第三章建筑热湿环境第第4章章 建筑建筑热湿湿环境（教材第境（教材第3、4章）章）主主主主线线：1。建筑物理因素。建筑物理因素热湿湿环境的形成境的形成2。影响因素。影响因素对热湿湿环境的定量影响境的定量影响负荷荷计算算3。人体。人体对热湿湿环境的反境的反应室内室内热湿湿环境境标准准4。从人体生理学、心理学。从人体生理学、心理学热湿湿环境的境的评价价是建筑是建筑环境中最重要的部分境中最重要的部分2建筑建筑热湿湿环境境 知知识框架框架半半半半透透透透明明明明体体体体围围护护结结构构构构的的的的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心心心心理理理理学学学学基基基基础础建筑建筑建筑建筑热热湿湿湿湿环环境境境境影响室内影响室内影响室内影响室内热环热环境境境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射射射射与与与与综综合合合合温温温温度度度度 湿湿湿湿环环境境境境非非非非透透透透明明明明体体体体围围护护结结构构构构的的的的热热工工工工性性性性能能能能稳稳定定定定特特特特性性性性非非非非稳稳定定定定特特特特性性性性冷冷冷冷负负荷形成及荷形成及荷形成及荷形成及计计算方法算方法算方法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围护结构构构构负负荷荷荷荷空气渗透空气渗透空气渗透空气渗透负负荷荷荷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其他其他其他稳稳定定定定评评价价价价热热舒舒舒舒适适适适性性性性方方方方程程程程稳稳定定定定计计算方法算方法算方法算方法谐谐波反波反波反波反应应法法法法冷冷冷冷负负荷系数法荷系数法荷系数法荷系数法夏夏夏夏人人人人, ,照明照明照明照明, ,设备设备得得得得热负热负荷概念荷概念荷概念荷概念湿湿湿湿量量量量计计算算算算冷冷冷冷凝凝凝凝校校校校验验结结露露露露防防防防治治治治温温温温态环态环境境境境动态环动态环境境境境过过度度度度环环境境境境热热湿湿湿湿环环境境境境评评价价价价313455559713226 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室内热源室内室内室内室内热热湿湿湿湿环环境的形成境的形成境的形成境的形成第第4章章 建筑建筑热湿湿环境境4基本概念基本概念A: A: 室外气象条件室外气象条件 外外扰 B: B: 室内室内发热/湿湿/尘量量 内内扰(照明、照明、设备、人体、散湿、人体、散湿)C: C: 空空调方式方式 广广义外外扰外外外外扰扰作作作作用用用用方方方方式式式式：热交交换：太太阳阳辐射射(透透明明/半半透透明明体体) 、 热传导(围护结构构)/（对流流辐射）射） 空气交空气交换：空气渗透、空：空气渗透、空调送送风内内内内扰扰作用方式：作用方式：作用方式：作用方式： 辐射射 对流流 蒸蒸发 空气状空气状空气状空气状态态参数参数参数参数 变变化的途径：化的途径：化的途径：化的途径： 对流流 空气直接混合空气直接混合 蒸蒸发热,湿,尘源Vi,Ii,di,iVo,Io,do,otwQWGPqwPqnI墙体体传热/湿性能湿性能影响内影响内/外外扰对室内空气室内空气环境的作用境的作用4.1影响室内热环境的物理因素54.1影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度建筑表面的建筑表面的建筑表面的建筑表面的辐辐射作用射作用射作用射作用 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太阳太阳辐射射I0大气大气辐射射Iy建建筑筑表表面面接接受受的的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合合温温度度64.1影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度法法线直射直射强度：度：P P大气透明度（反大气透明度（反应大气大气污染、水蒸气等染、水蒸气等颗粒粒对日射日射的衰减）的衰减）mm大气大气质量（反量（反应日射日射强度到达表面的路程大小）度到达表面的路程大小）I0INI1L=L/sinLdxdIxI0呈指数衰减P=IL/I0=exp(-kL)1.大气透明度大气透明度No.1174.1影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度1.大气透明度大气透明度P P1 1 最透明最透明最透明最透明 变变化范化范化范化范围围：0.650.750.650.75，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似似似认为认为是常数是常数是常数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个等个等个等个等级级的分的分的分的分区，区，区，区，1 1级级最透明最透明最透明最透明东东京晴天的大气透明度逐月京晴天的大气透明度逐月京晴天的大气透明度逐月京晴天的大气透明度逐月值值反反应大气大气污染、水蒸气等染、水蒸气等颗粒粒对日射的衰减日射的衰减P=IL/I0=exp(-kL) 定定定定义义：8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 49IN = I0 P mm = L/L = 1/sin 大大大大 为什么太阳高度角什么太阳高度角接近接近0和和90时垂直垂直面面的日射量都小？的日射量都小？反反应日射日射强度到达度到达表面的路程大小表面的路程大小大气大气质量：量：m4.1影响室内热环境的物理因素4.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度1.大气透明度大气透明度104.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度 A A i i 90 AI IS,ZS,Z=I=IN Nsinsin IN90 N NSI IC,ZC,Z=I=IN Ncoscos coscos 墙体法体法线INcos iI I ,Z,Z= =I IN Ncos cos i iI0INI1LI02.太阳太阳辐射射强度度R直射直射辐射射11不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直射辐辐射射射射强强度度度度 R直射直射辐射射2.太阳太阳辐射射强度度12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, 倾斜面斜面 INcos i0.5 IS,S(1+cos )0.5 GIS(1-cos )水平面散射水平面散射水平面散射水平面散射强强度度度度I IS,SS,S(Berlage(Berlage公式公式公式公式) )：R散射散射辐射与射与总辐射射强度度 G地面平均日射反射率地面平均日射反射率水平面日射水平面日射水平面日射水平面日射总辐总辐射：射：射：射：垂直面日射垂直面日射垂直面日射垂直面日射总辐总辐射：射：射：射：2.太阳太阳辐射射强度度13水平面水平面水平面水平面总总日射日射日射日射辐辐射射射射强强度：度：度：度：北北纬40的的太太阳阳总辐射射量量按不同表面按不同表面(水平、垂直、水平、垂直、倾斜面斜面)计算算R总辐射射强度度例例4-1短波？短波？长波？波？144.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度3.大气大气长波波辐射射(Ia)与晚与晚间有效有效辐射射(Iy)指建筑表面向天指建筑表面向天空的有效空的有效辐射射指大气向建筑指大气向建筑表面的表面的辐射射大气向建筑表面的大气向建筑表面的辐射：射：Ia (地表地表)建筑表面向天空的建筑表面向天空的辐射：射：Id (地表地表) 建筑向天空的有效建筑向天空的有效辐射：射：IS,B 考考虑云云层(地表地表)建筑向天空的有效建筑向天空的有效辐射：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何白天可以忽略大气长波波辐射，晚射，晚间不可以？不可以？例例题4-2晚晚间有效有效辐射射15太阳直太阳直太阳直太阳直射射射射辐辐射射射射太空散太空散太空散太空散射射射射辐辐射射射射对对流流流流换热换热地面反射地面反射地面反射地面反射辐辐射射射射环环境境境境长长波波波波辐辐射射射射地面地面地面地面长长波波波波辐辐射射射射壁体得壁体得壁体得壁体得热热ISIZID非非透透明明体体外外表表面面接接受受热辐射射： 4.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度4.室外空气室外空气综合温度合温度大气大气大气大气长长波波波波辐辐射射射射IZIS建筑表面建筑表面建筑表面建筑表面接受接受接受接受辐辐射射射射16室外空气温度：室外空气温度：室外空气温度：室外空气温度：外表面接受的有效外表面接受的有效外表面接受的有效外表面接受的有效热辐热辐射：射：射：射： 外表面得外表面得外表面得外表面得热热：短波辐射长波辐射4.1.1 太阳太阳辐射与室外空气射与室外空气综合温度合温度Iy Id Ia4.室外空气室外空气综合温度合温度17t 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室外空气综合温度合温度6060！3535！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工程工程处理理：垂直面：Iy/w=0；水平面：Iy/w=3.54.0。4.室外空气室外空气综合温度合温度18导热导热特性：特性：特性：特性：100气体气体0.0060.6Air:0.029液体液体0.070.7Water:0.58建筑材料建筑材料0.33.5钢筋混凝土筋混凝土:1.5金属金属2.2240建筑建筑钢材材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： 600700kg/m3; ；耐；耐压强度：度：4kg/cm2要点要点要点要点: : 空隙率空隙率, air solidtwtnwwnn121.围护结围护结构构构构传导传导与与与与热对热对流流流流聚乙烯泡沫材料：0.044.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能表面表面表面表面热对热对流特性：流特性：流特性：流特性：表4-3w、n=f(v、t、热面形式)墙体导热系数，W/mK192.