.507.5050100150武汉市室外干球温度的全年变化武汉市室外干球温度的全年变化武汉市室外干球温度的全年变化武汉市室外干球温度的全年变化傅立叶级数分解傅立叶级数分解傅立叶级数分解傅立叶级数分解2.2.谐波反应法谐波反应法(1)(1)4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 55室外温度按余弦波（傅氏级数）分解（负荷为各阶余弦波响应之和）———— 谐波反应计算方法波幅的衰减波幅的衰减波幅的衰减波幅的衰减相位的延迟相位的延迟相位的延迟相位的延迟系统tz,n( ) n,n( )扰量响应 ntz,pAnT/ntzτ n△△ n,n=An/ n＝＝ △△tz,n/ n室外空气综合温度室内壁面温度扰量扰量响应响应扰量扰量响应响应?An＝＝ △△tz,nBn＝＝ △△ n,n2.2.谐波反应法谐波反应法(2)——(2)——单一谐波单一谐波4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 谐波反谐波反应法应法56室外空气综合温度1阶谐波2阶谐波3阶谐波时刻/h平均值 n、、 n——围围护护结结构构对对n阶阶综综综综合合合合温温温温度度度度扰扰量量传传至至内内内内表表表表面面面面的的衰衰减减度度及及相位延迟时间，定义：相位延迟时间，定义：对于谐波叠加的室外对于谐波叠加的室外(综合综合)空气温度：空气温度：如用振幅表示：如用振幅表示：2.2.谐波反应法谐波反应法(3)——(3)——多阶谐波多阶谐波4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 57双向双向双向双向( (谐波谐波谐波谐波) )变化变化变化变化————叠加计算叠加计算叠加计算叠加计算稳定传热：tz,p 、 tn,p →qn,p=K（tz,p－tn,p）① qn () =①+②+③＝ qn,p+△△qn1 (  ) + △△qn2 (  ) tn=C,仅△tz()作用:△tz() →△n()→△qn1( ) ②tz=C,仅△tn()作用:△tn() →△n()→△qn2( ) ③外表面瞬时得热：外表面瞬时得热：内表面瞬时放热：内表面瞬时放热：取得νn、n的途径： 1.大量性能试验得到（但很有限），目前手册中的大部分数据属这类；2.理论计算得到（见4.1.2）。

传入室内的得热量）（传入室内的得热量）2.2.谐波反应法谐波反应法(4)——(4)——得热计算得热计算4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 582.2.谐波反应法谐波反应法(5)——(5)——负荷计算负荷计算室外空气综室外空气综室外空气综室外空气综合温度扰量合温度扰量合温度扰量合温度扰量房间房间房间房间得热得热得热得热房间房间房间房间负荷负荷负荷负荷墙体衰墙体衰减延迟减延迟房间衰房间衰减延迟减延迟 n、、 n n、、 ’nNo.1459外表面太阳吸收系数房间的衰减与延迟负荷温差负荷温差负荷温差负荷温差 n’,  ’n 冷负荷温度冷负荷温度冷负荷温度冷负荷温度2.2.谐波反应法谐波反应法(6)——(6)——工程简便计算方法工程简便计算方法4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法  n’,  ’n 60软件名软件名功能负荷计算方法条件DOE-2（美）全年逐时能耗模拟全年逐时能耗模拟全年逐时能耗模拟全年逐时能耗模拟反应系数法恒物性ESP（英）建筑、建筑、建筑、建筑、设备系统能耗有限差分法变物性EnergyPlus（美）建筑、建筑、建筑、建筑、设备系统能耗传递函数法(反应系数法)恒物性HASP(日本)建筑、建筑、建筑、建筑、设备系统能耗设备系统能耗设备系统能耗设备系统能耗热平衡法恒物性DeST(中)建筑、设备系统能耗建筑、设备系统能耗建筑、设备系统能耗建筑、设备系统能耗状态空间法恒物性 其他还有：BLAST （美） 、NBSLD （美） 计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况z4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.3 4.2.3 非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法非透明体围护结构冷负荷及谐波反应系数法 61 DOE-2 (Design of Experience)由美国能源部主持，美国 LBNL开发，于1979年首次发布的建筑全年逐时能耗模拟建筑全年逐时能耗模拟建筑全年逐时能耗模拟建筑全年逐时能耗模拟软件，是目前国际上应用最普遍的建筑热模拟商用软件，用户数估计达到1000~2500家，遍及40多个国家。

其中冷热负荷模拟部分采用的是反应系数法反应系数法反应系数法反应系数法，假定室内温度恒定室内温度恒定室内温度恒定室内温度恒定，不考虑不同房间之间的相互影响 EnergyPlusEnergyPlus美国LBNL 90年代开发的商用、教学研究用的建筑热、光模拟＋建筑热、光模拟＋建筑热、光模拟＋建筑热、光模拟＋系统系统软件采用的是传传传传递函数法递函数法递函数法递函数法（反应系数法）z计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况62 ESP-r ESP-r (Energy Simulation Program for Research) ESP(ESP-r)是由英国Strathclyde大学的能量系统研究组1977－1984年间开发的建筑环境与设备系统建筑环境与设备系统建筑环境与设备系统建筑环境与设备系统能耗动态模拟软件负荷算法采用的是有限差分法有限差分法有限差分法有限差分法求解一维传热过程，而不需不需要对基本传热方程进行线性化线性化，因此可模可模可模可模拟拟拟拟具有非线性部件非线性部件非线性部件非线性部件的建筑的热过程，如有特隆布墙(Trombe wall) 或相变材料等变物性材料的建筑。

采用的时间步长通常以分钟为单位该软件对计算机的速度和内存有较高要求 HASP HASP (Heating,Air-conditioning and Sanitay Engineering Program) 日本1971开发，采用热平衡方法热平衡方法热平衡方法热平衡方法动态计算负荷，强化建筑并考虑系统的能耗模拟软件z计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况63 DeSTDeST (Designer’s Simulation Toolkit)n 90年代清华大学开发的建筑建筑建筑建筑与HVACHVAC系统分析系统分析系统分析系统分析和辅助辅助辅助辅助设计软件设计软件设计软件设计软件负荷模拟部分采用状态空间法，即采用现代控制论中的“状态空间”的概念，把建筑物的热过程模型表示成：n n状态空间法状态空间法状态空间法状态空间法的求解是在空间上空间上进行离散离散，在时间上时间上保持连续连续对于多个房间的建筑，可对各围护结构和空间列出方程联立求解，因此可处理多房间可处理多房间可处理多房间可处理多房间问题n其解的稳定性及误差与时间步长无关，因此求解过程所取时间步长可大至1小时，小至数秒钟，而有限差分法只能取较小的时间步长以保证解的精度和稳定性。

但但但但状态空间法与反应系数法和谐波反应法相同之处是均要求系统线性化，不能处理不能处理不能处理不能处理相变墙体材料、变表面换热系数、变物性等非线性问题z分阶段分阶段计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况计算机模拟分析软件概况64日射得热温差传热得热¢得热分析：得热分析：得热分析：得热分析：——玻璃吸收的太阳辐射向室内传入的分额4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法1.1.半透明体围护结构得热半透明体围护结构得热1日射透射得热2内壁面对流得热：日射吸热得热、温差传热得热q=Iq=I65定义：定义：定义：定义：日射得热因数日射得热因数日射得热因数日射得热因数处理方法：处理方法：处理方法：处理方法：先解标准玻璃标准玻璃标准玻璃标准玻璃得热，其他玻璃则采用修正系数其他玻璃则采用修正系数其他玻璃则采用修正系数其他玻璃则采用修正系数1.1.半透明体围护结构得热半透明体围护结构得热¢工程处理：工程处理：工程处理：工程处理：定义标准玻璃定义标准玻璃定义标准玻璃定义标准玻璃标准玻璃：标准玻璃：标准玻璃：标准玻璃：我国采用3mm厚的普通玻璃当入射角为i =0 时，          =0.8，=0.074，=0.126标准玻璃日射得热标准玻璃日射得热——日射得热因数Ds66吸热玻璃：吸热玻璃：在玻璃中添加金属离子或某些物质形成着色玻璃，获得较高吸收率。

20世纪60年代流行——丰富色彩丰富色彩丰富色彩丰富色彩反射玻璃：反射玻璃：在玻璃表面附加一层膜，使之反射更多太阳辐射，获得较高反射率20年代70世纪流行——映射景色映射景色映射景色映射景色吸热玻璃吸热玻璃与反射玻璃比较与反射玻璃比较玻璃温度：玻璃温度：玻璃温度：玻璃温度： 31.4℃31.4℃39.5℃39.5℃36.8℃36.8℃比较条件：厚度3mm，环境：32℃，室内：24℃，太阳日射强度：600W/m2，温差传热：49.4W/m2普通玻璃普通玻璃吸热玻璃吸热玻璃反射玻璃反射玻璃0.865    0.06    0.051    0.111    0.024    0.889    0.075    0.15    0.45    0.31    0.09    0.40    0.60    0.46    0.30    0.10    0.32    0.38    0.22    0.600.40    4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法2.2.玻璃面发展及其节能特性玻璃面发展及其节能特性67low-elow-e玻璃：玻璃：将具有低发射率、高红外反射率的金属（铝、铜、银、锡等），使用真空沉积技术，在玻璃表面沉积一层极薄的金属涂层，这样就制成了Low-e (Low-emissivity) 玻璃。

