第第1 1篇篇 建筑热工学建筑热工学第第1 1章章 建筑热工学基础知识建筑热工学基础知识1.1 1.1 室内热湿环境室内热湿环境室内物理环境室内物理环境（建筑物理学范畴）（建筑物理学范畴）室内心理环境室内心理环境建筑物理建筑物理内部环境内部环境室内物理环境室内物理环境是指那些通过人是指那些通过人体感觉器官对人的生理发生作体感觉器官对人的生理发生作用和影响的物理因素。用和影响的物理因素。由由热室内湿环境、室内光环境、热室内湿环境、室内光环境、室内声环境和室内空气质量环室内声环境和室内空气质量环境境组成。组成。1.1.1室内热湿环境构成要素以及对人体舒适室内热湿环境构成要素以及对人体舒适度的影响度的影响人体舒适度与人体舒适度与个人因素个人因素和和室内热环境室内热环境有关。有关。个人因素个人因素活动量活动量衣着情况等衣着情况等适应力适应力室内热环境室内热环境室内空气温度室内空气温度室内空气湿度室内空气湿度室内气流速度室内气流速度环境辐射温度环境辐射温度人体的热平衡方程：人体的热平衡方程： q = qm qe qr qcqmqeqrqcq人体产热量人体产热量人体蒸发散热量人体蒸发散热量人体辐射换热量人体辐射换热量人体对流换热量人体对流换热量人体得失的热量人体得失的热量图图1 11 1q = qm qe qr qcq = 0 q 0 体温恒定不变体温恒定不变体温上升体温上升体温下降体温下降q = qm qe qr qc当当q=0q=0时，人体处于热平衡状态，但时，人体处于热平衡状态，但q=0q=0时并不一定表示人一定处于舒服状态时并不一定表示人一定处于舒服状态 。只有那种能使人体按正常比例散热的热平衡，只有那种能使人体按正常比例散热的热平衡，才是舒服的。才是舒服的。所谓按正常比例散热是指：对流换热占总热所谓按正常比例散热是指：对流换热占总热量量25%25%30%30%，辐射散热为，辐射散热为45%45%50%50%，呼吸和，呼吸和有感觉蒸发散热占有感觉蒸发散热占25%25%30%30%。1.1.21.1.2室内热环境的评价方法和标准室内热环境的评价方法和标准 1.1.室内空气温度室内空气温度。最简单、方便。最简单、方便。2.2.以室内空气温度作为设计控制指标：如严以室内空气温度作为设计控制指标：如严寒地区居住建筑冬季采暖室内设计温度为寒地区居住建筑冬季采暖室内设计温度为1818，托幼建筑采暖设计温度为，托幼建筑采暖设计温度为2020；在；在夏热冬冷地区冬季居住建筑室内环境设计夏热冬冷地区冬季居住建筑室内环境设计温度为温度为161618 18 ，夏季居住建筑室内环境，夏季居住建筑室内环境设计温度为设计温度为262628 28 。3.3.常以温度为简单估计室内热环境标准，但常以温度为简单估计室内热环境标准，但不完善（四要素）。不完善（四要素）。1 1）有效温度）有效温度ETET（EffectiveEffective Temperature Temperature） 1.1.1923192319251925，美国，美国，YaglonYaglon提出。提出。2.2.包含因素：气温、空气湿度和气流速度。包含因素：气温、空气湿度和气流速度。3.3.评价依据：人的主观反映。评价依据：人的主观反映。图图1-21-2有效温度的定标实验有效温度的定标实验A室室相对湿度为相对湿度为100%气流速度为气流速度为0.1m/s温度？温度？B室室相对湿度相对湿度气流速度气流速度温度温度为为B室的有效温度室的有效温度早先温度指标不包括辐射热的作用，后来早先温度指标不包括辐射热的作用，后来做了修正，用黑球温度代替空气温度，称做了修正，用黑球温度代替空气温度，称为新有效温度。为新有效温度。