表面表面表面表面辐辐射特性：射特性：射特性：射特性：一般建筑内墙：0.820.93，铝箔0.050.20太阳集热器s，保温材料常贴铝箔 、 、墙墙体表面反射率、吸收率、透射率体表面反射率、吸收率、透射率体表面反射率、吸收率、透射率体表面反射率、吸收率、透射率（ =0：非透明体；1：半透明体） s 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：= 0.85-0.95s=0.65-0.80外界外界物体物体辐射响射响应特性特性对外外辐射特性射特性但C Cb b黑体黑体黑体黑体辐辐射系数射系数射系数射系数： 5.67 W/(m2K4)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 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能20工程上：工程上：工程上：工程上：=f（墙表面平整度，室外风速）=191923 W/(m23 W/(m2 2K)K)=f（墙表面平整度）8.72 W/(m8.72 W/(m2 2K) K) 对对流放流放流放流放热热系数：系数：系数：系数：辐辐射放射放射放射放热热系数：系数：系数：系数：以外墙为例：out辐射对流4.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能2.表面表面表面表面辐辐射特性：射特性：射特性：射特性：21吸(放)热导热放(吸)热3.稳稳定定定定传热传热量量量量计计算算算算流体与壁面流体与壁面对流流传热以外墙为例：壁面与壁面壁面与壁面辐射射传热以外墙为例：固体间导热传热并并联作用作用表面表面换热串串联作用作用并并联作用作用表面表面换热touttinoutWNin14.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体非透明体围护结构构的的热工性能工性能22K0、R0墙体总传热系数,总传热热阻R0=1/K0，Kf（墙体材质）GB50176-93民用建筑热工设计规范等twtn多多多多层层均均均均质墙质墙体体体体wn4.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能3.稳稳定定定定传热传热量量量量计计算算算算23封封封封闭闭空气空气空气空气间层间层： 导热、对流、辐射同时存在处处理方法：理方法：理方法：理方法：当量导热表4-7实体：体：dR传热 导热 对流流 总传热(对流流为主主)d空气空气间层：思考：思考：思考：思考：一般封闭间层内贴铝箔(小)以降低传热量,一般贴在高温侧避免结露,为什么？否则会使间层低温侧的温度进一步降低,增加结露的可能性,影响其保温性能.低温低温侧高温高温侧高高温温侧低低温温侧4.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能3.稳稳定定定定传热传热量量量量计计算算算算24组组合合合合墙墙体：体：体：体： （1）分分分分层层按等热流层分（2）确定确定确定确定组组合合合合层层并联处理成当量热阻由的面积加权推导（3）整个整个整个整个墙墙体按多体按多体按多体按多层层均均均均质质求解求解求解求解4.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能计算方法：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.稳稳定定定定传热传热量量量量计计算算算算No.1225 墙体蓄体蓄热性能性能 t（t）外表面瞬外表面瞬时得得热内表面放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0 0 0 0=室外综合空气温度波幅/内表面温度波幅延延延延迟迟特性：特性：特性：特性：延迟时间0 0 0 0=内表面温度波动相位延迟蓄蓄蓄蓄热热特性：特性：特性：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qn A0An =A0/An4.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能4.不不不不稳稳定定定定热热工特性工特性工特性工特性26材料的蓄材料的蓄材料的蓄材料的蓄热热系数系数系数系数反反应材料的蓄材料的蓄热特性。特性。表面温度波表面温度波动程度程度SS表面温度波表面温度波动蓄蓄热一般空气一般空气间层：S=0S=0材料材料材料材料层层衰减度衰减度衰减度衰减度材料内部温度衰减材料内部温度衰减规律律热热惰性指惰性指惰性指惰性指标标反抗温度波反抗温度波动的能力的能力S可蓄热D抗波动 D3.0：轻型型结构构 3.1D6.0：中型：中型结构构 D6.1：重型：重型结构构S参数均可通过半无穷大材料的不稳定传热计算4.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能4.不不不不稳稳定定定定热热工特性工特性工特性工特性27材料的蓄材料的蓄材料的蓄材料的蓄热热系数系数系数系数反反应材料的蓄材料的蓄热特性。某一匀特性。某一匀质半无限大壁体半无限大壁体一一侧受到受到谐波波热作用作用时,迎波面上接受的面迎波面上接受的面积热流量振幅与流量振幅与该表表面的温度振幅之比面的温度振幅之比.物理意物理意义：表面温度波幅：表面温度波幅为一度一度时，流入材料表面的最大，流入材料表面的最大热流密流密度。它反映材料在周期性度。它反映材料在周期性热作用下蓄作用下蓄热和放和放热的能力大小。的能力大小。通常希望通常希望围护结构的材料蓄构的材料蓄热系数要大些，系数要大些，这样当当热流有波流有波动时，可以减少可以减少围护结构内表面以及室内空气温度的波构内表面以及室内空气温度的波动。对于同于同样的表面温度，的表面温度，蓄蓄热系数大的材料，表面系数大的材料，表面换热较大。大。热热惰性指惰性指惰性指惰性指标标反抗温度波反抗温度波动的能力。材料的能力。材料层的的热惰性指惰性指惰性指惰性指标标是表是表是表是表示材料示材料示材料示材料层层受到波受到波受到波受到波动热动热的作用后，背波面上温度波的作用后，背波面上温度波的作用后，背波面上温度波的作用后，背波面上温度波动剧动剧烈程度的烈程度的烈程度的烈程度的一个指一个指一个指一个指标标，表明材料，表明材料，表明材料，表明材料层层抵抗温度波抵抗温度波抵抗温度波抵抗温度波动动的能力，其能力的大小与的能力，其能力的大小与的能力，其能力的大小与的能力，其能力的大小与墙墙体的蓄体的蓄体的蓄体的蓄热热能力有关，能力有关，能力有关，能力有关，围护结围护结构构构构热热容越大，蓄容越大，蓄容越大，蓄容越大，蓄热热能力就越大，能力就越大，能力就越大，能力就越大，反抗温度波反抗温度波动的能力就越大，因而温度波幅的衰减就越大，滞的能力就越大，因而温度波幅的衰减就越大，滞后的后的时间就越就越长。284.1.2 非透明体非透明体围护结构的构的热工性能工性能4.不不不不稳稳定定定定热热工特性工特性工特性工特性5.室外温度室外温度室外温度室外温度谐谐波波波波传传至平壁内表面至平壁内表面至平壁内表面至平壁内表面时时的的的的总总衰减度和衰减度和衰减度和衰减度和总总相位延相位延相位延相位延迟迟29波长/m穿透率/%可可见光光近近红外外线长波波红外外线 0.8玻璃对波长具有选择选择性性性性的透透透透过过特性特性特性特性：3m以下波长几乎全部透过，但却能阻隔3m以上的长波红外线辐射温室效温室效温室效温室效应应4.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体透明体围护结构的构的热工性能工性能1.光学特性光学特性光学特性光学特性304.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体透明体围护结构的构的热工性能工性能玻璃在界面上的反射反射反射反射、透透透透过过特性特性特性特性和内部的吸收特性：吸收特性：吸收特性：吸收特性：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单单程吸收百分比程吸收百分比程吸收百分比程吸收百分比，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 标准玻璃准玻璃K0.045玻璃玻璃/太阳下太阳下空气空气消光系数消光系数行程行程4.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体透明体围护结构的构的热工性能工性能1.光学特性光学特性光学特性光学特性324.1影响室内热环境的物理因素4.1.2 半半透明体透明体围护结构的构的热工性能工性能2.热热工特性工特性工特性工特性窗框（材料、各种窗框（材料、各种窗框（材料、各种窗框（材料、各种间间隔、断隔、断隔、断隔、断热热窗框等窗框等窗框等窗框等玻璃系玻璃系玻璃系玻璃系统统（单层单层、双、双、双、双层层、贴贴膜等）膜等）膜等）膜等）组合合结构构窗系窗系窗系窗系统统33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。多多多多层层：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 半半透明体透明体围护结构的构的热工性能工性能2.热热工特性工特性工特性工特性表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；玻璃玻璃层间：可充空气、氮、氩、氪等或有真空夹层；玻璃玻璃层数：数：单玻、双玻、三玻等；玻璃玻璃类别：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 半半半半透明体透明体围护结构的构的热工性能工性能2.热热工特性工特性工特性工特性35通通过窗窗进入室内的得入室内的得热：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/(m2K)6.211.912.37特定结构常用窗框材料的常用窗框材料的导热系数系数W/(mK)中空玻璃及其他中空玻璃及其他墙体材料的体材料的传热系数系数W/(m2K)材料厚度传热系数隔声量/dB普通中空玻璃3+6A+33.42530普通中空玻璃3+12A+33.03035三层中空玻璃3+12A+3+12A+32.13540混凝土墙1503.350砖墙2402.8双玻双玻热阻：阻：4.1.2 4.1.2 半半半半透明体透明体围护结构的构的热工性能工性能2.热热工特性工特性工特性工特性36 常常常常规规的送的送的送的送风风方式空方式空方式空方式空调调需要去除的是需要去除的是需要去除的是需要去除的是进进入到空气入到空气入到空气入到空气中的得中的得中的得中的得热热量。量。量。量。 冷冷冷冷辐辐射板空射板空射板空射板空调调需要去需要去需要去需要去除的除的除的除的热热量除了量除了量除了量除了进进入到空气入到空气入到空气入到空气中的中的中的中的热热量外，量外，量外，量外，还还包括包括包括包括贮贮存存存存在在在在热热表面上的表面上的表面上的表面上的热热量。量。量。量。4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得得热与与负荷的基本概念荷的基本概念 1.得得得得热热与与与与负负荷的定荷的定荷的定荷的定义义与构成与构成与构成与构成374.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得得热与与负荷的基本概念荷的基本概念 2.