对太阳辐射有高透和低透不同性能4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法2.2.玻璃面发展及其节能特性玻璃面发展及其节能特性684.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法2.2.玻璃面发展及其节能特性玻璃面发展及其节能特性可见光可见光冬季型冬季型Low-E玻璃玻璃7.0% 45.6% 45,2% 2.2%普通玻璃普通玻璃 高高 高高 高高 低低 吸热玻璃吸热玻璃 中中 中中 中中 低低反射玻璃反射玻璃 低低 低低低低 中中中中 低低 l low-eow-e玻璃玻璃 低低 低低低低 低低近红外线可见光紫外线长波红外线透过率透过率透过率透过率高高高高～～～～中中中中内镀非常薄但又耐久的镀银薄层。

20世纪80年代盛行——节能节能节能节能玻璃→夏季夏季→东西向东西向6970703030透过：透过：透过：透过：100100打开的窗户打开的窗户打开的窗户打开的窗户仅内窗帘仅内窗帘仅内窗帘仅内窗帘1919对流：对流：对流：对流：4 4透过：透过：透过：透过：777781816mm6mm6mm6mm普玻普玻普玻普玻透过：透过：透过：透过：1919对流：对流：对流：对流：3232反射：反射：反射：反射：49495151反射反射反射反射对流对流对流对流6mm+6mm+6mm+6mm+内百叶内百叶内百叶内百叶8282对流：对流：对流：对流：8 8透过：透过：透过：透过：10101818反射反射反射反射对流对流对流对流外百叶外百叶外百叶外百叶+ 6mm+ 6mm+ 6mm+ 6mm各各各各种种种种遮遮遮遮阳阳阳阳及及及及遮遮遮遮挡挡挡挡的的的的日日日日射射射射得得得得热热热热比比比比较较较较3.3.降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法70有效面积系数有效面积系数地点修正系数地点修正系数3.3.降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法玻璃的遮阳系数玻璃的遮阳系数(遮挡系数遮挡系数)窗户窗户的的遮阳系数遮阳系数窗户面积窗户面积例例4-8、例、例4-9不同措施的日不同措施的日射得热射得热窗玻璃窗玻璃的的遮阳系数遮阳系数窗户得热窗户得热713.3.降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法¢通风窗、双层通风玻璃幕墙通风窗、双层通风玻璃幕墙通风窗、双层通风玻璃幕墙通风窗、双层通风玻璃幕墙 内藏百叶排风排风内藏百叶内玻璃幕墙外玻璃幕墙回/排风卷帘百叶外玻璃幕墙回/排风 卷帘百叶外玻璃幕墙回/排风通 风 窗空 气 屏 障 式吸热后产生吸热后产生吸热后产生吸热后产生烟囱效应烟囱效应烟囱效应烟囱效应自然自然自然自然机械机械机械机械通风排热通风排热通风排热通风排热改善窗际改善窗际改善窗际改善窗际微环境微环境微环境微环境原理：原理：原理：原理：节能节能节能节能72特隆布墙7374通通风风夹夹层层的的节节能能特特性性No.1575 通风双通风双层玻璃层玻璃窗，内窗，内置百页置百页¢呼吸式玻璃幕墙：呼吸式玻璃幕墙：76a)外立面 b)通风换气层图4-29 双层通风玻璃幕墙3.3.降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施¢双层通风玻璃幕墙双层通风玻璃幕墙双层通风玻璃幕墙双层通风玻璃幕墙 与通风窗之区别？与通风窗之区别？774.4.半透明体围护结构负荷计算方法半透明体围护结构负荷计算方法4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法扰量扰量扰量扰量得热得热得热得热得热得热得热得热扰量扰量扰量扰量负荷负荷负荷负荷 传导负荷传导负荷传导负荷传导负荷 日射负荷日射负荷日射负荷日射负荷 经过了什么部件被衰减和延迟了经过了什么部件被衰减和延迟了? ? 78负荷温差：负荷温差：负荷温差：负荷温差：与什么因素有关？与什么因素有关？与什么因素有关？与什么因素有关？Ø玻璃窗日射冷负荷玻璃窗日射冷负荷玻璃窗日射冷负荷玻璃窗日射冷负荷Ø玻璃窗传导冷负荷玻璃窗传导冷负荷玻璃窗传导冷负荷玻璃窗传导冷负荷n’, n’ 3.3.降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法¢工程处理：工程处理：日射负荷强度日射负荷强度日射负荷强度日射负荷强度==日射得热日射得热日射得热日射得热××日射负荷系数日射负荷系数日射负荷系数日射负荷系数 n’,  n’ 79Ø处理方式：处理方式：太阳辐射中不考虑直射辐射。

Ø有阴影与无阴影混合作用：有阴影与无阴影混合作用： 分别考虑，按面积 计算各得热Ø阴影面积：阴影面积：可由几何关系求解Ø空调得热计算：空调得热计算：按最不利最不利最不利最不利情况计算，不考虑不考虑不考虑不考虑 因阴影面而引起的得热减少3.3.降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施降低通过玻璃门窗传入室内热量的措施4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法半透明体围护结构得热与负荷及其节能方法¢外遮阳阴影面处理外遮阳阴影面处理801.1.冷负荷系数法冷负荷系数法————原理原理4.2.5 4.2.5 冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷室内热源简化基本思想：室内热源简化基本思想： 扰量扰量×系数系数室内热源设备：室内热源设备：室内热源设备：室内热源设备：冷负荷系数冷负荷系数冷负荷系数冷负荷系数HG( 0)————内热源散热量内热源散热量 - -  0 0 ————热源开始散热至计算时刻热源开始散热至计算时刻C CLQLQ( ( - -  0 0) )————冷负荷系数冷负荷系数负荷强度系数，它与开始使用负荷强度系数，它与开始使用时间和连续使用时间有关，与建筑热特性有关。

时间和连续使用时间有关，与建筑热特性有关81冷负荷系数求解原理图冷负荷系数求解原理图冷负荷系数求解原理图冷负荷系数求解原理图（照明负荷）（照明负荷）13579 11 13 15 17 19第第第第1 1小时小时小时小时第第第第2 2小时小时小时小时第第第第3 3小时小时小时小时第第第第4 4小时小时小时小时时刻/h00.20.40.60.81135791113使用时数使用时数使用时数使用时数=1h=1h=1h=1h得热：扰量得热：扰量得热：扰量得热：扰量负荷：响应负荷：响应负荷：响应负荷：响应热热热热量量量量比比比比例例例例时刻/h00.20.40.60.811357911 13 15 17 19第第第第1 1小时小时小时小时第第第第2 2小时小时小时小时时刻/h负负负负荷荷荷荷qτ2.2.冷负荷系数的简便计算冷负荷系数的简便计算4.2.5 4.2.5 冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷82 QTZ00－T图4-31周期性阶跃扰量作用示意L2.2.冷负荷系数的简便计算冷负荷系数的简便计算4.2.5 4.2.5 冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷qτ83 计算基数：输入功率计算基数：输入功率N（（电动设备安装功率）电动设备安装功率）/kW注意计算时应考虑：注意计算时应考虑：注意计算时应考虑：注意计算时应考虑：①① n n1 1利用系数利用系数(最大实耗功率最大实耗功率与安装功率之比与安装功率之比) ；； ②② n n2 2同时使用系数同时使用系数；； ③③ n n3 3负荷系数负荷系数(实耗功率与实耗功率与最大实耗功率最大实耗功率之比之比) ；； ④④ n n4 4有局部排风时应考虑有局部排风时应考虑排风带走热量的系数排风带走热量的系数。

室内室内室外室外得热得热热能热能机械能机械能功功率率热能热能判别判别主要常见设备有电热设备、电动设备主要常见设备有电热设备、电动设备/考虑电动机效率考虑电动机效率η工艺设备工艺设备电动机电动机得热计算式得热计算式/W电动设备电动设备室内室内室内室内Q=1000n1n2n3N/ 室内室内Q=1000n1n2n3N室内室内Q=1000n1n2n3 (1-  )N/ 电热设备电热设备室内室内Q=1000n1n2n3n4N3.3.室内负荷室内负荷4.2.5 4.2.5 冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷设备得热与负荷设备得热与负荷84人体显热潜热辐射热对流热对流热吸收热负荷负荷负荷负荷水分蒸发：水分水分温度↑湿度↑得热得热得热得热3.3.室内负荷室内负荷4.2.5 4.2.5 冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷人体得热与负荷人体得热与负荷例例4-1085谐波反应法的简化算法与冷负荷系数法形式一致谐波反应法的简化算法与冷负荷系数法形式一致不能分析变物性的材料如相变材料制成的围护结构热不能分析变物性的材料如相变材料制成的围护结构热过程。

