范文一：室内热环境

室内热环境参数对比实验

实验时间 ：2010-12-3——2010-12-4 实验人员 ：肖冉 梅迪 秦翔 雷蕾 指导老师 ：于大伟

实验地点 ：武科大中南分校西六-341

一）、实验目的

对室内热环境擦书测试的项目包括空气温度、湿度、风速等。我们知道影响室内热环境的主要因素是室外气候状况，但对于同一栋楼房中不同的楼层、不同的朝向，同一套间不同朝向的房间，在相同的室外气候条件下，尤其是在室外恶劣气候条件下，其室内热环境参数对于所处的位置不同而有较大的差异。对此我们是有感知认识的。本次实验将这种差异进行量化，从这些差异值中寻求经济实用的解决方法。

二）、测试的条件与时间

测试应选择夏天中最炎热的一天或冬天中最寒冷的一天，测量时间为24小时，但因为这次实验条件限制，我们选择的实验时间段是2010.12.3---2010.12.4. 湿度和温度的时间间隔为30分钟且等间隔测量。风速时间间隔为120分钟等时间间隔。

三）、实验原理

1. 测量同一寝室内不同测点在各个时段的温度、湿度和风速。

2. 测量同一楼层不同方位寝室相同测点在相同时间段的温度、湿度和风速；通过数据比较分析，初步得出室内热环境参数与所处位置的关系。

四）、测量仪器

温湿度记录仪、热球式风速仪。如下图：

五）、测点布置

测点布置在房间正中间距地面1.5米高的位置。其他测点若干个，沿房间纵、横轴每2米一个设置若干个测点。应画出被测房间的平面图，基本尺寸和位置，并说明墙体厚度，门窗材料及尺寸。

为了便于说明问题，可设附加测点一个，即外墙内表面距窗台下300毫米处布置一测点，测量内表面的度。

六）、实验步骤

测量341寝室AB 两处空气的温度、湿度。时间间隔为30分钟。从12月3日中午12点至12月4日中午12点，共延续24小时。

同时测量AB 处的风速。测量时风速探头应低于头部。每两小时测一次。

七）、整理与分析

同寝室不同测点的温度比较。下图为西六341寝室A 、B 两点处的温度和湿度对比分析图。

图A

图B

1、温度分析

从图中可以看出A 处平均气温比B 处高；A 处的稳步波动比B 处小。这是由于寝室的墙壁具有一定保温性，能够把从外界传来的热量和室内产生的热量聚集起来，减少热量损失，从而使室内的温度保持在较室外高的稳定范围内。B 处靠近窗户，窗的保温性比墙壁差，此处的热量损失较A 处大，受室外因素影响较大，故此温度较A 处小，温度波动较A 处大。 2、湿度分析

在图中的A 、B 俩点中，由图可以看出，室内的平均湿度高于靠近窗台; 寝室中部的湿度变化幅度较窗口更小些。靠近窗台的区域受室外的温度、风速等因素影响更大些，这个区域空

中中的水蒸气蒸发或迁徙的更快，水蒸气的含量波动较大，故窗口的相对湿度较寝室中部大。 3、风速分析

实验为在寝室东边和西边每隔两个小时测各时间的风速。从26日中午12:00开始记录数据到次日12:00结束。从上面两幅图可以看出，寝室西面风速波动幅度明显小于东面幅度。其原因为西面为围合空间有南北墙体挡风，而东面为南北开敞道路，所以风速受外部影响较大，波动较大。现在冬季，西北风为主要风向，而西边南北有抢所以波动不大。东边南北路直接受到西北风的影响，故变化较大。

八）、总结

由同一间寝室的温度，湿度，风速对比可以得出，寝室内部处于一个相对封闭的环境内，寝室中部温度，湿度，风速波动相对较小。寝室中部温度几乎不受窗口温度的影响，并高于窗口温度。湿度始终低于窗口的湿度，而寝室中部的风速则始终低于窗口附近。因此需要多打开门窗，增加与外界的贯通，保持室内空气清新。