冷冷冷冷负负荷形成荷形成荷形成荷形成过过程程程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得得得热热潜潜潜潜热热显热显热对对流得流得流得流得热热辐辐射得射得射得射得热热 Q Q空空空空调调冷冷冷冷冻冻 设备设备房房房房间负间负荷荷荷荷得得得得热热：进入入建建筑筑的的总热量量，包包括括导热、对流流、辐射射、直直接接空空气气交交换/HG(n)/HG(n)空空空空调负调负荷：荷：荷：荷：维持持环境空境空调去除或加入的冷量或去除或加入的冷量或热量量/CL(n)/CL(n)除除除除热热量：量：量：量： 房房间非非稳定工况下定工况下实际由空由空调系系统除去的除去的热量量/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)压缩压缩机机机机功率功率功率功率除除除除热热量量量量（空（空调送送风方式）方式）与得与得热比比较有衰减和延有衰减和延迟38室内室内热源得源得热 室内室内热源源对流得流得热热源向空源向空调辐射板的射板的辐射射热源向壁面的源向壁面的辐射射室内室内热源得源得热分解：分解：4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得得热与与负荷的基本概念荷的基本概念 2.冷冷冷冷负负荷形成荷形成荷形成荷形成过过程程程程39冷冷冷冷负负荷荷荷荷 排除的排除的排除的排除的对对流流流流热热得得得得热热+潜潜潜潜热热+空气的空气的空气的空气的焓值焓值增增增增值值室内室内室内室内热热源源源源对对流得流得流得流得热热 壁面壁面壁面壁面对对流得流得流得流得热热潜潜潜潜热热 渗透得渗透得渗透得渗透得热热房房房房间间空气的空气的空气的空气的热热平衡关系平衡关系平衡关系平衡关系空空空空调调送送送送风风方式方式方式方式负负荷荷荷荷4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得得热与与负荷的基本概念荷的基本概念 2.冷冷冷冷负负荷形成荷形成荷形成荷形成过过程程程程稳定定时其量物理意其量物理意义?40q实际冷冷负荷荷(轻型型)实际冷冷负荷荷(中型中型)实际冷冷负荷荷(重型重型)西西向向瞬瞬时太太阳阳辐射射得得热设计冷冷负荷荷4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得得热与与负荷的基本概念荷的基本概念 3.建筑蓄建筑蓄建筑蓄建筑蓄热热特性特性特性特性对对冷冷冷冷负负荷的影响荷的影响荷的影响荷的影响谐波扰量阶跃扰量得得热量？量？蓄蓄热量？量？冷冷负荷？荷？除除热量？量？ 新概念新概念新概念新概念41的的的的发发展展展展过过程程程程当量温差法谐波分解法美/1946苏/50年代得得得得热热=负负荷荷荷荷反应系数法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得得得热热负负荷荷荷荷我国根据不同对象推荐采用：冬季冬季冬季冬季, ,内内内内围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷荷荷荷 外外外外围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷荷荷荷 室内冷室内冷室内冷室内冷负负荷荷荷荷 窗窗窗窗户户日射冷日射冷日射冷日射冷负负荷荷荷荷4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.1 得得热与与负荷的基本概念荷的基本概念 4.负负荷荷荷荷计计算方法与模算方法与模算方法与模算方法与模拟软拟软件件件件42 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： QKFT 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 应应用条件用条件用条件用条件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 稳定定计算方法算方法 43第三第三第三第三类边类边界条件：界条件：界条件：界条件：太太难求解了！求解了！非均匀板壁的不稳定传热:其中内表面其中内表面其中内表面其中内表面长长波波波波辐辐射：射：射：射： 1.1.积分分变换法基本原理法基本原理(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 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 441.1.积分分变换法基本原理法基本原理(2)(2)对对于常系数的于常系数的于常系数的于常系数的线线性偏微分方程，采用性偏微分方程，采用性偏微分方程，采用性偏微分方程，采用积积分分分分变换变换如如如如 傅立傅立傅立傅立叶叶叶叶变换变换 或或或或 拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯变换变换。积积分分分分变换变换的概念是把函数从的概念是把函数从的概念是把函数从的概念是把函数从一个域中移到另一个域中，在一个域中移到另一个域中，在一个域中移到另一个域中，在一个域中移到另一个域中，在这这个新的域中，函数呈个新的域中，函数呈个新的域中，函数呈个新的域中，函数呈现现较简单较简单的形式，因此可以求出解析解。然后再的形式，因此可以求出解析解。然后再的形式，因此可以求出解析解。然后再的形式，因此可以求出解析解。然后再对对求得的求得的求得的求得的变换变换后的方程解后的方程解后的方程解后的方程解进进行逆行逆行逆行逆变换变换，获获得最得最得最得最终终的解。的解。的解。的解。B B域：域：域：域：问题问题容易求解容易求解容易求解容易求解对对函数函数函数函数进进行行行行积积分分分分变换变换求解求解求解求解A A域：域：域：域：问题问题难难以求解以求解以求解以求解对对函数解函数解函数解函数解进进行行行行积积分逆分逆分逆分逆变换变换获获得解得解得解得解4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.3 4.2.3 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 如何如何选用？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45拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯变换变换的解的解的解的解形式：传递矩阵或s-传递函数传递传递函数函数函数函数问题问题的解的解的解的解1.1.积分分变换法基本原理法基本原理(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 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 系系统Input( )Output( )46叠加单元扰量 扰量单元扰量响应响应分解拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯变换变换：热传递过程是线性定常系统傅立叶傅立叶傅立叶傅立叶变换变换：扰量周期变化Z Z变换变换：扰量非规则变化扰量扰量Input()室外参数三角波分解谐谐波反波反波反波反应应法法法法叠加条件：叠加条件：线性定常系性定常系统传递函数冷冷冷冷负负荷荷荷荷系系系系数数数数法法法法1.1.积分分变换法基本原理法基本原理(4)(4)47谐谐波反波反波反波反应应法：法：法：法：n任何一任何一连续可可导曲曲线均可分解均可分解为正正( (余余) )弦波之和。弦波之和。把外把外扰分解分解为余弦波，分余弦波，分别求出每个正求出每个正( (余余) )弦波弦波外外扰的室内响的室内响应，并，并进行叠加。行叠加。典型典型扰量量输入：室外空气温度，入：室外空气温度，输出：室内壁温出：室内壁温反反反反应应系数法系数法系数法系数法( (冷冷冷冷负负荷系数法荷系数法荷系数法荷系数法) )：n任何任何连续曲曲线均可离散均可离散为脉冲波之和。将外脉冲波之和。将外扰分分解解为脉冲，分脉冲，分别求得脉冲外求得脉冲外扰的室内响的室内响应，再，再进行叠加行叠加获得室内得室内负荷。荷。n对应离散系离散系统，拉普拉斯，拉普拉斯变换转化化为Z Z变换典型典型扰量量输入：室内入：室内热源得源得热，输出：室内出：室内负荷荷1.1.积分分变换法基本原理法基本原理(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 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 48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围护结构构对n阶综综合合合合温温温温度度度度扰量量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相位延位延迟时间，定，定义：对于于谐波叠加的室外波叠加的室外(综合合)空气温度：空气温度：如用振幅表示：如用振幅表示：2.2.谐波反波反应法法(3)(3)多多阶谐波波4.2.3 4.2.3 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 49壁面得壁面得热分解：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Qcond2.2.谐波反波反应法法(4)(4)得得热负荷的荷的过程程4.2.3 4.2.3 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 50双向双向双向双向( (谐谐波波波波) )变变化化化化叠加叠加叠加叠加计计算算算算稳定传热：tz,p 、tn,pqn,p=K（tz,ptn,p） qn()=+qn,p+qn1 ( ) + qn2 ( ) tn=C,仅tz()作用:tz()n()qn1( )tz=C,仅tn()作用:tn()n()qn2( )外表面瞬外表面瞬时得得热：内表面瞬内表面瞬时放放热：取得n、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）。（传入室内的得入室内的得热量）量）2.2.谐波反波反应法法(4)(4)得得热计算算4.2.3 4.2.3 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 512.2.谐波反波反应法法(5)(5)负荷荷计算算室外空气室外空气室外空气室外空气综综合温度合温度合温度合温度扰扰量量量量房房房房间间得得得得热热房房房房间间负负荷荷荷荷墙体衰体衰减延减延迟房房间衰衰减延减延迟 n、 n n、 nNo.1452外表面太阳吸收系数房间的衰减与延迟负负荷温差荷温差荷温差荷温差 n, n 冷冷冷冷负负荷温度荷温度荷温度荷温度2.2.