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1、建筑环境学论文建筑热湿环境与节能学院：_土木工程学院_专业：_建筑环境与设备工程专业姓名：_张志同_学号：_20100430126_目录一、 前言 2二、 建筑热环境分析 2 2-1、建筑物内热量分析 22-2、人体对热环境的反应 7三、 房屋制冷与供暖分析 103-1、一般房屋制冷及原理 103-2、一般房屋供暖及原理 113-3、现代房屋的制冷与供暖 11四、节能建筑 12五、外墙外保温技术 13六 、屋顶绿化现状分析 15七、总结 16参考文献 16建筑热湿环境与节能摘要：我国是一个能源消费大国，但同时又是一个能源紧缺的国家，我国经济要保持持续快速发展，能源短缺是制约发展速度的瓶颈，节约
2、能源已成为社会各界的共识。本文以人体在热环境中的热交换与热反应为基础 ，对影响人体舒适感觉的建筑物室内热环境进行了全面的分析，同时结合建筑物的围护结构节能技术原理 ,提出通过对墙体维护结构等进行保温处理，在保证人体舒适感觉没有降低的情况下 ,减短空调暖气的使用时间，从而达到节能目的。关键词：建筑热湿环境；制冷;供暖；外墙外保温；节能一前言 在我国，随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高，舒适的建筑热环境已经成为人们生活和工作的需要；建筑供热和建筑空调面积的增加，也使得建筑能耗占到能源消费总量的25%以上。如果在我国目前的能源生产条件下，不能更为有效地建环建筑能耗的增长，这势必成为制约国民
3、经济发展的重要因素。因此，在我国的建筑领域中，一方面应狠抓能源节约、提高能源使用率；另一方面也应大力提倡新能源和可再生能源的利用，节约能源，保护生态环境，贯彻经济社会可持续发展战略。 建筑室内热湿环境形成的最主要原因主要是受各种外扰和内扰的影响，建筑节能的关键在于围护结构节能.20 世纪80 年代初，国家确立节能30% 的建筑节能标准中，围护结构占20% ；到1995 年末，建设部又发布了居住建筑节能50% 的节能标准，其中围护结构节能占30% （湖南科技大学学报）。伴随着世界范围内能源危机的不断加剧，建筑节能已成为世界建筑发展的一个基本趋向。发展建筑节能，无论是从节约日益紧缺的能源方面，还是
4、从环保方面，都是十分必要的。围护结构节能技术指通过改善建筑物围护结构的热工性能，达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备如采暖、制冷设备来达到合理舒适室温的负荷，最终达到节能的目的。二、建筑热环境分析建筑环境包括了建筑热湿环境、光环境、声环境和室内空气品质。热湿环境是建筑环境中最主要的内容，主要反映在空气环境的热湿特性中。建筑室内热湿环境的形成的最主要原因是各种外扰和内扰的影响。外绕主要包括室外气候参数如室外空气温湿度、太阳辐射、风速、风向变化，以及邻室的空气温湿度，均可通过维护结构的传热、空气渗透使热量进入到室内，对室内热
5、环境产生影响。内扰主要包括室内设备、照明、人员等室内热源。（一）、建筑物内热量分析室内热环境的形成最主要原因是各种外扰和内扰的影响。外扰主要包括室外气候参数，邻室的空气温湿度。内扰主要包括室内设备、照明、人员等室内热湿源。围护结构的热作用过程：无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形式包括对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热(Heat Gain HG)。如果得热0，意味着房间失去热量。得热包括显热和潜热两部分。得热量的显热部分包括对流得热（例如室内热源的对流散热，通过围护结构导热形成的围护结构内表面与室内空
6、气之间的对流换热）和辐射得热（例如透过窗玻璃进入到室内的太阳辐射、照明器具的辐射散热等等）两部分。如果得热量为负，则意味着房间失去显热或潜热量。由于围护结构热惯性的存在，通过围护结构的得热量与外扰之间存在着衰减和延迟的关系，这是围护结构热过程特点。以下是建筑热湿环境的形成原理以及室内热湿环境与各种内、外扰之间的响应关系。 1.太阳辐射对建筑物的热作用（1） 、围护结构外表面所吸收的太阳辐射。太阳的光谱主要是由0.2-0.3m的波长区域所组成的。太阳的光谱的峰值位于0.5m附近，到达地面的太阳辐射能量在紫外线区占的比例很小，约为1%。波长范围为0.38-0.76m的可见光和0.76-3.0m的近