黑球温度也叫实感温度黑球温度也叫实感温度, ,标志着在辐射热环标志着在辐射热环境中人或物体受辐射和对流热综合作用时境中人或物体受辐射和对流热综合作用时, ,以温度表示出来的实际感觉。所测的黑球以温度表示出来的实际感觉。所测的黑球温度值一般比环境温度也就是空气温度高温度值一般比环境温度也就是空气温度高一些。一些。 新有效温度与热感觉关系：新有效温度与热感觉关系：新的有效温度新的有效温度ET()434340403535343431313030252520201919161615151010主观热感觉主观热感觉允许上限允许上限 酷热酷热 炎热炎热 热热 稍热稍热 适中适中 稍冷稍冷 冷冷 寒冷寒冷 严寒严寒2 2）热感觉）热感觉PMV-PPDPMV-PPD指标指标7070年代年代 丹麦丹麦 房格尔房格尔PMV PMV 英文全称为英文全称为PredictedPredictedMean VoteMean Vote，译，译为预测平均热感觉指标；为预测平均热感觉指标；PPDPPD英文全称为英文全称为Predicated Percentage DissatisfiedPredicated Percentage Dissatisfied，译为预测不满意百分比。译为预测不满意百分比。包含因素：四个热环境要素（空气温度、空包含因素：四个热环境要素（空气温度、空气湿度、气流速度及环境辐射温度）和二气湿度、气流速度及环境辐射温度）和二个人体因素（人的活动量和衣着情况）个人体因素（人的活动量和衣着情况） 房格尔根据人体舒适时，人体热感觉与上述房格尔根据人体舒适时，人体热感觉与上述六个参数的定量关系，建立起六个参数的定量关系，建立起PMVPMV指标系统，指标系统，把把PMVPMV系统值按人的热感觉分成七个等级，系统值按人的热感觉分成七个等级，PMVPMV指标与热感觉的关系见表：指标与热感觉的关系见表：PMVPMV值与人体与人体热感感觉的关系的关系PMVPMV-3-3-2-2-1-10 01 12 23 3热感感觉寒冷寒冷冷冷稍冷稍冷适中适中稍稍热热炎炎热房格尔通过大量实验获得在房格尔通过大量实验获得在PMVPMV值上感到不值上感到不满意等级的热感觉人数占全部人数的百分比满意等级的热感觉人数占全部人数的百分比即预测不满意百分比（即预测不满意百分比（PPDPPD），绘出了），绘出了PMV-PMV-PPDPPD曲线，从而形成了曲线，从而形成了PMV-PPDPMV-PPD评价办法。评价办法。1.1.3 1.1.3 湿空气的物理性质湿空气的物理性质 1）水蒸气分压力）水蒸气分压力 干空气与水蒸气的混合物为湿空气。室内干空气与水蒸气的混合物为湿空气。室内外的空气都是含有一定水分的湿空气。外的空气都是含有一定水分的湿空气。 “饱和的饱和的”湿空气、湿空气、“未饱和的未饱和的”湿空气。湿空气。湿空气的总压力等于干空气的分压力和水湿空气的总压力等于干空气的分压力和水蒸气分压力之和，即蒸气分压力之和，即P PW W = P= Pd d + P+ PP PW W湿空气的总压力，湿空气的总压力，PaPa；P Pd d 干空气干空气的分压力，的分压力，PaPa；P P水蒸气的分压力，水蒸气的分压力，PaPa。 P P水蒸气的分压力，水蒸气的分压力，PaPa。处于饱和状态的湿空气，其水蒸气分压力称为处于饱和状态的湿空气，其水蒸气分压力称为“饱和蒸汽压饱和蒸汽压”或或“最大水蒸气分压力最大水蒸气分压力”，通，通常用符号常用符号PsPs表示。处于未饱和状态的湿空气，表示。处于未饱和状态的湿空气，其水蒸气分压力一般用符号其水蒸气分压力一般用符号P P来表示。来表示。PsPs随温度随温度的升高而变大。的升高而变大。