谐波反波反应法法(6)(6)工程工程简便便计算方法算方法4.2.3 4.2.3 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 n, n 53软件名件名功能负荷计算方法条件DOE-2（美）全年逐全年逐全年逐全年逐时时能耗模能耗模能耗模能耗模拟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、设备设备系系系系统统能耗能耗能耗能耗热平衡法恒物性DeST(中)建筑、建筑、建筑、建筑、设备设备系系系系统统能耗能耗能耗能耗状态空间法恒物性 其他还有：BLAST （美） 、NBSLD （美） 计计算机模算机模算机模算机模拟拟分析分析分析分析软软件概况件概况件概况件概况4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.3 4.2.3 非透明体非透明体非透明体非透明体围护结围护结构冷构冷构冷构冷负负荷及荷及荷及荷及谐谐波反波反波反波反应应系数法系数法系数法系数法 54 DOE-2 (Design ofExperience)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建筑全年逐建筑全年逐建筑全年逐时时能耗模能耗模能耗模能耗模拟拟软件，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10002500家，遍及40多个国家。其中冷热负荷模拟部分采用的是反反反反应应系数法系数法系数法系数法，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。 EnergyPlus EnergyPlus美国LBNL 90年代开发的商用、教学研究用的建筑建筑建筑建筑热热、光模、光模、光模、光模拟拟系系统软件。采用的是传传递递函数法函数法函数法函数法（反应系数法）。计计算机模算机模算机模算机模拟拟分析分析分析分析软软件概况件概况件概况件概况55 ESP-r ESP-r (EnergySimulationProgramforResearch) ESP(ESP-r)是由英国Strathclyde大学的能量系统研究组19771984年间开发的建筑建筑建筑建筑环环境与境与境与境与设备设备系系系系统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性化，因此可模可模可模可模拟拟具有非非非非线线性部件性部件性部件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-conditioningandSanitayEngineeringProgram) 日本1971开发，采用热热平衡方法平衡方法平衡方法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计计算机模算机模算机模算机模拟拟分析分析分析分析软软件概况件概况件概况件概况56 DeST DeST (DesignersSimulationToolkit)n 90年代清华大学开发的建筑建筑建筑建筑与HVACHVAC系系系系统统分析分析分析分析和辅辅助助助助设计软设计软件件件件。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状状状状态态空空空空间间法法法法的求解是在空空间上上进行离散离散，在时间上上保持连续。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，因此可可可可处处理多房理多房理多房理多房间间问题。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，不能不能不能不能处处理理理理相变墙体材料、变表面换热系数、变物性等非线性问题。z分分阶段段计计算机模算机模算机模算机模拟拟分析分析分析分析软软件概况件概况件概况件概况57日射得热温差传热得热得得得得热热分析：分析：分析：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 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法1.1.半透明体半透明体围护结构得构得热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=I58定定定定义义：日射得：日射得：日射得：日射得热热因数因数因数因数处处理方法：理方法：理方法：理方法：先解标标准玻璃准玻璃准玻璃准玻璃得热，其他玻璃其他玻璃其他玻璃其他玻璃则则采用修正系数采用修正系数采用修正系数采用修正系数1.1.半透明体半透明体围护结构得构得热工程工程工程工程处处理：理：理：理：定定定定义标义标准玻璃准玻璃准玻璃准玻璃标标准玻璃：准玻璃：准玻璃：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标准玻璃日射得准玻璃日射得热日射得热因数Ds59吸吸热玻璃：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。吸吸热玻璃玻璃与反射玻璃比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 31.439.539.536.836.8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吸热玻璃玻璃反射玻璃反射玻璃0.8650.060.0510.1110.0240.8890.0750.150.450.310.090.400.600.460.300.100.320.380.220.600.404.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法2.2.玻璃面玻璃面发展及其展及其节能特性能特性60low-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 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法2.2.玻璃面玻璃面发展及其展及其节能特性能特性614.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法2.2.玻璃面玻璃面发展及其展及其节能特性能特性可可见光光冬季型冬季型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 吸吸热玻璃玻璃 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透透透过过率率率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年代盛行节节能能能能玻璃。玻璃。玻璃。玻璃。夏季夏季东西向西向6270703030透透透透过过：100100打开的窗打开的窗打开的窗打开的窗户户仅仅内窗帘内窗帘内窗帘内窗帘1919对对流：流：流：流：4 4透透透透过过：777781816mm6mm6mm6mm普玻普玻普玻普玻透透透透过过：1919对对流：流：流：流：3232反射：反射：反射：反射：49495151反射反射反射反射对对流流流流6mm+6mm+6mm+6mm+内百叶内百叶内百叶内百叶8282对对流：流：流：流：8 8透透透透过过：10101818反射反射反射反射对对流流流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的的的的日日日日射射射射得得得得热热比比比比较较3.3.降低通降低通过玻璃玻璃门窗窗传入室内入室内热量的措施量的措施4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法63有效面有效面积系数系数地点修正系数地点修正系数3.3.降低通降低通过玻璃玻璃门窗窗传入室内入室内热量的措施量的措施4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法玻璃的遮阳系数玻璃的遮阳系数(遮遮挡系数系数)窗窗户的遮阳系数的遮阳系数窗窗户面面积例例4-8、例、例4-9不同措施的日不同措施的日射得射得热窗玻璃的窗玻璃的遮阳系数遮阳系数窗窗户得得热643.3.降低通降低通过玻璃玻璃门窗窗传入室内入室内热量的措施量的措施4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法通通通通风风窗、双窗、双窗、双窗、双层层通通通通风风玻璃幕玻璃幕玻璃幕玻璃幕墙墙 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 式吸吸吸吸热热后后后后产产生生生生烟囱效烟囱效烟囱效烟囱效应应自然自然自然自然机械机械机械机械通通通通风风排排排排热热改善窗改善窗改善窗改善窗际际微微微微环环境境境境原理：原理：原理：原理：节节能能能能65通通风双双层玻璃玻璃窗，内窗，内置百置百页呼吸式玻璃幕呼吸式玻璃幕墙：66a)外立面 b)通风换气层图4-29 双层通风玻璃幕墙3.3.降低通降低通过玻璃玻璃门窗窗传入室内入室内热量的措施量的措施双双双双层层通通通通风风玻璃幕玻璃幕玻璃幕玻璃幕墙墙 674.4.半透明体半透明体围护结构构负荷荷计算方法算方法4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法扰扰量量量量得得得得热热得得得得热热扰扰量量量量负负荷荷荷荷 传导负传导负荷荷荷荷 日射日射日射日射负负荷荷荷荷 经过了什么部件被衰减和延了什么部件被衰减和延迟了了? ? 68负负荷温差：荷温差：荷温差：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？玻璃窗日射冷玻璃窗日射冷玻璃窗日射冷玻璃窗日射冷负负荷荷荷荷玻璃窗玻璃窗玻璃窗玻璃窗传导传导冷冷冷冷负负荷荷荷荷n, n 3.3.降低通降低通过玻璃玻璃门窗窗传入室内入室内热量的措施量的措施4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法工程工程处理：理：日射日射日射日射负负荷荷荷荷强强度度度度=日射得日射得日射得日射得热热日射日射日射日射负负荷系数荷系数荷系数荷系数 n, n 69处理方式：理方式：太阳辐射中不考虑直射辐射。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。阴影面阴影面积：可由几何关系求解。空空调得得热计算：算：按最不利最不利最不利最不利情况计算，不考不考不考不考虑虑因阴影面而引起的得热减少。3.3.降低通降低通过玻璃玻璃门窗窗传入室内入室内热量的措施量的措施4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.4 4.2.4 半透明体半透明体半透明体半透明体围护结围护结构得构得构得构得热热与与与与负负荷及其荷及其荷及其荷及其节节能方法能方法能方法能方法外遮阳阴影面外遮阳阴影面处理理701.1.冷冷负荷系数法荷系数法原理原理4.2.5 4.2.5 冷冷冷冷负负荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内负负荷荷荷荷室内室内热源源简化基本思想：化基本思想： 扰量量系数系数室内室内室内室内热热源源源源设备设备：冷冷冷冷负负荷系数荷系数荷系数荷系数HG( 0)内内热源散源散热量量 - - 0 0 热源开始散源开始散热至至计算算时刻刻C CLQLQ( ( - - 0 0)冷冷负荷系数荷系数负荷荷强度系数，它与开始使用度系数，它与开始使用时间和和连续使用使用时间有关，与建筑有关，与建筑热特性有关。