通过对不同位置的寝室相同测点的温度、湿度和风速的对比分析，可以得出以下结论：位于难免的阳光充足，受潮面影响小，导致平均温度高，并影响了湿度，因此在外侧的应该多开窗，勤洗晒生活用品，避免细菌的生长。而南面的应该注意夏天防晒，在湿度较低的秋季应该往室内撒些水增加室内湿度。

九）、心得体会

本次实验通过比较专业的仪器对较为熟悉的居住热环境进行了测量和评估，并通过各个时间段的对比以及不同测点的选择来进行对比，因此实验的实测工作量较大，通过进行测量和关注并记录相关数据，对室内热环境有了一个直观的认识。

整个实验要求时间段的把握程度较高，要求测量人员每隔2个小时到所测的测点进行相关数据的测量记录。

本次实验数据较多，要注意运用软件对各种数据加以归类，分析和整理。并制作出表格，以便于观察。

实验以小组为单位，每个组员分工明确，培养了我们共同合作的能力。。

范文二：室内热环境

在人的一生中，有80%以上的时间是在室内度过的，室内环境品质如声环境、光环境、热环境及室内空气品质对人的身心健康、舒适感及工作效率都会产生直接的影响。在上述诸多影响因素中，热环境和室内空气品质对人的影响尤为显著

[1].改革开放以后，随着我国国家经济的发展和人民生活水平的提高，我国的人居环境和办公环境都获得了较大的改善，人们对室内热环境和室内空气品质的要求也更加严格，人在室内的热舒适度也受到了广泛关注。

地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的新形式，它以整个或者部分地面作为散热面辐射板，在通过对流换热加热周围空气的同时，还与四周的围护结构进行辐射换热，从而使围护结构的内表面温度升高，其辐射换热量占总换热量的50%以上。人们通过研究发现，地板辐射采暖具有以下优点：首先，地

地板辐射采暖更能够满足人们的热舒适性要求，再次，地板辐射采暖30年代就对地板辐射采暖进行了推广，特别是近二三十年来，低温地板辐射采暖以其卫生条件高、舒适性好、室内温度分布均匀、可利用热源广等优点得到了越来越多的应用。 为什么和传统的散热器采暖相比，地板辐射采暖更容易满足人们的热舒适度的要求呢？为什么地板辐射采暖在达到相同的热舒适度的情况下能够更节能呢？本文将以PMV 、PPD 指标为理论依据，根据人们的生活习惯和衣着情况，通过计算机进行模拟计算，并与传统的采暖方式下人们获得相同的热舒适度的情况相比较，说明采用地板辐射采暖方式与传统的采暖方式的不同之处及其优势所在，并且给出如要获得较高的热舒适度对地板辐射采暖温度的要求。

1、热舒适评价指标

人体的热舒适性指标是一个很复杂的问题。这是由于人对环境状态的感觉不同而造成的，即包含了环境和人的客观原因，也有人的主观原因。早期人们曾经用过贝氏标度和ASHRAE 标度。由于早期的热舒适性指标是以大量的观察试验结果为依据，实验中的有关参数可改变的数量有限，再加上各个参数之间存在很多的耦合关系，故结论难以推广。因而推出了综合的舒适性指标，丹麦学者

P.O.Fanger 于1982年提出了描述人体稳态条件下能量平衡的舒适性方程[2]. 1970年，Fanger 以热舒适性方程和ASHRAE 的7点标度为依据，提出了预测平均投票数PMV （predicted mean vote）指标。该指标在欧洲得到了广泛的应用。Fanger 的PMV 指标范围是-3~+3的范围，分别对应了人体的热感觉和冷感觉。