7、红外线占了主要部分，两部分能量约各占一半。而一般工业热源的辐射均为长波辐射，波长为5m以上。因此建筑环境所涉及的表面温度范围决定了其发射的辐射均为长波辐射，只有发射可见光的灯具和高温热源才有可能发射可见光和近红外线。当太阳照射到非透光的围护结构外边面时，一部分会被反射，一部分会被吸收，二者的比例取决于围护结构表面的吸收率(或反射率）。不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而白色表面可以反射几乎90的可见光。围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率就越高，反射率越低。绝大多数材料的表面对波长辐射的吸收率和反射率随波长的变化并不大，可以近似认为是常数。而且不同颜色
8、的材料表面对长波辐射的吸收率和反射率差别也不大。除抛光的表面以外，一般建筑材料的表面对长波辐射的吸收率都比较高，基本都在0.9上下。玻璃对不同波长的辐射有选择性，普通玻璃对于可见光和波长为3m以下的近红外线来说几乎是透明的，但却能够有效地阻隔长波红外线辐射。因此，当太阳直接射到普通玻璃窗上时，绝大部分的可见光和短波红外线将会透过玻璃，只有长波红外（也称作长波辐射）会被玻璃反射和吸收，但这部分能量在太阳辐射中所占的比例很少。从另一方面说，玻璃能够有效地阻隔室内向室外发射的长波辐射，因此具有温室效应。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
9、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。阳光照射到单层半透明薄层时，半透明薄层对于太阳辐射的总反射率、吸收率和透过率是阳光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；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。（2）、室外空气综合温度。太阳辐射落在围护结构外表面上的形式包括太阳直射辐射、天空散射辐射和地面反射辐射三种，后两种是以散射辐射的形式出现的。由于入射角不同，围护结构外表面对直射辐射和散射辐射有着不同的吸收率，而地面反射辐射的途径就更为复杂，其强度与地
10、面的表面特征有关。考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于在室外气温上增加了一个太阳辐射的等效温度值。是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。如果仅考虑围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射： 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：称为室外综合温度。（3）、夜间辐射。围护结构外表面与环境的长波辐射换热QL包括大气长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面的长波辐射。如果仅考虑对天空的大气长波辐射和对地面的长波辐射，则有：式中是夜间辐射；是围护结构外表面对长波辐射的系统黑度，接近壁面黑度，即壁面的吸收率；是地面的黑度，即地面的吸收率；是围护结构外表面对天空的角系数
11、；是围护结构对地面的角系数；是有效天空温度；是地表温度；是围护结构外表面温度；是斯蒂芬-玻尔兹曼常数，5.67。 2.建筑围护结构的热湿传热与得热某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热。而这里“房间”的范围是指围护结构的内表面。即所谓的得热，就是在外部气象参数作用下，有室外传到外围护结构的内表面以内的热量，或者是室内热源散发在室内的全部热量，包括通过对流进入室内空气以及通过辐射落在围护结构内表面和室内家具上的热量。室内热源形成的总热量是比较容易求得的，基本取决于热源的发热量，与室内空气参数和室内表面状态无关。但通过围护结构的总得热量却与很多条件有关，不仅受室外气象参数和室内空气参
12、数的影响，而且与室内其他表面的状态有显著的关系。通过围护结构的显热传热过程也有两种不同类型，即通过非透明围护结构的热传导以及通过透光围护结构的日射得热。这两种热传递有着不同的原理，但又相互关联。而通过围护结构形成的潜热得热主要来自于非透光围护结构的湿传热。（1）、通过非透光围护结构的显热得热。通过墙体、屋顶等非透光围护结构传入室内的热量来源于两部分：室外空气与围护结构外表面之间的对流换热和太阳辐射通过墙体导热传入的热量。由于热惯性存在，通过围护结构的传热量和温度的波动幅度与外扰波动幅度之间存在衰减和延迟的关系见图(a)与图(b)。衰减和滞后的程度取决于围护结构的蓄热能力。 （a）墙内表面温度与