特性有关。71冷冷冷冷负负荷系数求解原理荷系数求解原理荷系数求解原理荷系数求解原理图图（照明（照明负荷）荷）13579 11 13 15 17 19第第第第1 1小小小小时时第第第第2 2小小小小时时第第第第3 3小小小小时时第第第第4 4小小小小时时时刻/h00.20.40.60.81135791113使用使用使用使用时时数数数数=1h=1h=1h=1h得得得得热热：扰扰量量量量负负荷：响荷：响荷：响荷：响应应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小小小小时时第第第第2 2小小小小时时时刻/h负负荷荷荷荷q2.2.冷冷负荷系数的荷系数的简便便计算算4.2.5 4.2.5 冷冷冷冷负负荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内负负荷荷荷荷72 QTZ00T图4-31周期性阶跃扰量作用示意L2.2.冷冷负荷系数的荷系数的简便便计算算4.2.5 4.2.5 冷冷冷冷负负荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内负负荷荷荷荷q73 计算基数：算基数：输入功率入功率N（电动设备安装功率）安装功率）/kW注意注意注意注意计计算算算算时应时应考考考考虑虑： n n1 1利用系数利用系数(最大最大实耗功率与安装功率之比耗功率与安装功率之比) ； n n2 2同同时使用系数；使用系数； n n3 3负荷系数荷系数(实耗功率与最大耗功率与最大实耗功率耗功率之比之比) ； n n4 4有局部排有局部排风时应考考虑排排风带走走热量的系数。量的系数。室内室内室外室外得得热热能能机械能机械能功功率率热能能判判别主要常主要常见设备有有电热设备、电动设备/考考虑电动机效率机效率工工艺设备电动机机得得热计算式算式/W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/ 电热设备室内室内Q=1000n1n2n3n4N3.3.室内室内负荷荷4.2.5 4.2.5 冷冷冷冷负负荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内负负荷荷荷荷设备得得热与与负荷荷74人体显热潜热辐射热对流热对流热吸收热负负荷荷荷荷水分蒸发：水分水分温度湿度得得得得热热3.3.室内室内负荷荷4.2.5 4.2.5 冷冷冷冷负负荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内负负荷荷荷荷人体得人体得热与与负荷荷例例4-1075谐波反波反应法的法的简化算法与冷化算法与冷负荷系数法形式一致。荷系数法形式一致。不能分析不能分析变物性的材料如相物性的材料如相变材料制成的材料制成的围护结构构热过程。程。只是在一定程度上反只是在一定程度上反应了得了得热和冷和冷负荷之荷之间的区的区别，对辐射的影响作了很多射的影响作了很多简化：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如果房间与与简化假定相差化假定相差较远，则结果的果的误差差较大，大，如内表面温度差如内表面温度差别大、房大、房间形状不形状不规则、室内空气控、室内空气控制温度随制温度随时间变化等。化等。4.4.积分分变换法法/ /两种两种积分分变换法法总结4.2.5 4.2.5 冷冷冷冷负负荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内荷系数法与室内负负荷荷荷荷76夏季：室内外温差小，夏季：室内外温差小，夏季：室内外温差小，夏季：室内外温差小，风压风压是主要是主要是主要是主要动动力力力力冬季：室内外温差大，冬季：室内外温差大，冬季：室内外温差大，冬季：室内外温差大，热压热压作用往往作用往往作用往往作用往往强强于于于于风压风压，造成底造成底造成底造成底层层房房房房间热负间热负荷偏大。因此冬季冷荷偏大。因此冬季冷荷偏大。因此冬季冷荷偏大。因此冬季冷风风渗透渗透渗透渗透往往不可忽略。往往不可忽略。往往不可忽略。往往不可忽略。理理理理论论求解方法：网求解方法：网求解方法：网求解方法：网络络平衡法，数平衡法，数平衡法，数平衡法，数值值求解求解求解求解网网络平衡法原理：平衡法原理： 工程工程工程工程应应用：用：用：用：压压差法、差法、差法、差法、缝缝隙法、隙法、隙法、隙法、换换气次数法气次数法气次数法气次数法 节点平衡：Gi0 回路压力平衡：P0通通风渗透得渗透得热 = = 室内外室内外焓差差 渗透渗透风量量负荷荷为什么？什么？计算关算关键？4.2房间冷负荷的形成及其计算方法概述4.2.6 通通风渗透渗透负荷荷77指数指数 孔口出流孔口出流孔口出流孔口出流 渗流渗流(流道流道细小小) 门门窗渗透窗渗透窗渗透窗渗透n0.511/1.5风压风压正正正正压压空空空空调调热压热压下部渗入下部渗入上部渗出上部渗出高高高高层层建筑建筑建筑建筑夏季夏季冬季冬季负压渗入渗入正正压渗出渗出负压负压空空空空调调迎迎风面渗入面渗入被被风面渗出面渗出气密性气密性室外室外风速速压差法差法缝隙法隙法换气次数法气次数法压压差差差差高大空高大空高大空高大空间间自然通自然通风流量平衡流量平衡网网络法法La=klal=f (室外室外风速速,门窗窗结构构,门窗窗缝隙隙长度）度）La=nV=f（换气次数，室容气次数，室容积）第第三三章章视情况考情况考虑一般考一般考虑渗透动力起因起因起因起因现现象象象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 通通风渗透渗透负荷荷计算方法分析算方法分析78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。湿表面散湿量：教材式(4-121)式中：式中： P水表面温度下的水表面温度下的饱和空气的和空气的 水蒸水蒸 汽分汽分压力力 P空气中的水蒸汽分空气中的水蒸汽分压力力 B当地当地实际大气大气压； F水表面蒸水表面蒸发面面积； 蒸蒸发系数；系数； = 0+13.07108v 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79(1)湿表面散湿量：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（2 2）若蒸）若蒸发过程是一个程是一个绝热过程，程， 则室内的室内的总得得热量并没有增加。空气向水量并没有增加。空气向水传递的的热量量为 Q= Q= F F（t tr rt trsrs） 式中：式中：t tr r、t trs rs 分分别为空气干球温度、湿球温度空气干球温度、湿球温度 这些些热量全部用于水分的蒸量全部用于水分的蒸发，湿地面的散湿量，湿地面的散湿量为： W=Q/r W=Q/r 式中，式中，rr水的汽化潜水的汽化潜热，2450kJ/kg2450kJ/kg； W=0.006(t W=0.006(tr rt trsrs)F kg/h)F kg/h80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。湿表面湿表面功率为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冷冷负荷：荷：蒸汽潜热，一般蒸汽的显热不考虑湿湿负荷：荷：蒸汽量自然蒸发湿湿负荷：荷：式(4-121)蒸汽源蒸汽源冷冷负荷：荷：根据设备散热方式，由N确定湿湿负荷：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81围护结围护结构构构构传传湿与湿与湿与湿与传热传热具有具有具有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( (湿湿湿湿负负荷荷荷荷) )为为：4.3室内湿环境的形成4.3.2 墙体体传湿及湿及计算算82每每每每层层界面上温度：界面上温度：界面上温度：界面上温度：每每每每层层界面上水蒸汽分界面上水蒸汽分界面上水蒸汽分界面上水蒸汽分压压力：力：力：力：4.3.2 墙体体传湿及湿及计算算在在稳定条件下从定条件下从围护结构内表构内表面算起，面算起，1.1.计算第算第n n层材料材料层外表面的温外表面的温度。度。2.2.由由计算出的温度算出的温度查表表对应出出第第n n层材料材料层的的饱和和压力。力。3.3.计算在算在稳定条件下从定条件下从围护结构内表面算起，第构内表面算起，第n n层材料材料层外表面的水蒸汽分外表面的水蒸汽分压力。力。4.4.如如图：作出：作出饱和水蒸气和水蒸气压力力和和实际水蒸气水蒸气压力曲力曲线。83每每每每层层界面上温度：界面上温度：界面上温度：界面上温度：每每每每层层界面上水蒸汽分界面上水蒸汽分界面上水蒸汽分界面上水蒸汽分压压力：力：力：力：导热系数大系数大温降小温降小 渗透系数大渗透系数大分分压力降小力降小ab t(x) Pbt(x)= Pb(x) p(x)冷凝？va vbpwPb水汽方向CBApntwPbtn水汽方向ACB4.3室内湿环境的形成4.3.2 墙体体传湿及湿及计算算84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：方法：使建筑物表面(表面结露)、各层(内部结露)1) 调整各材料整各材料层顺序；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) 设置置隔隔汽汽层；布置原则：“进进难难易易易易出出出出”见图（水汽（水汽侧）内隔汽）内隔汽层保温保温层外外采暖房间？冷库？3) 设置通置通风间层或泄汽沟道或泄汽沟道消除消除围护结构内部冷凝的方法构内部冷凝的方法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 围护结构构结露及其防治露及其防治例4-11va vbpwPb水汽方向CBApn大大Rv材料材料85 人体人体对热湿湿环境的反境的反应教材第四章内容教材第四章内容86S0S0S=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 热湿湿环境中的人体生理学基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蓄热1587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下丘脑部位部位处皮肤温度皮肤温度易易测的代表温度的代表温度表表4-38直直肠温度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 热湿湿环境中的人体生理学基境中的人体生理学基础88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 热湿湿环境中的人体生理学基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： 33.3?89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主观心理描述心理描述客客观生理反生理反应客客观生理反生理反应 冷冷冷冷热热感受系感受系感受系感受系统统4.4.1 4.4.1 热湿湿环境中的人体生理学基境中的人体生理学基础2.2.