过程只是在一定程度上反应了得热和冷负荷之间的区别，只是在一定程度上反应了得热和冷负荷之间的区别，对辐射的影响作了很多简化：对辐射的影响作了很多简化：n对墙体内表面之间的长波辐射作了简化处理，给定比例n忽略了透过玻璃窗日射落在墙内表面上的光斑的影响n热源对流和辐射比例给定，与墙表面角系数给定n把室内空气温度看作是常数如果房间与简化假定相差较远，则结果的误差较大，如果房间与简化假定相差较远，则结果的误差较大，如内表面温度差别大、房间形状不规则、室内空气控如内表面温度差别大、房间形状不规则、室内空气控制温度随时间变化等制温度随时间变化等4.4.积分变换法积分变换法/ /两种积分变换法总结两种积分变换法总结4.2.5 4.2.5 冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷冷负荷系数法与室内负荷86夏季：室内外温差小，风压是主要动力夏季：室内外温差小，风压是主要动力夏季：室内外温差小，风压是主要动力夏季：室内外温差小，风压是主要动力冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，造成底层房间热负荷偏大。

因此冬季冷风渗透造成底层房间热负荷偏大因此冬季冷风渗透造成底层房间热负荷偏大因此冬季冷风渗透造成底层房间热负荷偏大因此冬季冷风渗透往往不可忽略往往不可忽略往往不可忽略往往不可忽略理论求解方法：网络平衡法，数值求解理论求解方法：网络平衡法，数值求解理论求解方法：网络平衡法，数值求解理论求解方法：网络平衡法，数值求解网络平衡法原理：网络平衡法原理： 工程应用：压差法、缝隙法、换气次数法工程应用：压差法、缝隙法、换气次数法工程应用：压差法、缝隙法、换气次数法工程应用：压差法、缝隙法、换气次数法 节点平衡：Gi＝0 回路压力平衡：P＝0通风渗透得热通风渗透得热 = = 室内外焓差室内外焓差× 渗透风量＝负荷渗透风量＝负荷为什么？为什么？计算关键？计算关键？4.2 房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.6 通风渗透负荷通风渗透负荷87指数指数 孔口出流孔口出流孔口出流孔口出流 渗流渗流(流道细小流道细小) 门窗渗透门窗渗透门窗渗透门窗渗透n0.511/1.5风压风压风压风压正压空调正压空调正压空调正压空调热压热压热压热压下部渗入下部渗入上部渗出上部渗出高层建筑高层建筑高层建筑高层建筑夏季夏季冬季冬季负压渗入负压渗入正压渗出正压渗出负压空调负压空调负压空调负压空调迎风面渗入迎风面渗入被风面渗出被风面渗出气密性气密性室外风速室外风速①①压差法压差法②②缝隙法缝隙法③③换气次数法换气次数法压差压差压差压差高大空间高大空间高大空间高大空间自然通风自然通风流量平衡流量平衡网络法网络法①①①①②②②②La=klal=f (室外风速室外风速,门窗结构门窗结构,门窗缝隙长度门窗缝隙长度））③③③③La=nV=f（（换气次数，室容积）换气次数，室容积）第第三三章章视视情况考虑情况考虑一般考虑一般考虑渗透动力起因起因起因起因现象现象现象现象影响因素影响因素影响因素影响因素方法方法方法方法多多多多开开开开口口口口？？4.2.6 通风渗透负荷通风渗透负荷计算方法分析计算方法分析88湿源：湿源：人员、工艺设备、水槽、地面积水等；散湿均变为瞬时负荷；围护结构与家具的蓄湿作用一般不考虑。

湿湿表面表面功率为N的热源加热蒸发湿表面散湿量：教材式(4-121)符号见教材P.182冷负荷：冷负荷：蒸汽潜热，一般蒸汽的显热不考虑湿负荷：湿负荷：蒸汽量自然蒸发湿负荷：湿负荷：式(4-121)蒸汽源蒸汽源冷负荷：冷负荷：根据设备散热方式，由N确定湿负荷：湿负荷：式(4-121)工艺性发湿除外4.3 室内湿环境的形成4.3.1 室内湿源及其散湿量室内湿源及其散湿量人体人体89围护结构传湿与传热具有围护结构传湿与传热具有围护结构传湿与传热具有围护结构传湿与传热具有相似性相似性相似性相似性，其蒸汽渗透量，其蒸汽渗透量，其蒸汽渗透量，其蒸汽渗透量( (湿负荷湿负荷湿负荷湿负荷) )为：为：为：为：4.3 室内湿环境的形成4.3.2 墙体传湿及计算墙体传湿及计算90每层界面上温度：每层界面上温度：每层界面上温度：每层界面上温度：                每层界面上水蒸汽分压力：每层界面上水蒸汽分压力：每层界面上水蒸汽分压力：每层界面上水蒸汽分压力：导热系数大导热系数大——温降小温降小 渗透系数大渗透系数大——分压力降小分压力降小λa＜＜λb t(x) ↓Pb[t(x)]= Pb(x) p(x)冷凝？λva＞＞ λvbpwPb水汽方向CBApntwPbtn水汽方向ACB4.3 室内湿环境的形成4.3.2 墙体传湿及计算墙体传湿及计算91•目的：目的：建筑物内部无水汽凝结•　　　（美观、减少发病率、降低采暖费、延长建筑寿命）•检验方法：检验方法：使建筑物表面(表面结露)、各层(内部结露)1) 调整各材料层顺序；调整各材料层顺序；见图保温层：导热系数小，但渗透系数大。

图中A相当于保温层、B相当于隔汽层2) 设设置置隔隔汽汽层层；；布置原则：“进进进进难难难难易易易易出出出出”见图（水汽侧）内－隔汽层－保温层－外（水汽侧）内－隔汽层－保温层－外采暖房间？冷库？  3) 设置通风间层或泄汽沟道设置通风间层或泄汽沟道消除围护结构内部冷凝的方法消除围护结构内部冷凝的方法Pi(x)≯ ≯pb(x)pwPbpn水汽方向CAB水汽方向CBApwPbpn4.3 室内湿环境的形成4.3.3 围护结构结露及其防治围护结构结露及其防治例4-11λva＞＞ λvbpwPb水汽方向CBApn大大Rv材料材料92S＞0S＜0S=01.1.人体体温生理特征人体体温生理特征 肝脏：最高，38℃ 皮肤：与外界环境有关 各部分温差不会太大 日夜有1℃以内的波动 代表温度：核心温度4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础€生理特征生理特征生理特征生理特征蓄热蓄热№1593€人体体温的表示人体体温的表示人体体温的表示人体体温的表示核心温度核心温度——下丘脑部位处下丘脑部位处皮肤温度皮肤温度易测的代表温度易测的代表温度——表表4-38直肠温度直肠温度平均温度平均温度(在热环境中) (在冷环境中)1.1.人体体温生理特征人体体温生理特征4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础94€人体的正常温度人体的正常温度人体的正常温度人体的正常温度1.1.人体体温生理特征人体体温生理特征4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础HotCold38 oC32 oC人的正常体温：人的正常体温：36.5℃人的皮肤表面温度人的皮肤表面温度为：为： 33.3℃?95€ 冷感受器处的皮肤结构冷感受器处的皮肤结构冷感受器处的皮肤结构冷感受器处的皮肤结构ÆÆ人体各部位的冷点数人体各部位的冷点数人体各部位的冷点数人体各部位的冷点数目明显多于热点。

目明显多于热点目明显多于热点目明显多于热点问题：问题：问题：问题：为什么人对冷更敏感？为什么人对冷更敏感？为什么人对冷更敏感？为什么人对冷更敏感？2.2.人体热感受系统人体热感受系统4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础皮下皮下皮下皮下~0.2mm~0.2mm皮下皮下皮下皮下~0.6mm~0.6mm96人体的皮肤和内脏器官有无数个“冷点”（冷感受器）和“热点”（热感受器），它们使大脑产生冷热感觉的作用系统如下：表皮0.2mm真皮0.6mm深部脂肪层10mm热热热热感受器感受器感受器感受器位于皮肤表面下0.3-0.6mm冷感受器冷感受器冷感受器冷感受器位于皮肤表面下0.15-0.17mm温度内脏皮肤温度核心温度大脑热感冷感主观心理描述主观心理描述客观生理反应客观生理反应客观生理反应客观生理反应€ 冷热感受系统冷热感受系统冷热感受系统冷热感受系统4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础2.2.人体热感受系统人体热感受系统97人体与非生物体的人体与非生物体的人体与非生物体的人体与非生物体的区别区别区别区别：人体的温度和散热量并不完全由环境因素决定，在一定环境参数范围内人体的体温调体温调体温调体温调节系统可以将人体节系统可以将人体节系统可以将人体节系统可以将人体的核心温度维持在的核心温度维持在的核心温度维持在的核心温度维持在一个适合于生存的一个适合于生存的一个适合于生存的一个适合于生存的较窄的范围内较窄的范围内较窄的范围内较窄的范围内比较核心温度与设定值偏差生理反应=f(M)=f(活动量活动量)静止静止:36.8℃;步行步行:37.4 ℃；；慢跑慢跑:37.9℃;剧烈运动剧烈运动:39.5 ℃; …€ 自调节控制系统自调节控制系统自调节控制系统自调节控制系统4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础3.3.人体的体温自调节控制系统人体的体温自调节控制系统98下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢，可分为前、下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢，可分为前、后、内、外四个区。