什么是室内热环境？

室内热环境是指影响人体冷热感觉的环境因素，也可以说是人们在房屋内对可以接受的气候条件的主体感受。影响室内热环境的因素，除了人们的衣着、活动强度外，主要包括室内温度、室内湿度、气流速度以及人体与房屋墙壁、地面、屋顶之间的辐射换热（简称环境辐射）。在18℃—26℃室温范围内，人体感觉最舒适。气流速度大于2米/秒时，人会感觉不舒服。

室内热环境

室内热环境是指影响人体冷热感觉的环境因素。这些因素主要包括室内空气温度、空气湿度、气流速度以及人体与周围环境之间的辐射换热。适宜的室内热环境是指室内空气温度、湿度气流速度以及环境热辐射适当，使人体易于保持热平衡从而感到舒适的室内环境条件。

空气温度、空气湿度和气流速度对人体的冷热感觉能够产生影响， 这一点容易被人们所感知、所认识，但环境热辐射对人体冷热感产生的影响，往往不易被人们所感知、所认识。例如在冬季的采暖房屋中，人们常常关注室内空气温度是否达到要求，而并没有注意到单层玻璃以及屋顶和外墙保温不足，内表面温度过低，对人体冷热感产生的影响。

实践经验告诉我们，在室内空气温度虽然达到标准，但有大面积单层玻璃窗或保温不足的屋顶我外墙的房间中，人们仍然会感到寒冷，而在室内空气温度虽然不高，但有地板或墙面辐射采暖的房间中，人们仍然会感到温暖舒适。在夏季自然通风的房屋中，人们常常关注室内空气温度的高低，而忽视通过窗户进入室内的太阳辐射热，以及屋顶和西墙隔热性能差，所引起内起的内表面温度过高对人体冷热感产生的影响。事实上，在顶层房间和有西山墙的房间中，在自然通风条件下，室内空气温度与其他房间相比，通常是稍高或接近，但由于屋顶和西墙隔热性能差，内表面温度过高，人们仍然会感到炎热。这时如果室内空气湿度高，气流速度又小，则更会感到炎热难忍。

室内热环境是对室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境热辐射的总称。

范文三：第三类边界条件数值模拟室内热环境及其实验验证

第三类边界条件数值模拟室内热环境及 其实验验证

贾玉凤邹志军黄晨罗行李俊红摘要:本文应用数值模拟 软件,利用第三类边界条件对某实验房的室内热环境进行数 值模拟,并通过实验进行验证。验证结果表明模拟值与实际 测量值基本吻合。在数值模拟验证的基础上,论文通过设置 不同围护结构热工特性、室外空气温度、以及送风参数的模 拟, 得到了相应室内热环境随围护结构热工特性、 室外温度、 送风参数变化的特性与规律,进一步扩大了实验范围,充实 了实验手段。关键词:数值模拟实验验证变参数模拟

0. 引言随着计算机的大容量化和高速度化以及计算流体 力学的发展,在室内热环境方面,特别是大空间建筑室内热 环境设计中已逐渐普及采用 CFD 来解决室内气流组织、热环 境等问题的研究 [1], 从而使室内热环境特性研究及其全面评 价成为可能。本文应用软件 Airpak ,利用第三类边界条件对 某实验室室内热环境进行数值模拟,并通过实验予以验证, 进而利用数值模拟对室内热环境特性进行分析。 1. 环境实验 室 简 介 如 图 1所 示 , 环 境 实 验 室 内 尺 寸 为 4.9m×3.5m×2.5m,墙体均采用保温材料。气流组 织采用顶送下回,送风口尺寸为 16cm×69cm,距东墙中