人体人体热感受系感受系统问题问题：为为什么人什么人什么人什么人对对冷更敏感？冷更敏感？冷更敏感？冷更敏感？冷感受器与冷感受器与冷感受器与冷感受器与热热感受器在皮肤中感受器在皮肤中感受器在皮肤中感受器在皮肤中的分布密度不同的分布密度不同的分布密度不同的分布密度不同, ,冷感受器的冷感受器的冷感受器的冷感受器的数目多于数目多于数目多于数目多于热热感受器感受器感受器感受器90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区区区别别：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体温体温体温调调节节系系系系统统可以将人体可以将人体可以将人体可以将人体的核心温度的核心温度的核心温度的核心温度维维持在持在持在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较窄的范窄的范窄的范窄的范围围内内内内比较核心温度与设定值偏差生理反应=f(M)=f(活活动量量)静止静止:36.8;步行步行:37.4 ；慢跑慢跑:37.9;剧烈运烈运动:39.5 ; 自自自自调节调节控制系控制系控制系控制系统统4.4.1 4.4.1 热湿湿环境中的人体生理学基境中的人体生理学基础3.3.人体的体温自人体的体温自调节控制系控制系统91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。定定定定义义：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” ”的定的定的定的定义义：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 热湿湿环境中的人体心理学基境中的人体心理学基础几个概念几个概念92皮肤温度皮肤温度变化率化率对冷冷/ /热阈的作用的作用敏感敏感区敏感敏感区迟钝区区420-1冷冷热感感觉阈皮肤温度皮肤温度变化率化率/ /s温度温度变化率化率对冷冷阈和暖和暖阈的作用的作用1.1.热感感觉4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿湿环境中的人体心理学基境中的人体心理学基础93实线暖阈、凉阈虚线感觉变化阈皮肤感皮肤感皮肤感皮肤感觉觉与适与适与适与适应应温度以及温度以及温度以及温度以及变变化量之化量之化量之化量之间间的关系的关系的关系的关系这这种感种感种感种感觉觉有皮肤冷有皮肤冷有皮肤冷有皮肤冷热热感的适感的适感的适感的适应应性决定的性决定的性决定的性决定的适适应温度的温度的变化化/K适适应温度温度/问题问题：环境温度30时，在什么情况下感觉暖？问题问题：环境温度36时，在什么情况下感觉凉？1.1.热感感觉4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿湿环境中的人体心理学基境中的人体心理学基础94一只手一只手一只手一只手浸入浸入浸入浸入热热水后的疼水后的疼水后的疼水后的疼痛痛痛痛强强度度度度问题问题：浸在45的水中，感到疼痛的时间约多少？水温（）时间（s）疼疼痛痛强度度痛痛阈18s后疼痛消失48474645431.1.热感感觉4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿湿环境中的人体心理学基境中的人体心理学基础描述人描述人对热刺刺激的反激的反应952.2.热舒适舒适4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿湿环境中的人体心理学基境中的人体心理学基础当人当人获得一个快得一个快感的刺激感的刺激时是舒是舒服的，但此服的，但此时可可能能热感感觉可能是可能是中性的甚至是非中性的甚至是非中心的中心的同同样的手温有的手温有时感到舒适有感到舒适有时感感到不舒适，到不舒适，说明明了什么？了什么？96冷感冷感冷感冷感觉觉一般情况取决于平均皮肤温度；一般情况取决于平均皮肤温度；热热感感感感觉觉最初取决于皮肤温度，而后取决于深部体温；最初取决于皮肤温度，而后取决于深部体温；热热舒适感舒适感舒适感舒适感是人体自身通是人体自身通过热平衡和感平衡和感觉到的到的环境状况境状况并并综合起来合起来获得是否舒适的感得是否舒适的感觉,由生理和心理由生理和心理综合决合决定定.2.2.热舒适舒适4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.2 热湿湿环境中的人体心理学基境中的人体心理学基础标度表4-4097人体蓄人体蓄热率率人体能量人体能量代代谢率率人体人体产热率率与室内相对湿度 有关与活活活活动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: :环环境境境境(t,(t, ,v,v,t tr r) )衣着衣着衣着衣着活活活活动动量量量量与表面温度t tr r 有关人体所作人体所作机械功机械功人体与人体与环境境辐射射换热率率人体与人体与环境境对流流换热率率人体蒸人体蒸发散散热率率与室温、气流风速有关热平衡方程平衡方程4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述98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：人体按正常比例散人体按正常比例散热对流散流散热/总散散热辐射散射散热/总散散热呼吸、无感呼吸、无感觉蒸蒸发散散热/总散散热2530%4550%2530%当当S=0时：将前述各散热量计算式代入方程式，可以得到如下公式，即人体蓄热量S取决于6个因素的定量描述：P.O.FangerP.O.Fanger热热舒适方程舒适方程舒适方程舒适方程人体正常的人体正常的散散热范范围：热舒适方程舒适方程4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述99蓄蓄热量不同量不同时的生理的生理现象象4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述S0：体温升高，体温升高，40时人出汗停止；人出汗停止；43.5 时人死亡。人死亡。S0:体温降低，人体体温降低，人体颤抖；抖；34时，肌肉适，肌肉适应，停止，停止颤抖；抖；28时，呼吸停止，人死亡。，呼吸停止，人死亡。100产能量能量(代代代代谢谢率率率率)进进食食食食体内化学反应等客客客客观观因素因素因素因素: :活动强度/ /环境/ /性别/ /年龄/ /进食后时间长短/ /等主主主主观观因素因素因素因素: :神经紧张程度等作机械功作机械功皮肤/服装/呼吸热交交换环环境境境境热平衡平衡与无生命物质能量平衡的主要区别单单位位位位 metmet：1 met = 58.2 W/m1 met = 58.2 W/m2 2，即成年男子静坐即成年男子静坐时的代的代谢率。率。成年男子成年男子BMR：46 W/m2 /0.8metBMR变化范化范围：1015。超超过20为病病态。影响影响影响影响因素因素因素因素基基基基础础代代代代谢谢率率率率/BMR /BMR 维持生命所需最低持生命所需最低产能能用于比用于比较不同条不同条件件时的代的代谢率率 / / 早餐前清醒静卧半小早餐前清醒静卧半小时,室温室温为1825测得得1.人体能量代人体能量代人体能量代人体能量代谢谢率率率率MM4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述研究方法研究方法研究方法研究方法1011.人体能量代人体能量代人体能量代人体能量代谢谢率率率率MMM = f (耗氧量、耗氧量、CO2排放量排放量) = f (活活动量量)1met1met0.83km/h2.03.08.05km/h10km/h1.4一般室内运一般室内运一般室内运一般室内运动动代代代代谢谢率多在率多在率多在率多在5 met 5 met 以下以下以下以下 肌肉活肌肉活肌肉活肌肉活动强动强度度度度对对代代代代谢谢率起决定性的影响率起决定性的影响率起决定性的影响率起决定性的影响表表4-42式式4-1344.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述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1.51.8m2；102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M计算空调负荷计算时：取0，即：W0偏安全计算2.人体所作的机械功人体所作的机械功人体所作的机械功人体所作的机械功WW4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述 0.2103呼吸呼吸呼吸呼吸显热显热散散散散热热：皮肤汗液蒸皮肤汗液蒸皮肤汗液蒸皮肤汗液蒸发发散散散散热热：皮肤湿皮肤湿皮肤湿皮肤湿扩扩散散散散散散散散热热：呼吸潜呼吸潜呼吸潜呼吸潜热热散散散散热热；人体平均皮肤温度：人体平均皮肤温度：人体平均皮肤温度：人体平均皮肤温度：皮肤呼吸3.人体人体人体人体总总蒸蒸蒸蒸发发散散散散热热量量量量E E4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述104人体表面人体表面发射率，灰体且射率，灰体且长波波辐射射时等于吸收率等于吸收率 f eff 人体有效人体有效辐射面射面积修正系数，考修正系数，考虑不同姿不同姿势的修正的修正斯蒂芬斯蒂芬-玻玻尔兹曼常数曼常数5.6710-8W/m2K4tcl 衣服外表面温度：衣服外表面温度： 0.8 0.4 0.70.8 0.4 0.70.78 0.78 0.720.72 0.7 0.74.人体外表面与外界的人体外表面与外界的人体外表面与外界的人体外表面与外界的辐辐射射射射换热换热量量量量R R4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述105tcl 可以通可以通过联立求解立求解5.人体外表面与周人体外表面与周人体外表面与周人体外表面与周围环围环境空气的境空气的境空气的境空气的对对流流流流换热换热量量量量C C4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述fcl人体服装面积系数，它是着装后实际表面积Acl与人体裸身表面积AD之比，即：对对流流流流换热换热106当S=0人体达到热平衡时有：4.4热湿环境中的人体生理学和心理学基础4.4.3 人体人体热平衡方程以及平衡方程以及热舒适性描述舒适性描述舒适性方程及其影响因素舒适性方程及其影响因素舒适性方程及其影响因素舒适性方程及其影响因素 M、W、ta、Pa、 mrt、fcl、tcl、 cl。 