后、内、外四个区具有：体温调节、具有：体温调节、摄食行为调节、水平衡调节、对摄食行为调节、水平衡调节、对情绪反应的调节、对生物节律的控制等情绪反应的调节、对生物节律的控制等其中体温调节：只有保留下丘脑及其以下神经结构其中体温调节：只有保留下丘脑及其以下神经结构的完整动物才有恒定体温的能力下丘脑存在体温的完整动物才有恒定体温的能力下丘脑存在体温调节中枢及其既能感受温度变化，又能对传入温度调节中枢及其既能感受温度变化，又能对传入温度信息进行整合的温度敏感神经元信息进行整合的温度敏感神经元99              大脑皮层 　　　　　↓神经递质             丘脑下部                    ↓促激素释放（抑制）因子             垂 体                    ↓促激素             外周腺体                    ↓激素             外围激素     　　　　↓             最终靶细胞上上一一级对下一级的调节级对下一级的调节激素分泌的调节控制激素分泌的调节控制100下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌功能：下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌功能：下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌功能：下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌功能：前部主要促进散热来降温，后部促进产热抵御寒冷。

 散热调节方式散热调节方式散热调节方式散热调节方式A 血管扩张，增加血流，提高表皮温度A 出汗 御寒调节方式御寒调节方式御寒调节方式御寒调节方式A 血管收缩，减少血流，降低表皮温度A 通过冷颤增加代谢率J在体温调节系统正常工作时，增加环境温度并不能提高在体温调节系统正常工作时，增加环境温度并不能提高在体温调节系统正常工作时，增加环境温度并不能提高在体温调节系统正常工作时，增加环境温度并不能提高人体的核心温度（直肠温度）人体的核心温度（直肠温度）人体的核心温度（直肠温度）人体的核心温度（直肠温度）J只有改变代谢率才能改变人体核心温度只有改变代谢率才能改变人体核心温度只有改变代谢率才能改变人体核心温度只有改变代谢率才能改变人体核心温度€ 几个概念几个概念几个概念几个概念 4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础3.3.人体的体温自调节控制系统人体的体温自调节控制系统1014.4.人体水分蒸发的生理现象人体水分蒸发的生理现象被动水分损耗被动水分损耗皮肤、肺部皮肤、肺部水蒸气分压力差水蒸气分压力差汗腺分泌蒸发汗腺分泌蒸发皮肤皮肤热不平衡热不平衡呼吸呼吸呼吸呼吸显热散热显热散热显热散热显热散热皮肤皮肤皮肤皮肤汗液蒸发散热汗液蒸发散热汗液蒸发散热汗液蒸发散热皮肤皮肤皮肤皮肤湿扩散散热湿扩散散热湿扩散散热湿扩散散热呼吸呼吸呼吸呼吸潜热散热潜热散热潜热散热潜热散热归纳归纳4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.1 4.4.1 热湿环境中的人体生理学基础热湿环境中的人体生理学基础102研究方法：研究方法：研究方法：研究方法：心理学，研究感觉与刺激间的关系学科称为心理物理学。

定义：定义：定义：定义：人对周围环境“冷”“热”的主观描述特点：特点：特点：特点：尽管人描述环境的冷热，实际上只能感觉到自己皮肤下神经末梢的温度所以“冷”“热”与感受者的身体状态有关，不是完全客观的反映 “ “中性中性中性中性” ”的定义：的定义：的定义：的定义：不冷不热，人用于体温调节消耗的能量最小度量：度量：度量：度量：感觉不能用任何直接的方法测量1.1.热感觉热感觉4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿环境中的人体心理学基础热湿环境中的人体心理学基础€几个概念几个概念103€皮肤温度变化率对冷皮肤温度变化率对冷/ /热阈的作用热阈的作用敏感敏感区敏感敏感区迟钝区迟钝区420-1冷冷热热感感觉觉阈阈℃皮肤温度变化率皮肤温度变化率/ ℃/s温度变化率温度变化率对冷阈和暖阈的作用对冷阈和暖阈的作用1.1.热感觉热感觉4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿环境中的人体心理学基础热湿环境中的人体心理学基础104实线—暖阈、凉阈虚线—感觉变化阈€皮肤感觉与适应温度以及变化量之间的关系皮肤感觉与适应温度以及变化量之间的关系皮肤感觉与适应温度以及变化量之间的关系皮肤感觉与适应温度以及变化量之间的关系结论？结论？结论？结论？适应温度的变化适应温度的变化/K适应温度适应温度/℃问题：问题：问题：问题：环境温度30℃时，在什么情况下感觉暖？ 问题：问题：问题：问题：环境温度36℃时，在什么情况下感觉凉？ 1.1.热感觉热感觉4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿环境中的人体心理学基础热湿环境中的人体心理学基础热感冒105€一只手一只手一只手一只手浸入浸入浸入浸入热水后的疼热水后的疼热水后的疼热水后的疼痛强度痛强度痛强度痛强度问题：问题：问题：问题：浸在45 ℃的水中，感到疼痛的时间约多少？ 水温（℃）时间（s）←疼疼痛痛强强度度痛痛阈阈18s后疼痛消失48474645431.1.热感觉热感觉4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿环境中的人体心理学基础热湿环境中的人体心理学基础描述人对热刺描述人对热刺激的反应激的反应 1062.2.热舒适热舒适4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿环境中的人体心理学基础热湿环境中的人体心理学基础当人获得一个快当人获得一个快感的刺激时是舒感的刺激时是舒服的，但此时可服的，但此时可能热感觉可能是能热感觉可能是中性的甚至是非中性的甚至是非中心的中心的同样的手温有时同样的手温有时感到舒适有时感感到舒适有时感到不舒适，说明到不舒适，说明了什么？了什么？107冷感觉冷感觉冷感觉冷感觉一般情况取决于平均皮肤温度；热感觉热感觉热感觉热感觉最初取决于皮肤温度，而后取决于深部体温；热舒适感热舒适感热舒适感热舒适感——可以获得快感的刺激；可以消除热不舒适感为为为为什什什什么么么么？？？？2.2.热舒适热舒适4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿环境中的人体心理学基础热湿环境中的人体心理学基础comfort, thermal: that condition of mind which expresses satisfaction with the thermal environmentÆ, it requires subjective evaluation.—ASHRAE55-1992 Æand is assessed by subjective evaluation. —ASHRAE55-2004Thermal￿Environmental￿Conditions￿for￿Human￿OccupancyThermal￿Environmental￿Conditions￿for￿Human￿OccupancyASHRAE55:Æ标度——表4-40—ISO 7730108人体蓄人体蓄热率热率人体能量人体能量代谢率代谢率人体产热率人体产热率与室内相对湿度     有关与活动活动活动活动强度有关衣衣衣衣着着着着主要影响因素主要影响因素主要影响因素主要影响因素: :环境环境环境环境( (t, t,   ,v,,v,t tr r) )衣着衣着衣着衣着活动量活动量活动量活动量与表面温度 t tr r 有关人体所作人体所作机械功机械功人体与环境人体与环境辐射换热率辐射换热率人体与环境人体与环境对流换热率对流换热率人体蒸发人体蒸发散热率散热率与室温ｔｔｔｔ、气流风速ｖｖｖｖ有关€热平衡方程热平衡方程4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体热平衡方程以及热舒适性描述人体热平衡方程以及热舒适性描述109人体感到舒适的必要条件必要条件必要条件必要条件：     S = 0人体感到舒适的充分条件充分条件充分条件充分条件：    人体按正常比例散热人体按正常比例散热对流散热对流散热/总散热总散热辐射散热辐射散热/总散热总散热呼吸、无感觉蒸发呼吸、无感觉蒸发散热散热/总散热总散热25～～30%45～～50%25～～30%当当S=0时：时：        将前述各散热量计算式代入方程式，可以得到公式（5-32），即人体蓄热量S取决于6个因素的定量描述：P.O.FangerP.O.Fanger热舒适方程热舒适方程热舒适方程热舒适方程人体正常的人体正常的散热范围：散热范围：€热舒适方程热舒适方程4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体热平衡方程以及热舒适性描述人体热平衡方程以及热舒适性描述110€蓄热量不同时的生理现象蓄热量不同时的生理现象4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体热平衡方程以及热舒适性描述人体热平衡方程以及热舒适性描述S>0：：体温升高，体温升高，40℃℃时人出汗停止；时人出汗停止；43.5 ℃时人死亡。