13、外温的关系 （b）墙体得热与外扰之间的关系图（b）给出了传热系数相同但蓄热能力不同的两种墙体的传热量变化与室外气温之间关系，由于重型墙体的蓄热能力比轻型墙体的蓄热能力大得多，因此其得热量的峰值就比较小，延迟时间也长得多。墙体、屋顶等建筑构件的传热过程均可看作非均质板壁的一维不稳定导热过程，x为板壁厚度方向坐标。描述其热平衡微分方程为：如果定义x=0为围护结构外侧，x=为围护结构内侧，考虑太阳辐射、长波辐射和围护结构内外侧空气温差的作用，可给出边界条件：初始条件：t (x,0 ) = f (x)其中内表面长波辐射： 利用室外空气综合温度简化外边界条件：实际由内表面传入室内的热量为：这部分热量将以
14、对流换热和长波辐射的形式向室内传播。只有对流换热部分直接进入了空气。（2）、通过透光外围护结构的得热。透光围护结构主要包括玻璃门窗和玻璃幕墙等，是由玻璃与其他透光材料如热镜膜、遮光膜等以及框架组成的，通过透光围护结构的热传导过程与非透光围护结构有很大的不同。由于透光围护结构可以透过太阳辐射，而且这部分热量在建筑物热环境的形成过程中发挥了重要的作用，因此通过透光外围护结构形成的显热得热包括两部分：通过玻璃板壁的传热量和透过玻璃的日射辐射得热量。这两部分传热量与通过透光外围护结构的种类及其热工性能有重要的关系。通过玻璃窗的得热。窗框型材有木框、铝合金框、铝合金断热框、塑钢框、断热塑钢框等；玻璃层间
15、可充空气、氮、氩、氪等或有真空夹层；玻璃层数有单玻、双玻、三玻等，玻璃类别有普通透明玻璃、有色玻璃、低辐射(Low-e)玻璃等；玻璃表面可以有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。在我国，民用建筑最常见的是铝合金框或塑钢框配单层或双层普通透明玻璃，双层玻璃间为空气夹层，北方地区很多建筑装有两层单玻窗。商用建筑有采用有色玻璃或反射镀膜玻璃。在发达国家，寒冷地区的住宅则多装有充惰性气体的双玻窗。 商用建筑多采用高绝热性能的low-e玻璃窗。透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热：总得热：+ 可
16、利用对标准玻璃的得热 和 进行修正来获得简化计算结果：式中，是通过透光外围护结构的太阳能辐射得热量，W；是透光外围护结构有效面积系数（一般取单层木窗0.7，双层木窗0.6，单层钢窗0.85，双层钢窗0.75）；是透光外围护结构面积，；遮阳设施的遮阳系数；是玻璃或其他透光外围护结构材料对太阳辐射的遮阳系数；是阳光实际照射面积比，即透明外围护结构上的光斑面积与透光外围护结构的面积之比，可以通过几何方法计算求得。无色玻璃表面覆盖无色 low-e 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3 。夜间除了通过玻璃窗的传热以外，还有由于天空夜间辐射导致的散热量。采用 low-e 玻璃可减少夜间辐射散热。通
17、过玻璃窗的温差传热量和天空长波辐射的传热量可通过各层玻璃的热平衡求得。（3） 遮阳设施对透过透光外围护结构太阳辐射的影响。为了有效遮挡太阳辐射，减少夏季空调负荷，采用遮阳设施是常用的手段。常见的遮阳设施包括作为固定建筑构件的挑檐、遮阳板或其他形式的有遮阳作用的建筑构件,也有可调节的遮阳棚、活动百叶挑檐、外百叶帘、外卷帘等。内遮阳设施一般采用窗帘和百叶。现有遮阳方式包括，内遮阳：普通窗帘、百页窗帘。外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬。窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗帘，百页可调控。我国目前常见遮阳方式有内遮阳：窗帘；外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬。外遮阳和内遮阳有何区别：外遮阳：只有透过和吸收中