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 、 M M、 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：107S= (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 ) 皮肤皮肤扩散蒸散蒸发散散热 汗液蒸汗液蒸发散散热 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 对流散流散热 辐射散射散热 =TL=S S=(=(M - WM - W) ) ( (E E C C R R) = 0) = 0 呼吸潜呼吸潜热呼吸呼吸显热散散热达到达到热平衡平衡时4.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素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：客观物理量物理量感感觉主主观定量定量P PMMV V热热感感感感觉觉标标尺尺尺尺+3+3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4-434-43108PMVPPD通过满意度描述由大量试验获得PMVPMV指指指指标标只代表了同一只代表了同一只代表了同一只代表了同一环环境境境境下下下下绝绝大多数人的感大多数人的感大多数人的感大多数人的感觉觉，不能，不能，不能，不能代表所有个人的感代表所有个人的感代表所有个人的感代表所有个人的感觉觉。PPDPPD是通是通是通是通过过概率分析确定某概率分析确定某概率分析确定某概率分析确定某环环境条件下人群不境条件下人群不境条件下人群不境条件下人群不满满意的百意的百意的百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 PMVPMV0 0，仍然有仍然有仍然有仍然有5 5的人不的人不的人不的人不满满意。意。意。意。PMV PMV PPDPPD4.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素及其影响因素1094.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素及其影响因素1.环环境参数境参数境参数境参数环境参数境参数活活动量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 2228 4065 0.3m/s冬季 1824 3060 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采暖通风与空气与空气调节设计规范范 GB 50019-2003： 110一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指指标及其影响因素及其影响因素1.环环境参数境参数境参数境参数平均辐射温度 mrt mrtMeanRadiationTemperature111温度计温包涂黑的薄壁铜球软木塞环境空境空气温度气温度150mm黑球温度tg风速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指指标及其影响因素及其影响因素1.环环境参数境参数境参数境参数平均辐射温度 mrt112单位1clo1clo为静坐、ta=21、v0.05m/s、50%时舒适所需衣服热阻。1clo1clo= 0.155m= 0.155m2 2K/W (K/W (衬衬衣衣衣衣+ +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指指标及其影响因素及其影响因素2. 2. 2. 2. 服装服装服装服装热热阻阻阻阻I I I Iclclclcl定量113特性 步速3.7km/h1clo0.48clo前述前述前述前述I Icl cl一般指一般指一般指一般指显热热显热热阻阻阻阻运运运运动时动时：人运人运动时由于人体与空气之由于人体与空气之间存在相存在相对流速，会降低服装的流速，会降低服装的热阻。阻。 Icl = 0.504 Icl + 0.00281Vwalk 0.24坐姿坐姿坐姿坐姿热热阻：阻：阻：阻：椅子椅子给人增加人增加0.15 clo以下的以下的热阻阻 Icl = 7.48 10 5 CSAC 0.1湿湿湿湿润润服装服装服装服装热热阻：阻：阻：阻：服装被汗湿服装被汗湿 润后后热阻会下降，阻会下降，显热换热加加强，又增加，又增加了潜了潜热换热，故，故总传热系数增加，系数增加，总热阻阻下降，下降，详见表表4-46。4.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素及其影响因素2. 2. 2. 2. 服装服装服装服装热热阻阻阻阻I I I Iclclclcl16114PMV-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：PMV11(PPD27%)满意（被“采暖通风与空气调节设计规范” GB 50019-2003引用） ISO7330： PMV0.50.5（PPD10%）舒适4.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素及其影响因素3. 3. 3. 3. 热热舒适状舒适状舒适状舒适状态态下各影响因素之下各影响因素之下各影响因素之下各影响因素之间间的关的关的关的关联联PMV-PPD特性特性1154.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素及其影响因素3. 3. 3. 3. 热热舒适状舒适状舒适状舒适状态态下各影响因素之下各影响因素之下各影响因素之下各影响因素之间间的关的关的关的关联联应用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。1164.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素及其影响因素4. 4. 4. 4. 热热舒适性的舒适性的舒适性的舒适性的简简便确定便确定便确定便确定操作温度操作温度to /OT：综合合环境空气温度与平均境空气温度与平均辐射射温度温度对人体的影响人体的影响ta, a, va, mrt, M, Icltop, a, va, M, Icl可可测va，m/s0.20.20.6 0.61.0A0.50.60.7英国英国的特的特许许建筑建筑设备设备工程工程师师学会学会(CIBS)1978年年推荐指推荐指标标。低。低风风速下速下为为： top=0.5 (ta+ mrt)117A 年年年年龄龄：老年人比年：老年人比年：老年人比年：老年人比年轻轻人更喜人更喜人更喜人更喜欢热环欢热环境境境境吗吗？ 不是，只是老年人活不是，只是老年人活动量小。量小。A性性性性别别：女性比男性更喜：女性比男性更喜：女性比男性更喜：女性比男性更喜欢热环欢热环境境境境吗吗？ 不是，只是女性喜不是，只是女性喜欢穿穿较轻薄的衣服。薄的衣服。A人种：非洲人比北欧人喜人种：非洲人比北欧人喜人种：非洲人比北欧人喜人种：非洲人比北欧人喜欢热环欢热环境境境境吗吗？热舒适感舒适感觉一一样，只是，只是热带人人对热环境有境有较强适适应力，寒力，寒带人人对冷冷环境有境有较强适适应力。力。A季季季季节节和一天中的和一天中的和一天中的和一天中的不同不同不同不同时间时间会影响会影响会影响会影响热热舒适感舒适感舒适感舒适感吗吗？ 尽管人体温有波尽管人体温有波动，但，但热舒适感没有明舒适感没有明显变化化4.5人对热湿环境的评价4.5.1 PMV-PPD指指标及其影响因素及其影响因素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1184.5人对热湿环境的评价4.5.2 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素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510205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人的舒适感不仅取决于所取决于所处的宏的宏观环境参数，境参数，还取决于微取决于微观环境参数境参数室内室内环境境处于舒适区范于舒适区范围，但空，但空调房房间由于由于热源源布置、气流布置等局部不均匀也会引起不适。布置、气流布置等局部不均匀也会引起不适。1194.5人对热湿环境的评价4.5.2 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素1. 1. 1. 1. 垂直温差垂直温差垂直温差垂直温差Vertical Air Temperature Differences 3PD 5%1204.5人对热湿环境的评价4.5.2 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素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：1929 舒适感脚底传热取决于所1214.5人对热湿环境的评价4.5.2 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素3.3.3.3.吹吹吹吹风风感感感感/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频率率(Hz)试验平均平均风速：速：0.3m/s受受试者：者：16位位基本概念冷冷冷冷- - - -中性中性中性中性环环境中境中境中境中，0.30.30.5Hz0.5Hz动态风易使人易使人产生生吹吹吹吹风风感感感感；热- -中型中型环境中境中，0.30.30.5Hz0.5Hz动态风使人感到使人感到最最凉爽。凉爽。122吹吹风引起的不适与引起的不适与风的的频率有关率有关与人体原有温暖感密切相关。感到与人体原有温暖感密切相关。感到热的人的人欢迎一定程度迎一定程度的空气流的空气流动，感到凉爽的人，感到凉爽的人则并不喜并不喜欢。强烈吹烈吹风局部降温局部降温当超当超过皮肤适皮肤适应温度温度变化化时冷冷颤血管收血管收缩、体内、体内较大温度梯度、平滑肌收大温度梯度、平滑肌收缩、关、关节僵硬麻木等僵硬麻木等人体感人体感觉器官器官对变化的刺激比化的刺激比稳定的刺激敏感定的刺激敏感中性中性热环境中：境中：摇摆风扇扇优于固定于固定风扇（扇（动态风在在较暖暖环境中可使人体散境中可使人体散热量增加）量增加）4.5人对热湿环境的评价4.5.2 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素3.3.3.3.吹吹吹吹风风感感感感/draft/draft基本结论1234.5人对热湿环境的评价4.5.2 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素3.3.3.3.