时人死亡S<0:体温降低，人体颤抖；体温降低，人体颤抖；34℃时，肌肉适应，停止颤抖；时，肌肉适应，停止颤抖；28℃时，呼吸停止，人死亡时，呼吸停止，人死亡111产能量产能量(代谢率代谢率代谢率代谢率)进食进食进食进食体内化学反应等客观因素客观因素客观因素客观因素: :活动强度/ /环境/ /性别/ /年龄/ /进食后时间长短/ /等主观因素主观因素主观因素主观因素: :神经紧张程度等作机械功作机械功皮肤/服装/呼吸热交换热交换环境环境环境环境热平衡热平衡与无生命物质能量平衡的主要区别单位单位单位单位 metmet：：：：1 met = 58.2 W/m1 met = 58.2 W/m2 2，，，，即成年男子静坐时的代谢率即成年男子静坐时的代谢率成年男子成年男子RMB：：46 W/m2 /0.8metBMR变化范围：变化范围：10~15％超过超过20％为病态％为病态影响影响影响影响因素因素因素因素基础代谢率基础代谢率基础代谢率基础代谢率/RMB /RMB →维持生命所需最低产能维持生命所需最低产能→用于比较用于比较不同条不同条件时件时的代谢率的代谢率 / / 早餐前清醒静卧半小时早餐前清醒静卧半小时,室温为室温为18～～25℃测得测得1.人体能量代谢率人体能量代谢率人体能量代谢率人体能量代谢率MM4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体热平衡方程以及热舒适性描述人体热平衡方程以及热舒适性描述研究方法研究方法研究方法研究方法1121.人体能量代谢率人体能量代谢率人体能量代谢率人体能量代谢率MMM = f (耗氧量、耗氧量、CO2排放量排放量) = f (活动量活动量)1met1met0.83km/h2.03.08.05km/h10km/h1.4一般室内运动代谢率多在一般室内运动代谢率多在一般室内运动代谢率多在一般室内运动代谢率多在5 met 5 met 以下以下以下以下 肌肉活动强度对代谢率起决定性的影响肌肉活动强度对代谢率起决定性的影响肌肉活动强度对代谢率起决定性的影响肌肉活动强度对代谢率起决定性的影响表表4-42式式4-134人体能量如何分配？人体能量如何分配？人体能量如何分配？人体能量如何分配？4.4 热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体热平衡方程以及热舒适性描述人体热平衡方程以及热舒适性描述研究方法？研究方法？研究方法？研究方法？定量方法定量方法定量方法定量方法表面积＝1.8m2,中国人的表面积1.5～1.8m2；113定义：人体的机械效率人体的机械效率人体的机械效率人体的机械效率∵S=0时：C+R+E=(M-W)实际

f(tcl，，ta，，va)f(ta，，va，，Icl ，， fcl ，， mrt，，M)f(Icl )f(ta、、 a )t ta a、、、、P Pa a( (或或或或   ) )、、、、   mrtmrt、、、、 v va a 、、、、 MM、、、、 I Icl cl六个影响参数：六个影响参数：六个影响参数：六个影响参数：118成年男子在不同环境温度下的散热成年男子在不同环境温度下的散热成年男子在不同环境温度下的散热成年男子在不同环境温度下的散热工程上妇女、儿童散热取值为男子散热参数的工程上妇女、儿童散热取值为男子散热参数的85%全热：主要决定于肌肉活动强度，全热：主要决定于肌肉活动强度，全热：主要决定于肌肉活动强度，全热：主要决定于肌肉活动强度， 其它因素影响在应用上可以其它因素影响在应用上可以其它因素影响在应用上可以其它因素影响在应用上可以忽略显热：决定于显热：决定于显热：决定于显热：决定于环境环境环境环境温度，随温度上升而减少温度，随温度上升而减少温度，随温度上升而减少温度，随温度上升而减少潜热潜热潜热潜热( (散湿散湿散湿散湿) )：决定于：决定于：决定于：决定于环境环境环境环境温度，随温度上升而增加。

正常情况温度，随温度上升而增加正常情况温度，随温度上升而增加正常情况温度，随温度上升而增加正常情况下，提高环境温度仅影响出汗速率，不影响直肠、皮肤温度下，提高环境温度仅影响出汗速率，不影响直肠、皮肤温度下，提高环境温度仅影响出汗速率，不影响直肠、皮肤温度下，提高环境温度仅影响出汗速率，不影响直肠、皮肤温度6.人人人人体总散热量体总散热量体总散热量体总散热量4.4.3 人体热平衡方程以及热舒适性描述人体热平衡方程以及热舒适性描述119S= (S= (M - WM - W) )     1.731.73    10 10-2-2 M M (5.867 (5.867     P Pa a ) )     0.0014 0.0014 MM (34 (34     t ta a ) )     3.05 [5.733 3.05 [5.733    0.007 (0.007 (MM    W W) )     P Pa a ] ]    0.42 ( 0.42 ( MM    W W     58.2 ) 58.2 ) 皮肤扩散蒸发散热皮肤扩散蒸发散热 汗液蒸发散热汗液蒸发散热     f fcl cl    cl cl ( ( t tcl cl - - t ta a ) )     3.96 3.96     10 10-8-8 f fcl cl [ ( [ (t tcl cl + 273)+ 273)4 4     ( (   mrtmrt+ 273)+ 273)4 4] ] 对流散热对流散热 辐射散热辐射散热 =TL=S S=(=(M - WM - W) ) －－－－( (E E± ± C C± ±R R＋＋＋＋) ) = = 0 0 呼吸潜热呼吸潜热呼吸呼吸显热散热显热散热达到热平衡时达到热平衡时4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素舒适性方程舒适性方程舒适性方程舒适性方程PMVPMVS  PMV：客观物理量：客观物理量感觉主观定量感觉主观定量P PMMV V热热热热感感感感觉觉觉觉标标标标尺尺尺尺+3+3热热热热+2+2暖暖暖暖+1+1微暖微暖微暖微暖0 0适中适中适中适中-1-1微凉微凉微凉微凉-2-2凉凉凉凉-3-3冷冷冷冷表表4-434-43120PMVPPD通过满意度描述由大量试验获得PMVPMV指标只代表了同一环境指标只代表了同一环境指标只代表了同一环境指标只代表了同一环境下绝大多数人的感觉，不能下绝大多数人的感觉，不能下绝大多数人的感觉，不能下绝大多数人的感觉，不能代表所有个人的感觉。

代表所有个人的感觉代表所有个人的感觉代表所有个人的感觉PPDPPD是通过概率分析确定某是通过概率分析确定某是通过概率分析确定某是通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百环境条件下人群不满意的百环境条件下人群不满意的百环境条件下人群不满意的百分数分数分数分数即便达到即便达到即便达到即便达到 PMVPMV＝＝＝＝0 0，，，，仍然有仍然有仍然有仍然有5 5％的人不满意％的人不满意％的人不满意％的人不满意PMV PMV  PPDPPD4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素1214.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素1.环境参数环境参数环境参数环境参数环境参数环境参数活动量活动量 衣着衣着可以有可以有ta、、Pa( )、、 va、、  mrt、、 M、、 Icl多种多种组合合达到同达到同样的感的感觉PMV季节温度相对湿度速度夏季 22～28℃ 40～65％≤0.3m/s冬季 18～24℃ 30～60％≤0.2m/sta  a vata：决定了能耗a ：决定了排汗气流形式干冷干冷湿冷湿冷闷热皮肤润湿度=  体表实际蒸发散热量最大潜热散热量体表全部被汗湿润《《采暖通风与空气调节设计采暖通风与空气调节设计规范规范》》 GB 50019-2003：： 122A空气湿度对人体排汗量有影响吗？为什么？A潮湿为什么不舒服？A湿冷为何比干冷更觉得不舒适？A在什么温度范围内，湿度对舒适感的影响可忽略不计？A皮肤湿润度增高皮肤黏着性增加不适皮肤润湿度皮肤润湿度不舒适的数量估计不舒适的数量估计4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素1.环境参数环境参数环境参数环境参数湿度对舒适性的影响123一个假象的等温围合面的表面温度，它与人体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体间的辐射热交换量。