18、的一部分成为得热；内遮阳：遮阳设施吸收和透过部分全部为得热。3.以其他形式进入室内的热量和湿量其他形式进入室内的热量和湿量包括室内的产热产湿量（即内扰）和因空气渗透带来的热量湿量两部分。（1）、室内产热产湿量。室内的热湿源一般包括人体、设备和照明设施。人体一方面会通过皮肤和服装向外环境散发显热量，另一方面通过呼吸、出汗向外环境散发湿量。照明设施向外环境散发的是显热。工业建筑的设备（例如电动机、加热水槽等）的散热和散湿取决于工艺过程的需要。一般民用建筑的散热散湿设备包括家用电器、厨房设施、食品、游泳池、体育和娱乐设施等。设备与照明的散热。室内设备可分为电动设备和加热设备。加热设备只要把热量散入室
19、内，就全部成为室内得热。而电动设备所消耗的能量中有一部分转化为热能散入室内成为得热，还有一部分成为机械能。这部分机械能可能在该室内被消耗掉，最终都会转化为该空间的得热。但如果这部分机械能没有消耗在该室内，而是输送到室外或者其他空间，就不会成为该室内的得热。人体的散热和散湿。人体的散热和散湿量与人体的代谢率有关。室内湿源包括人员、水面、产湿设备。散湿形式：直接进入空气。得热往往考虑围护结构和家具的蓄热，“得湿”一般不考虑“蓄湿”。湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换。有热源湿表面：水分被加热蒸发，向空气加入了显热和潜热，显热交换量取决于水表面积。无热源湿表面：等焓过程，室内空气的显热转化为潜
20、热。蒸汽源：可仅考虑潜热交换。室内热源得热和总散热量。室内显热热源包括照明、电器设备、人员 显热热源散热的形式。但是，室内热源散发的显热应该包括对流和辐射两种形式。辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）；对流：直接进入空气。显热热源辐射散热也包括两部分：一是以可见光和近红外线为主的短波辐射如灯具、高温热源（电炉等）；二是热源表面散发的长波辐射如人体、常温设备等，散发量与接受辐射的表面温度有关。（2） 、空气渗透带来的得热。由于建筑存在各种门、窗和其他类型的开口，室外空气有可能进入房间，从而给房间空气直接带入热量和湿量，并即刻影响到室内空气的温湿度。
21、空气渗透是指由于室内外存在压力差，从而导致室外空气通过门窗缝隙和围护结构上的其他小孔或洞口进入室内的现象，也就是所谓的非人为组织（无组织）的通风。在一般情况下，空气的渗入和渗出总是同时出现的。由于渗出的是室内状态的空气，渗入的是外界的空气，所以渗入的空气量和空气状态决定了室内的得热量，因此在冷热负荷计算中只考虑空气的渗入。在夏季，室内外温差小，风压是主要动力。在冬季，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。因此冬季冷风渗透往往不可忽略。4.冷负荷与热负荷冷负荷的定义为：维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。如果把潜热负荷表示
22、为单位时间内排除的水分，则又可称作湿负荷。热负荷的定义为：维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。如果只控制室内温度，则热负荷就只包括显热负荷。根据冷、热负荷时需要去除或补充的热量的这个定义，冷负荷量的大小与去除热量的方式有关，同样热负荷量的大小也与补充热量的方式有关。例如：常规的送风方式空调需要去除的是进入到空气中的得热量。而冷辐射板空调需要去除的热量除了进入到空气中的热量外，还包括贮存在热表面上的热量。通过各种途径进入到室内的热量，即得热。而得热有可分为显热得热和潜热得热。潜热得热一般会直接进入到室内空气中，形成瞬时冷负荷，即为了维持一定室内
23、热湿环境而需要瞬时去除的热量。潜热得热、渗透空气得热立刻成为瞬时冷负荷。通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室内显热源散热：对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷。辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存在延迟。图（c)是得热与冷负荷之间的关系示意图，图（d)是照明得热和实际冷负荷之间的关系示意图。 图（c)得热与冷负荷之间的关系 图（d)照明得热和实际冷负荷之间的关系得热与冷负荷的关系:冷负荷与得热有关，但不一定相等。其决定因素包括：一、空调形式。对于送风式空调，负荷等于对流部分；对于辐射式空调，负荷等于对流部分加上辐射部分。二、热源特性。与对流与辐