吹吹吹吹风风感感感感/draft/draftPD(DR)20%空气温度ta/Condition:DR20%Condition:DR20%定量评价124A向量向量辐射温度：室内两部分的平均壁面温度差射温度：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 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素4.4.4.4.非非非非对对称称称称热辐热辐射射射射由于冷由于冷热表面或者日射照射等原因，人体因表面或者日射照射等原因，人体因处于于不均匀不均匀热辐射作用射作用导致局部不适的感致局部不适的感觉 A向量向量辐射温度超射温度超过1010，人就感到，人就感到不舒适不舒适A辐射吹射吹风感：房感：房间内局部低温内局部低温辐射射导致人体所不希望的局部降温致人体所不希望的局部降温A面面对冷表面的平均冷表面的平均辐射温度比其它射温度比其它部分的平均部分的平均辐射温度低射温度低 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1254.5人对热湿环境的评价4.5.2 空空调房房间引起局部引起局部热不舒适的主要因素不舒适的主要因素4.4.4.4.非非非非对对称称称称热辐热辐射射射射Radiation Asymmetry PD 5%5 10 13 23 A热辐射射时：吊：吊顶热辐射最射最难承受承受A冷冷辐射射时：垂直壁面：垂直壁面引起不舒适感引起不舒适感较大大A非非对称称热辐射易降低射易降低人的承受人的承受热的能力的能力舒适性评价1264.5人对热湿环境的评价4.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数1.1.空气分布特性指空气分布特性指空气分布特性指空气分布特性指标标2.描述空调送风引起不均允的热环境舒适舒适标准准为：0 吹凉吹凉风=1.1 吹暖吹暖风有效送有效送风温差温差 ：ADPIADPI：采暖通采暖通风与空气与空气调节设计规范范 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1274.5人对热湿环境的评价4.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其有效温度及其有效温度及其有效温度及其评评定定定定热热舒适区的舒适区的舒适区的舒适区的应应用用用用有效温度ET：相同感觉Cond: M，Icl与与实 际相同相同基基础对照照环境境实际环境境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。 受受试者立即者立即评价价环境未考境未考虑人体人体还处于前一于前一环境的适境的适应状状态之中。之中。EX：进入湿度入湿度较高的低温高的低温环境，衣服吸收水分放境，衣服吸收水分放出吸附出吸附热，此，此时有短有短暂的温暖感，适的温暖感，适应期一期一过，会有凉，会有凉飕飕的感的感觉，立即，立即评价夸大了湿度的影响。反之亦同。价夸大了湿度的影响。反之亦同。128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：公式：( (v va a0.15m/s)0.15m/s)tatwb有效温度ET诺谟图对于正常穿着：于正常穿着：ET=0.492ta+0.19Pa+6.47 对于半裸者于半裸者:129相同感觉Cond: M=1, Icl=0.6皮肤皮肤润湿度湿度反映人体排汗感觉及不舒适感ASHRAE标准准55-74，ASHREA手册手册1977版版参考空气参考空气环境：身着境：身着0.6 clo服装静坐，空气流速服装静坐，空气流速0.15m/s，相相对湿度湿度50，干球温度，干球温度T0如果同如果同样服装和活服装和活动的人在某的人在某环境中的冷境中的冷热感与上述参考空气感与上述参考空气环境中的冷境中的冷热感相同，感相同，则此此环境的境的 ET*T0该指指标只适用于着装只适用于着装轻薄、活薄、活动量小、量小、风速低的速低的环境。境。ET*的不足：当的不足：当M1时，无法采用，无法采用ET*来度量此来度量此时的舒适性。的舒适性。4.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其有效温度及其有效温度及其有效温度及其评评定定定定热热舒适区的舒适区的舒适区的舒适区的应应用用用用新有效温度ET*：130标准有效温度SET： 特点：特点：综合考合考虑了不同的活了不同的活动水平和衣服水平和衣服热阻阻 定定义：某个空气温度等于平均：某个空气温度等于平均辐射温度的等温射温度的等温环境中的温境中的温度，其相度，其相对湿度湿度为50%，空气静止不，空气静止不动，在，在该环境中身着境中身着标准准热阻服装的人若与他在阻服装的人若与他在实际环境和境和实际服装服装热阻条件下阻条件下的的平均皮肤温度平均皮肤温度和和皮肤湿皮肤湿润度度相同相同时，则必将具有相同的必将具有相同的热损失，此失，此时空气温度就是空气温度就是该环境的境的SET。对于穿于穿轻薄服装，坐着工作，空气流速薄服装，坐着工作，空气流速较低的情况，低的情况，SET*就等于就等于ET*。不足：不足：SET计算复算复杂，没有，没有ET、ET*简单。4.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其有效温度及其有效温度及其有效温度及其评评定定定定热热舒适区的舒适区的舒适区的舒适区的应应用用用用SETf(ta, a,va,M,Icl)1312025303524.524.5A A2727ASHRAE55-74舒适舒适标准区准区Cond：Icl=0.81.0clo，M=1.1Cond：Icl=0.60.8clo，M=1.0坎坎萨斯洲立大学斯洲立大学实验舒适区舒适区-ET*某一状某一状态的的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. 有效温度及其有效温度及其有效温度及其有效温度及其评评定定定定热热舒适区的舒适区的舒适区的舒适区的应应用用用用ASHRAE舒适区132SET/1022.23014.5 17.525.634.5 37.5冷冷颤身体身体慢慢慢慢变冷冷血管收血管收缩适中适中轻微出微出汗，血汗，血管管扩张出汗出汗大量大量出汗出汗调节失失调冷冷冷冷令人非常令人非常不不满意意凉凉凉凉令人令人不不满稍凉稍凉稍凉稍凉令人有令人有些不些不满舒适舒适舒适舒适令人令人满意意稍暖稍暖稍暖稍暖令人有令人有些不些不满温暖温暖温暖温暖令人不舒令人不舒适和不适和不满热热令人非令人非常不常不满很很很很热热很不很不舒适舒适感感觉生生理理反反应标准有效温度SET与生理、感觉等的关联：4.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其有效温度及其有效温度及其有效温度及其评评定定定定热热舒适区的舒适区的舒适区的舒适区的应应用用用用133SET=24SET=2422.522.5，1001002424，50%50%SETSET2020标准有效温度度量实例4.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数2. 2. 2. 2. 有效温度及其有效温度及其有效温度及其有效温度及其评评定定定定热热舒适区的舒适区的舒适区的舒适区的应应用用用用1344.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数3. 3. 3. 3. 作用温度与空作用温度与空作用温度与空作用温度与空调调房房房房间间的的的的热热舒适性舒适性舒适性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%环境参数境参数20%不不满意率意率=+10%局部参数局部参数1354. 4. 4. 4. 作用温度与非空作用温度与非空作用温度与非空作用温度与非空调调房房房房间间的的的的热热舒适性舒适性舒适性舒适性新概念Icl ：穿与季：穿与季节相适相适应的衣着的衣着M ：1.01.3met一般一般标准房准房间较高高标准房准房间136当量温度定定义：一个均匀封：一个均匀封闭体的温度，在体的温度，在该封封闭体内，体内，一个高一个高550mm直径直径190mm的黑色的黑色圆柱体的散柱体的散热量与其在量与其在实际环境中的散境中的散热量相等量相等综合空气温度、平均合空气温度、平均辐射温度和空气流速的影响射温度和空气流速的影响Bedford的的实验回回归公式公式4.5.3 其他其他稳态热舒适性舒适性综合合评价参数价参数17137主观温度v 0.15m/s时：目的：除考目的：除考虑环境物理参数外，同境物理参数外，同时考考虑活活动量、量、衣着的影响衣着的影响McIntyre等等1975年年总结的回的回归公式：公式：已知衣着和活已知衣着和活动量量时( 50M150W/m2，0Icl2.5m/s自然风速：特点：特点：特点：特点：简简便易得，便易得，便易得，便易得，综综合了最重要的参数合了最重要的参数合了最重要的参数合了最重要的参数 ta，va， 1452 2 2 2。过热环过热环境境境境评评价指价指价指价指标标4.5人对热湿环境的评价4.5.5 过热、过冷冷热湿湿环境及其境及其评价方法价方法WBGT评估方法271.连续工作2.75%工作3.50%工作4.25%工作4321美国政府工美国政府工业卫生学家生学家协会推荐的会推荐的热应力力阈值ACGIH/1977ACGIH/1977新新陈代代谢率率/W/m2连续工作8小时(含午餐、上下午各休息15min)WBGT/230=4met6km/hGB/TGB/T17244-98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/s1.51.5230303223035027.830.53502628.9WBGTWBGT临临界界界界值值如何根据环境参数与劳动强度确定极限连续工作时间？146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爱斯基摩人斯基摩人斯基摩人斯基摩人对对照照照照受受受受试试者者者者水温水温水温水温时间时间/min/min失去灵活失去灵活爱斯基摩人更能斯基摩人更能经受冷受冷人体对过冷环境适应程度还与脂肪脂肪层厚度厚度、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胖的人皮肤温度低胖的人皮肤温度低手指等疼痛体温3235生理反应发抖23323536.5心率不齐，神智混乱80%，ta24时，纺织总产量下降。英国4个高温高温高温高温钢铁钢铁工厂工厂工厂工厂统计数据军军火工厂火工厂火工厂火工厂在煤煤煤煤矿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相对事故事故发生率生率相相对产量量15236FIG10.5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物理度量的比物理度量的比物理度量的比物理度量的比较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热应热应力指数力指数力指数力指数/%/%阅读阅读速度速度速度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153 室内 室外154