4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素1.环境参数环境参数环境参数环境参数平均辐射温度 mrt mrtMean Radiation Temperature124  温度计 温包   涂黑的薄壁铜球 软木塞环境空环境空气温度气温度150mm黑球温度tg风速风速黑球温度黑球温度4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素1.环境参数环境参数环境参数环境参数平均辐射温度 mrt125单位1clo1clo为静坐、ta=21℃、v<0.05m/s、<50%时舒适所需衣服热阻 1clo1clo = 0.155m= 0.155m2 2K/W (K/W (衬衣衬衣衬衣衬衣+ +普通外套普通外套普通外套普通外套) )人体衣着多少直接影响人体热平衡或者人体蓄热的多少          1clo00.10.30.50.81.53.0在与图中情况不同时(如活动量等)，应对其参数进行修正4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素2. 2. 2. 2. 服装热阻服装热阻服装热阻服装热阻I I I Iclclclcl定量126特性 步速 3.7km/h1clo  0.48 clo前述前述前述前述I Icl cl一般指显热热阻一般指显热热阻一般指显热热阻一般指显热热阻运动时：运动时：运动时：运动时：人运动时由于人体与空气之间存在相人运动时由于人体与空气之间存在相对流速，会降低服装的热阻。

对流速，会降低服装的热阻  Icl = 0.504 Icl + 0.00281Vwalk – 0.24坐姿热阻：坐姿热阻：坐姿热阻：坐姿热阻：椅子给人增加椅子给人增加0.15 clo以下的热阻以下的热阻  Icl = 7.48   10 – 5 CSAC – 0.1湿润服装热阻：湿润服装热阻：湿润服装热阻：湿润服装热阻：服装被汗湿服装被汗湿 润后热阻会下降，显热换热加强，又增加润后热阻会下降，显热换热加强，又增加了潜热换热，故总传热系数增加，总热阻了潜热换热，故总传热系数增加，总热阻下降，详见表下降，详见表4-464.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素2. 2. 2. 2. 服装热阻服装热阻服装热阻服装热阻I I I Iclclclcl№16127PMV-PPD只适用于接近热舒适的状态；舒适程度由对热中性的偏移程度确定，与偏移的时间长短没有关系，与人体的热状态变化没有关系；PMV的计算是完全客观的，但指标的含义却是由主观感觉统计确定的Fanger：PMV＝－1～＋1(PPD≤27%)——满意（被“采暖通风与空气调节设计规范” GB 50019-2003引用） ISO7330： PMV＝－0.5～＋0.5（PPD≤10%）——舒适4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素3. 3. 3. 3. 热舒适状态下各影响因素之间的关联热舒适状态下各影响因素之间的关联热舒适状态下各影响因素之间的关联热舒适状态下各影响因素之间的关联PMV-PPD特性特性1284.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素3. 3. 3. 3. 热舒适状态下各影响因素之间的关联热舒适状态下各影响因素之间的关联热舒适状态下各影响因素之间的关联热舒适状态下各影响因素之间的关联应用应用调整参数获得最经济而又舒适的热环境——图4-46～图4-50设计及预测应用        设计参数(ta、a、 va、 mrt、 M、 Icl) →预测待建建筑室内热环境舒适性程度，并不断修改参数达到ISO。

评价已有建筑热环境舒适性        对民用建筑进行民意测验→室内热环境舒适性评价1294.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素4. 4. 4. 4. 热舒适性的简便确定热舒适性的简便确定热舒适性的简便确定热舒适性的简便确定操作温度操作温度to /OT：：综合综合环境空环境空气温气温度与平均度与平均辐射辐射温度温度对人体的影响对人体的影响ta,  a, va,  mrt, M, Icltop,  a, va, M, Icl可测可测va，m/s<0.20.2～0.6 0.6～1.0A0.50.60.7Ø英国英国的特许建筑设备工程师学会的特许建筑设备工程师学会(CIBS)1978年年推荐指标低风速下为：推荐指标低风速下为： top=0.5 (ta+  mrt)130A 年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？Ø 不是，只是老年人活动量小不是，只是老年人活动量小A性别：女性比男性更喜欢热环境吗？性别：女性比男性更喜欢热环境吗？性别：女性比男性更喜欢热环境吗？性别：女性比男性更喜欢热环境吗？Ø 不是，只是女性喜欢穿较轻薄的衣服。

不是，只是女性喜欢穿较轻薄的衣服A人种：非洲人比北欧人喜欢热环境吗？人种：非洲人比北欧人喜欢热环境吗？人种：非洲人比北欧人喜欢热环境吗？人种：非洲人比北欧人喜欢热环境吗？Ø热舒适感觉一样，只是热带人对热环境有较强热舒适感觉一样，只是热带人对热环境有较强适应力，寒带人对冷环境有较强适应力适应力，寒带人对冷环境有较强适应力A季节和一天中的季节和一天中的季节和一天中的季节和一天中的不同不同不同不同时间会影响热舒适感吗？时间会影响热舒适感吗？时间会影响热舒适感吗？时间会影响热舒适感吗？Ø 尽管人体温有波动，但热舒适感没有明显变化尽管人体温有波动，但热舒适感没有明显变化4.5 人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指标及其影响因素指标及其影响因素5. 5. 5. 5. 不同性状人的舒适感不同性状人的舒适感不同性状人的舒适感不同性状人的舒适感1314.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素ANSI/ASHRAE《室内人居热环境标准》55-2004：不适诱因垂直温差地板温度吹风感非对称热辐射不满意率＜5＜10＜20＜5可接受的局部热不舒适感所对应的不满意率新概念新概念人的舒适感不仅取决于所处的宏观环境参数，还取决于微观环境参数室内环境处于舒适区范围，但空调房间由于热源布置、气流布置等局部不均匀也会引起不适。

1324.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素1. 1. 1. 1. 垂直温差垂直温差垂直温差垂直温差Vertical Air Temperature Differences< 3℃PD< 5%1334.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素2. 2. 2. 2. 地板温度地板温度地板温度地板温度混凝土地板/赤脚软木地板/赤脚         一般地面/穿轻便鞋ASHRAE(2004)PD< 10%Floor Temperature：19～29 ℃舒适感——脚底传热取决于所1344.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素3.3.3.3.吹风感吹风感吹风感吹风感/draft/draft颈部暴露在波动吹风情况下受试者不舒适反应——由于空气流动引起的人体所不希望的局部降温 0.30.5频率频率(Hz)试验平均风速：试验平均风速：0.3m/s受试者：受试者：16位位基本概念““冷冷冷冷- - - -中性环境中中性环境中中性环境中中性环境中，0.3～0.5Hz动态风易使人产生吹风感吹风感吹风感吹风感；“热热- -中型环境中中型环境中，，0.3～0.5Hz动态风使人感到最凉爽。

135“吹风引起的不适与风的频率有关吹风引起的不适与风的频率有关“与人体原有温暖感密切相关感到热的人欢迎一定程度与人体原有温暖感密切相关感到热的人欢迎一定程度的空气流动，感到凉爽的人则并不喜欢的空气流动，感到凉爽的人则并不喜欢“强烈吹风强烈吹风→局部降温局部降温↑→当超过皮肤适应温度变化时当超过皮肤适应温度变化时→冷颤冷颤→血管收缩、体内较大温度梯度、平滑肌收缩、关血管收缩、体内较大温度梯度、平滑肌收缩、关节僵硬麻木等节僵硬麻木等“人体感觉器官对变化的刺激比稳定的刺激敏感人体感觉器官对变化的刺激比稳定的刺激敏感“中性热环境中：摇摆风扇优于固定风扇（动态风在较暖中性热环境中：摇摆风扇优于固定风扇（动态风在较暖环境中可使人体散热量增加）环境中可使人体散热量增加）4.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素3.3.3.3.吹风感吹风感吹风感吹风感/draft/draft基本结论1364.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素3.3.3.3.吹风感吹风感吹风感吹风感/draft/draftPD(DR)<20%空气温度ta/℃Condition:DRCondition:DR<20%<20%定量评价137A向量辐射温度：室内两部分的平均壁面温度差向量辐射温度：室内两部分的平均壁面温度差4.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素4.4.4.4.非对称热辐射非对称热辐射非对称热辐射非对称热辐射由于冷热表面或者日射照射等原因，人体因处于不均匀热辐射作用导致局部不适的感觉 A向量向量辐射温度超过向量向量辐射温度超过10℃10℃，人就，人就感到不舒适感到不舒适A辐射吹风感：房间内局部低温辐射辐射吹风感：房间内局部低温辐射导致人体所不希望的局部降温导致人体所不希望的局部降温A面对冷表面的平均辐射温度比其它面对冷表面的平均辐射温度比其它部分的平均辐射温度低部分的平均辐射温度低 8K 8K 以上，以上，将使人感到不舒适将使人感到不舒适基本概念1384.5 人对热湿环境的评价4.5.2 空调房间引起局部热不舒适的主要因素空调房间引起局部热不舒适的主要因素4.4.4.4.非对称热辐射非对称热辐射非对称热辐射非对称热辐射Radiation Asymmetry PD< 5%5 10 13 23 ℃A热辐射时：吊顶热辐热辐射时：吊顶热辐射最难承受射最难承受A冷辐射时：垂直壁面冷辐射时：垂直壁面引起不舒适感较大引起不舒适感较大A非对称热辐射易降低非对称热辐射易降低人的承受热的能力人的承受热的能力Ð各种因素的不佳是如何引起的热不舒适感的？各种因素的不佳是如何引起的热不舒适感的？ Ð各种因素最终是通过什么引起人体不舒适感的？各种因素最终是通过什么引起人体不舒适感的？舒适性评价1394.5 人对热湿环境的评价4.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数1.1.空气分布特性指标空气分布特性指标空气分布特性指标空气分布特性指标2.——描述空调送风引起不均允的热环境舒适标准为：舒适标准为：θ<0 →吹凉风吹凉风θ=1.1 → 吹暖风吹暖风有效送风温差有效送风温差 ：：ADPIADPI：：《《采暖通风与空气调节设计采暖通风与空气调节设计规范规范》》 GB 50019-2003：： PMV-PPD启迪人们能否采用更简单的几个直观客观物理量的综合量来划分舒适与否的界限——ET等系列参数的出现1404.5 人对热湿环境的评价4.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度ET：相同感觉Cond: ①① ②② M，，Icl与实与实 际相同际相同基础对照环境基础对照环境实际环境实际环境1919开始研究，开始研究，1967前的前的ASHRAE手册采用手册采用ET的的不足：不足：低温低温条件下条件下湿度湿度的影响不准确。