24、射的比例的多少有关。三、围护结构热工性能。与蓄热能力，内表面是否完全绝热有关。四、房间的构造（角系数）。但，辐射的存在是延迟和衰减的根源。房间空气的热平衡关系：排除的对流热空气的显热增值等于室内热源对流得热、壁面对流得热与渗透得热之和。室内热源得热等于室内热源对流得热、热源向空调辐射板的辐射与热源向壁面的辐射之和。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空调辐射设备的辐射本壁面向其他壁面的长波辐射本壁面向热源的辐射。房间空气热平衡的数学表达式：式中+为房间的总冷负荷，为房间的各种得热，-为得热和冷负荷的差值，其中为内表面辐射导致的传热量差值，为空气的显热增值
25、。（二）、人体对热环境的反应1. 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础（1） 、人体的热平衡。人体靠摄取食物维持生命。在人体细胞中，食物通过化学反应过程分解氧化，实现人体的新陈代谢，在化学反应中释放能量的速率叫做代谢率。化学反应中大部分化学能最终变成了热量；因此人体不断地释放热量；同时，人体也会通过对流、辐射和汗液蒸发从环境中获得或失掉热量。但是，人体的生理机能要求体温必须维持近似恒定才能保证人体的各项功能正常，所以人体的生理反应总是尽量维持人体重要器官的温度相对稳定。人体各部分温度并不相同。身体表面由于散热作用，温度要比深部组织的温度低，而且易随环境温度的变化而变化。深部组织由于不同器官组
26、织的代谢速率不同，温度也各不相同，代谢率高的器官温度比较高，例如代谢率比较高的肝脏温度约为38。但由于全身血液在不断循环，把热量由温度较高处带到较低处，所以人体各部分温度不会相差很大。一昼夜之中，人体体温有周期性波动，波动幅度不超过1。人体热平衡方程： M-W-C-R-E-S = 0式中：M为人体能量代谢率，决定于人体的活动量大小，W/；W为人体所做的机械功，W/；C为人体表面向周围环境通过对流形式散发的热量，W/；R为人体表面向周围环境通过辐射形式散发的热量，W/；E为汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量，W/；S为人蓄热率，W/。裸身人体皮肤表面积 ： 0.202 式中：为人体皮肤表面积，；
27、H为身高，m；为体重，kg。人体温度：核心温度，核心层包括通常包括脑、脊椎、心脏、肝脏、消化器官等内脏部分；直肠温度最接近。外层温度，外层指皮肤表面到 10 mm 以内的部分，通常包括皮肤，皮下脂肪和表层的肌肉。人体皮肤温度与人体热感觉的关系：45 以上皮肤组织迅速损伤；43 41 被烫伤的疼痛感；4139 疼感域；3937 热的感觉；3735 开始有热的感觉；3433 休息时处于热中性状态, 热舒适；3332 2-4met 的(中等)运动量时感觉舒适；3230 3-6met 的(较大)运动量时感觉舒适；3129 坐着时有不愉快的冷感；25 (局部)皮肤丧失感觉；20 (手)非常不快的冷感觉；
28、15 (手)极端不快的冷感觉；5 (手)伴随疼感的冷感觉。（2） 、人体与外界的热交换。人体与外界的热交换形式包括对流、辐射和蒸发。这几种不同类型的换热方式都受人体衣着的影响。衣服的热阻大则换热量小，衣服的热阻小则换热量大。环境空气温度决定了人体表面与环境的对流换热温差因而影响了对流换热量，周围的空气流速则影响对流交换系数。气流速大时，人体的对流散热量增加，因此会增加人体冷觉。人体除了对外界有显热交换外，还有潜热交换，主要是通过皮肤蒸发和呼吸散湿带走身体的热量。皮肤蒸发又包括汗液蒸发和皮肤的湿扩散两部分，因为除了人体体温调节系统可以控制汗液的分泌外，水分还可以从皮下组织直接散发到较干燥的环境空
29、气中去。在一定温度下，相对湿度越高，空气中的水蒸气分压力越大，人体皮肤表面单位面积的蒸发量越少，可以带走的热量就越少。因此在高温环境下，空气湿度偏高会增加人体的热感。但是在低环境下如果空气湿度过高，就会使衣物变得潮湿，从而降低衣物热阻，强化了衣物与人体的传热，反而会增加人体的冷觉。空气流速同样会影响人体表面的对流质交换系数。气流速度大会提高汗液的蒸发速率从而增加人体的冷感。周围物体的表面温度决定了人体辐射散热的强度。例如，在同样的室内空气参数的条件下，围护结构内表面温度高会增加人体的热感，反之会增加冷感。空气流速除了影响人体与环境的显热和潜热交换速率以外，还影响人体的皮肤的触觉感受。人们把气流