P PW W=P=Pd d+P+P2 2）空气湿度）空气湿度 空气的干湿程度称为空气的干湿程度称为空气湿度空气湿度。空气湿度分。空气湿度分为为绝对湿度绝对湿度和和相对湿度相对湿度两种表示方法。两种表示方法。单位体积空气中所含水蒸汽的重量，称为绝单位体积空气中所含水蒸汽的重量，称为绝对湿度。绝对湿度用符号对湿度。绝对湿度用符号f表示，单位表示，单位g/mg/m3 3 。饱和状态下的绝对湿度用饱和蒸汽量。饱和状态下的绝对湿度用饱和蒸汽量fmaxmax表示。表示。优点：能具体表征单位体积空气中所含水蒸优点：能具体表征单位体积空气中所含水蒸气的真实数量。缺点：与人的主观感觉和气的真实数量。缺点：与人的主观感觉和材料的干湿特性出入非常大（绝对湿度相材料的干湿特性出入非常大（绝对湿度相同的两种空气，其干湿程度未必相同）。同的两种空气，其干湿程度未必相同）。 相对湿度是一定的温度，一定大气压下，相对湿度是一定的温度，一定大气压下，湿空气的绝对湿度湿空气的绝对湿度f, ,与同温同压下饱和蒸汽量与同温同压下饱和蒸汽量fmaxmax的百分比。相对湿度用符号的百分比。相对湿度用符号表示。表示。(1-5)(1-5)在一定温度条件下，空气中的水蒸气含量在一定温度条件下，空气中的水蒸气含量与水蒸气分压力成正比，即与水蒸气分压力成正比，即 P = 0.461Tf (1-6)f 与与P P对应的绝对湿度，对应的绝对湿度，g/mg/m3 3；T T 空气绝对温度，空气绝对温度，K K。可以近似地认为可以近似地认为P P与与f呈正比例呈正比例, ,所以有：所以有：P P空气的实际水蒸汽分压力，空气的实际水蒸汽分压力，PaPa；PsPs同温度下饱和蒸汽压，同温度下饱和蒸汽压，PaPa（见附录（见附录2 2）。）。(1-7)(1-7) 值大，空气潮湿；值大，空气潮湿； 值小，空气干燥；值小，空气干燥； =0=0，为干空气；为干空气； =100%=100%，则为，则为“饱和饱和”的空气。绝的空气。绝对湿度相同的两居室，相对湿度不同对湿度相同的两居室，相对湿度不同相对湿度相对湿度( )能够恰当地表示空气的干、湿能够恰当地表示空气的干、湿程度。建筑热工设计中广泛使用。程度。建筑热工设计中广泛使用。绝对湿度绝对湿度( f )是空气调节工程设计的重要参是空气调节工程设计的重要参数。数。3)3)露点温度露点温度由（由（1-61-6）式，）式，T T降低，降低，PsPs减小。含湿量不减小。含湿量不变，当变，当=100%=100%时，继续降温，水蒸气析出，时，继续降温，水蒸气析出，此时温度为此时温度为“露点温度露点温度”。露点温度露点温度是在大气压力一定、空气含湿量不是在大气压力一定、空气含湿量不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达到变的情况下，未饱和的空气因冷却而达到饱和状态时的温度。用饱和状态时的温度。用t td d（）表示。）表示。冬天在寒冷的地区，窗玻璃内表面冷凝水、冬天在寒冷的地区，窗玻璃内表面冷凝水、霜。霜。例例【1-11-1】用干湿球温度计测得某采暖居室空气温度用干湿球温度计测得某采暖居室空气温度t ti i=18,=18,相对湿度相对湿度 =61.1%=61.1%，求该居室的空气露点温，求该居室的空气露点温度度t td d【解解】 由附录由附录2 2，当，当t ti i=18=18时，时，Ps=2062.5 PaPs=2062.5 Pa由由P=PsP=Ps =2062.5 =2062.50.611=1260Pa0.611=1260Pa由附表由附表2 2，查得，查得Ps=1260PaPs=1260Pa时对应的温度时对应的温度t td d=10.4=10.4,即为露点温度，即为露点温度，