的影响不准确 受试者立即评价环境未考虑人体还处于前一环境的适应状受试者立即评价环境未考虑人体还处于前一环境的适应状态之中EX：：进入湿度较高的低温环境，衣服吸收水分放进入湿度较高的低温环境，衣服吸收水分放出吸附热，此时有短暂的温暖感，适应期一过，会有凉飕出吸附热，此时有短暂的温暖感，适应期一过，会有凉飕飕的感觉，立即评价夸大了湿度的影响反之亦同飕的感觉，立即评价夸大了湿度的影响反之亦同141风速(m/s)干球温度(℃)   普通衣着，坐姿轻劳动条件湿球温度(℃)经验公式：经验公式：( (v va a<0.15m/s)<0.15m/s)tatwb有效温度ET诺谟图Ø对于正常穿着：对于正常穿着：ET=0.492ta+0.19Pa+6.47Ø 对于半裸者对于半裸者:142相同感觉Cond: ①①②② M=1, Icl=0.6皮肤皮肤润湿度润湿度反映人体排汗感觉及不舒适感ASHRAE标准标准55-74，，ASHREA手册手册1977版版参考空气环境：身着参考空气环境：身着0.6 clo服装静坐，空气流速服装静坐，空气流速0.15m/s，，相对湿度相对湿度50％，干球温度％，干球温度T0如果同样服装和活动的人在某环境中的冷热感与上述参考空气如果同样服装和活动的人在某环境中的冷热感与上述参考空气环境中的冷热感相同，则此环境的环境中的冷热感相同，则此环境的 ET*＝＝T0该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速低的环境。

该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速低的环境ET*的不足：当的不足：当M≠1时，无法采用时，无法采用ET*来度量此时的舒适性来度量此时的舒适性4.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用新有效温度ET*：143标准有效温度SET： 特点：综合考虑了不同的活动水平和衣服热阻特点：综合考虑了不同的活动水平和衣服热阻 定义：某个空气温度等于平均辐射温度的等温环境中的温定义：某个空气温度等于平均辐射温度的等温环境中的温度，其相对湿度为度，其相对湿度为50%，空气静止不动，在该环境中身着，空气静止不动，在该环境中身着标准热阻服装的人若与他在实际环境和实际服装热阻条件下标准热阻服装的人若与他在实际环境和实际服装热阻条件下的的平均皮肤温度平均皮肤温度和和皮肤湿润度皮肤湿润度相同时，则必将具有相同的热相同时，则必将具有相同的热损失，此时空气温度就是该环境的损失，此时空气温度就是该环境的SET对于穿轻薄服装，坐着工作，空气流速较低的情况，对于穿轻薄服装，坐着工作，空气流速较低的情况，SET*就等于就等于ET*。

不足：不足：SET计算复杂，没有计算复杂，没有ET、、ET*简单4.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用SETf(ta, a,va,M,Icl)1442025303524.524.5A A2727ASHRAE55-74舒适标准区舒适标准区Cond：：Icl=0.8～～1.0clo，，M=1.1Cond：：Icl=0.6～～0.8clo，，M=1.0坎萨斯洲立大学实验舒适区坎萨斯洲立大学实验舒适区---ET*某一某一状态的状态的ETET* *和和ETET的求解的求解设A状态tA=26℃，A=70%，求满足各自条件时的ET=?    ET*=?2. 2. 2. 2. 有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用ASHRAE舒适区145SET/℃1022.23014.5 17.525.634.5 37.5冷颤冷颤身体身体慢慢慢慢变冷变冷血管收血管收缩缩适中适中轻微出轻微出汗，血汗，血管扩张管扩张出汗出汗大量大量出汗出汗调节调节失调失调冷冷冷冷令人非常令人非常不满意不满意凉凉凉凉令人令人不满不满稍凉稍凉稍凉稍凉令人有令人有些不满些不满舒适舒适舒适舒适令人令人满意满意稍暖稍暖稍暖稍暖令人有令人有些不满些不满温暖温暖温暖温暖令人不舒令人不舒适和不满适和不满热热热热令人非令人非常不满常不满很热很热很热很热很不很不舒适舒适感感觉觉生生理理反反应应标准有效温度SET与生理、感觉等的关联：4.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用146SET=24℃SET=24℃22.5℃22.5℃，，，，100100％％％％24℃24℃，，，，50%50%SETSET＝＝＝＝20℃20℃标准有效温度度量实例4.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用有效温度及其评定热舒适区的应用1474.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数3. 3. 3. 3. 作用温度与空调房间的热舒适性作用温度与空调房间的热舒适性作用温度与空调房间的热舒适性作用温度与空调房间的热舒适性冬季冬季夏季夏季界面如何确定的？界面如何确定的？新概念10%环境参数环境参数20%不满意率不满意率=+10%局部参数局部参数1484. 4. 4. 4. 作用温度与非空调房间的热舒适性作用温度与非空调房间的热舒适性作用温度与非空调房间的热舒适性作用温度与非空调房间的热舒适性新概念Icl ：穿与季节相适应的衣着：穿与季节相适应的衣着M ：：1.0－－1.3met一般标准房间一般标准房间较高标准房间较高标准房间149当量温度Ø定义：一个均匀封闭体的温度，在该封闭体内，定义：一个均匀封闭体的温度，在该封闭体内，一个高一个高550mm直径直径190mm的黑色圆柱体的散热的黑色圆柱体的散热量与其在实际环境中的散热量相等量与其在实际环境中的散热量相等Ø综合空气温度、平均辐射温度和空气流速的影响综合空气温度、平均辐射温度和空气流速的影响ØBedford的实验回归公式的实验回归公式4.5.3 其他稳态热舒适性综合评价参数其他稳态热舒适性综合评价参数№17150主观温度v <0.15m/s时：Tsub=0.56Ta+0.44Tmrt v >0.15m/s时：Ø目的：除考虑环境物理参数外，同时考虑活动量、目的：除考虑环境物理参数外，同时考虑活动量、衣着的影响衣着的影响ØMcIntyre等等1975年总结的回归公式：年总结的回归公式：Ø已知衣着和活动量时已知衣着和活动量时( 50

过热环境中人体生理反应过热环境中人体生理反应过热环境中人体生理反应过热环境中人体生理反应不需不需不需不需调节调节调节调节可调可调可调可调区区区区失调失调失调失调区区区区疲劳疲劳疲劳疲劳极限极限极限极限Heat StressThermal Strain4.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法失调的关键失调的关键是什么？是什么？此时人体热此时人体热平衡的情况平衡的情况如何？如何？过热时的生理特征No.171551 1 1 1过热环境中人体生理反应过热环境中人体生理反应过热环境中人体生理反应过热环境中人体生理反应4.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法过热时的生理症状 正常人补水～1升/日，夏天或空调房间,补水2-3升/日ØØ中暑中暑中暑中暑：：体温体温≥40.5℃或或无法出汗无法出汗（闭汗）和极度精神失常（闭汗）和极度精神失常（狂躁症、惊厥或昏迷）（狂躁症、惊厥或昏迷）体温体温≥42℃时身体组织开始受损时身体组织开始受损ØØ热昏厥热昏厥热昏厥热昏厥：：：：受热引起头昏或眩晕随之发生热昏厥。