30、造成的不舒适的感觉叫做“吹风感”。如，在较凉的环境下，吹风会强化冷感觉,对人体的热平衡有破坏作用，因此“吹风感”相当于一中冷感觉。然而 ，尽管在较暖的环境下，吹风并不导致人体热平衡受到破坏，但流速过高的气流仍然会引起皮肤紧绷、眼睛干涩、被气流打扰、呼吸受阻甚至头晕的感觉。因此在较暖的环境下，“吹风感”是一种气流增大引起皮肤及粘膜蒸发量增加以及气流冲力产生的不愉快的感觉。（3） 、影响人体与外界显热交换的几个环境因素。1.平均辐射温度。 平均辐射温度的意义是一个假想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。其数学表达式：式中：为平均辐射
31、温度，K；为周围环境第j个表面的角系数；为周围环境等j个表面的温度，K；为周围环境第j个表面的黑度；为假想围合面的黑度。2.操作温度。操作温度反映了环境空气温度ta和平均辐射温度 的综合作用，其表达式：式中：为辐热换热系数，W/(）；为对流换热系数，W/(）。（4）、服装的作用。服装在人体热平衡中所起的作用包括保温和阻碍湿扩散。因此在考虑人体与外界的热交换时必然要考虑到服装的影响。1.服装热阻。服装热阻一般指显热热阻，常用单位K/W和clo，其中1clo = 0.155 K/W。已知单件服装热阻： = 0.161+0.835。其他，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。椅子
32、给人增加0.15 clo以下热阻，其值大小取决于椅子与人体接触的面积。2.服装的透湿性。服装的存在增加了皮肤的蒸发换热热阻：一方面服装对皮肤表面的水蒸气扩散有一个附加的阻力。另一方面服装吸收部分汗液，只有剩余部分汗液蒸发冷却皮肤。使得需要更大蒸发量才能在皮肤表面上形成同样的散热量。服装的潜热热阻：服装的蒸发换热热阻(干燥服装)： = / LR = / 16.5 (kPa /W)服装被汗湿润后热阻会下降，显热换热加强，又增加了潜热换热，故总传热系数增加。 1 clo干燥服装被汗湿润后的热阻3. 服装的表面积。人体着装后的实际表面积和人体裸身表面积之比: = / (5) 、人体的能量代谢。1.人体
33、的能量代谢。在考虑人体的能量代谢平衡时，应注意到人体与非生物体的能量平衡存在的区别，即人体的能量释放和释放方式不是固定的，而是受主管和客观环境因素影响并反作用于主管和客观因素的。人体的能量代谢速率的影响因素：一、肌肉活动强度：绝对的影响；二、环境温度：偏高、偏低都增加代谢率；三、性别：男性高于女性；四、年龄：少年高于老人；五、神经紧张程度：紧张则代谢率高；六、进食后时间的长短等：进食后代谢率增加，蛋白质代谢率高，糖和脂肪类代谢率低。代谢率单位 met：1 met = 58.2 W/，即成年男子静坐时的代谢率。2.人体的机械效率。人体的代谢率取决于活动强度，人体对外所做的功也取决于活动强度。因此
34、人体对外输出的机械功是代谢率的函数。人体对外做功的机械效率定义为：=W/M。基础代谢率为未进早餐前，保持清醒静卧半小时，室温条件维持在1825之间测定的代谢率：46 W/。人体机械效率的特点是效率值比较低，在不同活动强度下一般为5%-10%。对于大多数的活动来说，人体的机械效率几乎为零，很少超过20%，因此在空调负荷计算时往往把人体的机械效率视为零。其原因为：大部分办公室劳动和室外轻劳动的机械效率近似为零；人体代谢率的估算本身带有误差；忽略人体对外所做的机械功对于空调系统设计是偏于安全的。(6) 、人体的温度感受系统。20世纪初发现人的皮肤上存在对冷敏感的区域“冷点”和对热敏感的区域“热点”。
35、而且，人体各部位的冷点数目明显多于热点。人体各部位冷点和热点分布密度（个/)研究发现冷感受器位于贴近皮肤表面下0.15-在.17mm的生发层中，而热感受器则位于皮肤表面下约0.3-0.6mm处。冷感受器与热感受器在皮肤中的分布密度是不同的，冷感受器的数目要多于热感受器。冷感受器的这种位置分布决定了人体对冷感觉的反应比对热感觉的反应更敏感。（7） 、人体的体温调节系统。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。散热调节方式包括血管扩张，增加血流，提高表皮温度和出汗。御寒调节方式包括血管收缩，减少血流，降低表皮温度和通过冷颤增加代谢率。下丘脑前后部是相互制
36、约起作用的，需要同时利用核心温度和皮肤温度信号来决定调节方式。人的体温设定值随肌肉活动强度而改变。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）。只有改变代谢率才能改变人体核心温度。2. 热环境与劳动效率大量的现场调查证实，高温会降低劳动的效率；寒冷影响肢体的灵活性；温度偏离最佳值会增加事故。发生率。热环境的水平影响人的劳动效率，其影响程度随劳动类型、紧张程度不同而不同。劳动效率与外部刺激的关系。激发的概念可以用来解释环境应力对劳动效率的影响。机理： 激发的概念，工作本身物理环境。中等激发时效率最高，低激发导致人不清醒，高激发导致不能全神贯注。冷应力和工作效能：实验
37、发现手的皮肤温度低于15时，关节变得僵硬灵巧性明显下降；实验发现手的皮肤温度低于6时出现麻木感觉；冷风有涣散精神作用，分散工作注意力；体温过低导致人过于激奋，降低需要持续集中注意力的工作的效能。三、房屋制冷与供暖分析（一） 、一般房屋制冷及原理“制冷”就是使自然界的某物质或某空间达到低于周围环境温度，并使之维持这个温度。随着工业、农业、国防和科学技术现代化的发展，制冷技术在各个领域中都得到了广泛运用，特别是空气调节。上文“冷负荷与热负荷”分析得：现在一般的房屋制冷采用空调制冷。常规的空调有送风方式空调和冷辐射板空调。送风方式空调需要去除的是进入到空气中的得热量。而冷辐射板空调需要去除的热量除了
38、进入到空气中的热量外，还包括贮存在热表面上的热量。普通民宅多采用个体空调，包括单体式即窗机送风量小、适用于小房间，价格便宜，噪音较大 ；挂壁式采用斜片不等距贯流风扇、噪音小、3941分贝以内；立柜式采用筒式斜片不等距贯流风扇、并且优化风道、4549分贝以内；嵌入式（天井式）即吸顶机，室内机主体藏于天花板里面。而大型商场，办公楼等大型建筑大多采用中央空调制冷。个体空调制冷原理：压缩机将气态的氟利昂（也可以是其他制冷剂）压缩为高温高压的液态氟利昂，然后送到冷凝器（室外机）散热后成为常温高压的液态氟利昂，所以室外机吹出来的是热风。 液态的氟利昂经 毛细管，进入蒸发器（室内机），空间突然增大，压力减小
39、，液态的氟利昂就会汽化，变成气态低温的氟利昂，从而吸收大量的热量，蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的就是冷风；空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就会凝结成水滴，顺着水管流出去，这就是空调会出水的原因。 然后气态的氟利昂回到压缩机继续压缩，继续循环。 制热的时候有一个叫四通阀的部件，使氟利昂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。 其实就是用的初中物理里学到的液化（由气体变为液态）时要排出热量和汽化（由液体变为气体）时要吸收热量的原理。中央空调制冷原理：液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制
40、冷的。液体汽化形成蒸汽。当液体（制冷工质）处在密闭的容器中时，此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体，液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的汽体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。平衡时液体不再汽化，这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走，液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡。 液体汽化时要吸收热量，此热量称为汽化潜热。汽化潜热来自被冷却对象，使被冷却对象变冷。为了使这一过程连续进行，就必须从容器中不断地抽走蒸汽，并使其凝结成液体后再回到容器中去。从容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成蒸汽，则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低，我们希望蒸汽的冷凝是在常温
41、下进行，因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力。制冷工质将在低温、低压下蒸发，产生冷效应；并在常温、高压下冷凝，向周围环境或冷却介质放出热量。蒸汽在常温、高压下冷凝后变为高压液体，还需要将其压力降低到蒸发压力后才能进入容器。液体汽化制冷循环是由工质汽化、蒸汽升压、高压蒸汽冷凝、高压液体降压四个过程组成。 制冷循环原理图（二） 、一般房屋供暖及原理供暖（也称采暖）就是为了创造适宜的生活或工作条件，用人工的方法，保持一定的室内温度的技术。供暖系统主要是由热源、热媒输配和散热设备三部分组成。根据这三个主要组成部分的相互位置关系，供暖系统可分为局部供暖系统和集中供暖系统。主要组成部分在构造上都在一