受热引起头昏或眩晕随之发生热昏厥ØØ汗闭型热衰竭汗闭型热衰竭汗闭型热衰竭汗闭型热衰竭：：：：缺水缺水1.51.5升升/ /日日呈干渴状态呈干渴状态缺水缺水4 4升升/ /日日引起极度干渴、嘴唇焦干和缺尿引起极度干渴、嘴唇焦干和缺尿缺水缺水5 5升升/ /日日循环失灵循环失灵缺水缺水1010升升/ /日日即缺水量为体重的即缺水量为体重的15%15%时将致命时将致命ØØ热衰减热衰减热衰减热衰减（缺盐）：（缺盐）：（缺盐）：（缺盐）：过热环境的出汗将失去大量盐份，因过热环境的出汗将失去大量盐份，因此需补充此需补充10g/10g/日正常环境，食物中的盐份已足够了正常环境，食物中的盐份已足够了1562 2 2 2过热环境评价指标过热环境评价指标过热环境评价指标过热环境评价指标4.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法热应力指数HSIHIS=皮肤扩散蒸发散热＋皮肤汗液蒸发散热最大蒸发热损失Erw+Edif Emax=HSI↑→人体处于极限蒸发散热→脱水HSI＞100％——人体蒸发散热脱水，人体开始蓄热，必    须采用暴露时间控制390W/m2HSI＜0——失热，体温下降评估依据：表5-521572 2 2 2。

过热环境评价指标过热环境评价指标过热环境评价指标过热环境评价指标4.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法湿球黑球温度指数WBGT评估依据：表5-53自然湿球温度一般概念湿球温度：必须风速>2.5m/s自然风速：特点：简便易得，综合了最重要的参数特点：简便易得，综合了最重要的参数特点：简便易得，综合了最重要的参数特点：简便易得，综合了最重要的参数 ta，，va，， 1582 2 2 2过热环境评价指标过热环境评价指标过热环境评价指标过热环境评价指标4.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法WBGT评估方法27     1. 连续工作     2. 75%工作     3. 50%工作     4. 25%工作4321美国政府工业卫生学家协会推荐的热应美国政府工业卫生学家协会推荐的热应力阈值力阈值——ACGIH/1977ACGIH/1977新陈代谢率新陈代谢率/W/m2连续工作8小时(含午餐、上下午各休息15min)WBGT/℃230=4met→6km/hGB/TGB/T 17244-98 热环境根据WBGT指数对作业人员热负荷的评价新陈代谢率/W/m2空气速度/m/s＜1.5＞1.5＜2303032230～35027.830.5＞3502628.9WBGTWBGT临界值临界值临界值临界值如何根据环境参数与劳动强度确定极限连续工作时间？159手浸在10℃水中，血液流量随时间的变化浸在不同水温时手的平均血液流量血流量血流量爱斯基摩人爱斯基摩人爱斯基摩人爱斯基摩人对对对对照照照照受受受受试试试试者者者者水温水温水温水温时间时间时间时间/min/min失去灵活失去灵活爱斯基摩人更能经受冷爱斯基摩人更能经受冷人体对过冷环境适应程度还与脂肪层厚度脂肪层厚度、人种等人种等因素有关6个不同脂肪层厚度的受试者在过冷环境中开始颤抖的皮肤温度tsk/℃脂肪厚度脂肪厚度/mm胖的人胖的人皮肤温度低皮肤温度低手指等疼痛体温32～35℃生理反应    发抖23～32℃35～ 36.5 ℃心率不齐，神智混乱<23℃生命危险过冷→动作不灵活、影响情绪→工作效率↓ 3 3 3 3。

人在过冷环境中得反应人在过冷环境中得反应人在过冷环境中得反应人在过冷环境中得反应160风冷却指数风冷却指数WCIWCI（（Wind Chill Index)Wind Chill Index)正常皮肤温度：tsk=33℃注意：注意：注意：注意：WCIWCIWCIWCI与人体生理效应生理效应生理效应生理效应的对应关系见表对应关系见表对应关系见表对应关系见表5-145-145-145-14，注意表中凉的描述是在ta相应的衣着(北极探险者合适的衣着)情况下作的评价WCI可以描述人体暴露在空气中的皮肤的冷却效应，故已被美国气象局用以表示冬季气候条件的寒冷程度4.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法4 4 4 4过冷环境评价指标过冷环境评价指标过冷环境评价指标过冷环境评价指标评价标准：表4-541614.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法5 5 5 5过热过冷环境对工作效能得影响过热过冷环境对工作效能得影响过热过冷环境对工作效能得影响过热过冷环境对工作效能得影响人体效能激发的概念（环境温度）指工作效率、工作热情等A激发概念：激发概念：从睡眠中经过清醒、进入很努力和狂乱激动的状态。

A较低激发水平：较低激发水平：人尚未清醒到足以正常工作；A较高激发水平：较高激发水平：过渡激动不能全神贯注手头工作 效效能能激发温度激发温度1625 5 5 5过热过冷环境对工作效能得影响过热过冷环境对工作效能得影响过热过冷环境对工作效能得影响过热过冷环境对工作效能得影响过热过热→心跳心跳　　　　　　　影响身体健康　　　　　　　影响身体健康 换热增加、体力消耗换热增加、体力消耗→工作效率工作效率↓过热环境不降低脑力劳动脑力劳动脑力劳动脑力劳动效能的最高温度最高温度及暴露时间暴露时间体力劳动体力劳动体力劳动体力劳动湿球温度湿球温度湿球温度湿球温度/ ℃/ ℃3030体力劳动的工作效率与温度温度和空气速度空气速度的关系工作效率的百分数工作效率的百分数工作效率的百分数工作效率的百分数/%/%WBGT/℃WBGT/℃暴露时间暴露时间暴露时间暴露时间/min/min34℃60min很多实验表明：脑力劳动为主的工作效能在SET高于约33℃后开始下降1634.5 人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷热湿环境及其评价方法过热、过冷热湿环境及其评价方法5 5 5 5过热过冷环境对工作效能。

过热过冷环境对工作效能过热过冷环境对工作效能过热过冷环境对工作效能的的的的影响影响影响影响过冷环境高温会降低劳动的效率寒冷影响肢体的灵活性寒冷影响肢体的灵活性寒冷影响肢体的灵活性寒冷影响肢体的灵活性A实验发现手的皮肤温度低于实验发现手的皮肤温度低于15℃15℃时，关节变得僵时，关节变得僵硬灵巧性明显下降硬灵巧性明显下降A实验发现手的皮肤温度低于实验发现手的皮肤温度低于6℃6℃时出现麻木感觉时出现麻木感觉164热湿环境的棉麻纺织工业棉麻纺织工业棉麻纺织工业棉麻纺织工业中，但相对湿度>80%，ta>24℃时，纺织总产量下降英国4个高温钢铁工厂高温钢铁工厂高温钢铁工厂高温钢铁工厂统计数据军火工厂军火工厂军火工厂军火工厂在煤矿煤矿煤矿煤矿中作的调查也发现，当温度升高时事故发生率增加过热引起效能降低的典型事例相对事故发生率相对事故发生率相对产量相对产量165[36]FIG10.5多项研究结果表明：在22℃或23℃左右的空气温度环境中学习功效优于26℃或26℃以上的空气温度环境小学生阅读和理解能力测验成绩随温度的变化t ta aCond：从事轻微活动，穿轻薄衣服，v=0.5m/s，RH=50%，ta= trETET、、、、WBGT/℃WBGT/℃ETET、、、、WBGTWBGT、、、、HSIHSI物理度量的比较物理度量的比较物理度量的比较物理度量的比较美国职业安全与健康研究所（1972）规定了“炎热”的定义是：WBGT的时间加权平均值对于男子为大于26℃，女子为24.5 ℃。

HSIHSIETETWBGTWBGT热应力指数热应力指数热应力指数热应力指数/%/%阅读速度阅读速度阅读速度阅读速度理解理解理解理解效效效效能能能能空气温度空气温度空气温度空气温度/ ℃/ ℃过热引起效能降低的典型事例166思思 考考 题题 人的代谢率主要是由什么因素决定的？人体的发热量和出汗率是否随环境空气温度的改变而改变？ “冷”与“热”是什么概念？单靠环境温度能否确定人体的热感觉？湿度在人体热舒适中起什么作用？人体感到热舒适的充分和必要条件是什么？舒适程度受哪些主要因素影响？ 某办公室设计标准是干球温度26℃，相对湿度65％，风速0.25m/s如果最低只能使温度达到27℃，相对湿度仍然为65％，有什么办法可以使该空间能达到与设计标准同等的舒适度？人体的发热量是否随环境温度空气温度的改变而改变167思思 考考 题题人体处于非热平衡时的过渡状态时是否适用热舒适方程？其热感觉描述是否适用PMV指标？PMV在描述偏离热舒适状况时有何局限？动态热环境与稳态热环境对人的热感觉影响有何差别，原理是什么？HSI 、WCI与PMV、PPD应用上有什么区别？你自己对“舒适”和“中性”之间的关系有何切身体会？国外常用带内电热源manikin（人体模型）作热舒适实验，manikin的发热量由输入的活动强度决定，材料的导热系数与人体肌肤基本相同。

实验时测量皮肤温度来确定人体的热舒适度这种做法有什么局限？ 168。