42、起的供暖系统，称为局部供暖系统，如烟气供暖（火炉、火墙、火坑等）、电热供暖等。集中供暖系统是指热源和散热设备分别设置，用热媒管道连接，由热源向整个建筑物的各个房间或区域内各个建筑物供给热量的供暖系统。在冬季，为了维持室内空气一定的温度，需要由供暖设备向供暖房间供出一定的热量，称该供热为供暖系统的热负荷。一般房屋的供暖水暖暖气片供暖，也有用空调、地暖采暖的。集中供暖系统，热水锅炉1与散热器2分别设置，通过供水管和回水管3相连接。循环水泵4驱使热水在和管道及锅炉内循环，膨胀水箱5用于容纳供暖系统温度变化时的膨胀水量，并使系统保持一定的压力和具有排除系统中空气的能力。可以向单栋建筑物供暖，也可以向多
43、栋建筑物的集中供暖方式，在国内也称为区域供热（暖）。根据供暖系统散热方式不同，供暖可分为对流供暖和辐射供暖。右图为集中式热水供暖系统示意图。1-热水锅炉；2-散热器；3-热水管道；4-循环水泵；5-膨胀水箱。膨胀水箱的作用：储存热水供暖系统加热膨胀的水量、水系统的排气、稳定供暖系统的压力等。空调供暖过程是制冷过程的逆循环，原理相似。地暖是地板辐射采暖的简称，是以整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。水地暖是指把水加热到一定温度，输送到地板下的水管散热网络，通过地板发热而实现采暖目的的一种取暖方式。地
44、板采暖是借助隐蔽于地板下面的塑料管道或发热电缆来实现供暖，因此隐蔽于地板下的管道等热媒传输材料及保温材料的质量是影响地板使用寿命的主要原因。地暖系统设计是否合理，地暖管材、发热电缆铺装位置、环路间隔是否合理，施工质量是影响地暖使用功效的主要原因，两者均不能忽视，才能高枕无忧。（三） 、现代房屋的制冷与供暖制冷:现代的房子一般都是采用空调制冷，制冷方式有蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷。常见的为前两种。供暖:1.集中供暖。集中供暖是以城市热网、区域热网或较大规模的集中供暖为热源的方式，是城市供暖的主力军，在目前以至今后一段时期内可能仍是城市住宅供暖方式的主要方式。集中供暖的技术比较成熟
45、，安全、可靠，使用方便，价格便宜，可以每天24小时供暖。但是供暖的时间和温度不能自己控制，供暖期前后无热源。2.地板辐射式采暖。低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下的加热管铝塑复合管或导电管，把地板加热到表面温度18至32摄氏度，均匀地向室内辐射热量而达到采暖效果。由于这种取暖方式使地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，所以舒适度高，而且有较好的空气洁净度，与其他采暖方式相比，也较为节能。但是，这种方式对层高有8厘米左右的占用，地面二次装修时，易损坏地下管线。3.电热膜采暖。电热膜采暖是以电力为能源，将特制的导电油墨印刷在两层聚酯薄膜之间制成的纯电阻式发热体，配以独立的温控装置，以低温辐射电热膜为
46、发热体，大多数为天花板式，也有少部分铺设在墙壁中甚至地板下。这样可以让户内无暖气片，可增加房间使用面积，便于装修和摆放家具，也可用温控器调节室温，没有传统采暖的燥热感，温度均匀。但是电热膜升温较慢，一般需要1个小时以上才能达到18摄氏度左右。而且硬件条件要求较高，电能供应不畅、不稳或电费标准太高的小区不宜采用。4.家用中央空调系统。家用中央空调采暖是采用市政电或天然气，通过出风口提供热源供暖。这种带新风系统的“风冷式”更为舒适，档次高、外形好，而且温度与时间可预调。但是前期投入较大，运行费用较高，也无法享受国家低谷用电优惠政策。家用电锅炉采暖。家用电锅炉采暖是采用电能供暖。它占地面积小，安装简单，操作便利，而且采暖的同时也能提供生活热水。但是这种取暖方式前期投入较大，运行费用较高。5. 分户壁挂式燃气采暖。这种方式通常是在厨房或阳台上安装壁挂炉，由壁挂炉燃烧天然气达到供暖目的，与壁挂炉相连的是室内管线和散热片，一般可同时实现暖气及热水双路供应。这种方式采暖时间自由设定，可随时开启，每个房间温度能在一定范围内随意调节。但是由于采暖炉使用寿命为15年左右，更新费用要由业主承担。而且热泵经常启动及火焰燃烧，噪音较大，存在一定空气污染问题。四、节能建筑能源是人类赖以生存和推动社会进步的重要物质基础。人类在认识和利用能源方面经历了四次重大突破，即火的发现、蒸汽机的发明、电能的利