侧设有一 30cm×30cm的回风口。 室内东西墙附近各有一 个散热器,图 1中 Z 向为北向。 2. 数值模拟计算与结果 2.1物理模型及数学模拟概况模拟用物理模型如图 1所示,其墙 体传热系数为 0.383W/(K×m2), 墙外侧温度 28℃ 。 送风 速度为 2.35m/s,送风温度 17.8℃ ,靠近东、西墙处的散热 器散热量分别为 840W 、 2410W , 且室内日光灯关闭。 数值模拟 用数学模型为 K-ε紊流模型, 利用第三类边界条件对房间进 行热环境模拟。对送、回风口及回风管处、散热器等采用了 网格加密的处理, 总网格数 18655个。 2.2数值模拟结果 2.2.1温度场分布如图 2(a ) 、 (b )所示,沿着风口自上而下,温度 逐渐变化。近风口处等温线密集,温度分布存在明显的扩散 现象。在图 2(a )中,由于右侧存在一个散热器,导致了两 边温度分布并不对称。在图 2(b )中,水平方向温度梯度明 显变小,存在衰减现象,回风口处等温线相对稀疏,房间居 住域温度变化相对缓慢。图 2(c )为南墙表面的温度分布, 从图中可以看出,墙面自下而上温度逐渐升高,离风口较远 处的温度相对较高,等温线较密集。图中所标数字单位均 为 ℃ 。

2.2.2速度场的分布图 3为室内速度场模拟结果。 模拟结 果表明,射流断面速度从射流中心开始逐渐向边界衰减并沿 射程有所变化,导致流量沿程增加,射流直径略有增大。回

风口的气流近似于流体力学中所述的汇流。离开汇点距离越 大,流速衰减越大,呈二次方衰减 [2]。从图中可以看出,风 口下方速度较大,自上而下存在衰减现象。其余区域速度较 小。图 3(a )中,气流在左右两侧各形成一个较小的涡流。 图 3(b )中,除送风口与回风口处速度较大,整个房间的速 度较小,且分布比较均匀。 3. 实验验证 3.1实验布点与测量 方法实验中共布置九个速度测点,在宽度方向上取中间截面 布置七个点,两个散热器附近各布置一个测点。空气速度采 用万向风速仪, 其输出信号通过 Fluke 采集器进行集中采集。 布点位置如图 4(a ) 所示。 采用垂直方向上均匀布点的原则, 实验中布置二十个温度测点,采用带防辐射屏蔽罩的 T 型热 电偶进行测试,数据采集通过 Anjelun 采集器集中采集,每 分钟采集一次,布点位置如图 4(b )所示。 3.2实验结果与 模拟值的对比分析表 1、表 2分别为图 4(a ) 、图 4(b )各测 点实验值。 定义系列测定误差为:其中 xs —— 实测值; xm —— 模拟值; n —— 测点总数。计算 σ时剔除最大偏差值。经计 算, 速度系列误差 σv=0.15m/s, 温度系列误差 σt=1.66℃ 。 速度误差相对较大,这是由于在速度均匀区域测点较少,某 些点实测值与模拟值相差较大造成的。温度误差相对较小。 对比表中的各个数值,说明模拟热环境与实际热环境基本一 致,数值模拟结果可靠。表 1速度模拟值与实测值比较测点 序 号 123456789实 测 值

(m/s)2.131.731.690.110.170.090.70.181.16模 拟 值 (m/s)2.041.711.350.140.110.160.520.120.08表 2温度的 模 拟 值 与 实 测 值 测 点 序 号 12345678910实 测 值 (℃ ) 25.225.9925.2618.4920.220.8220.5724.3823.9423.75模拟 值 (℃ ) 22.9622.7622.4618.6919.5520.1120.1623.8623.4823.2测 点 序 号 11121314151617181920实 测 值 (℃ ) 23.7522.8924.322531.4225.1524.1223.0322.9623.35模 拟 值 (℃ ) 22.8222.1424.6923.5522.6722.4522.3723.7423.226.914. 室内环境特性模拟对围护结构传热系数、室外空气温度、以 及送风温度、速度等参数进行了变参数模拟。选取在房间中 间位置点 10和靠近出风口处点 5作为观察对象。 (参看图 4 (b ) ) 4.1变送风参数模拟结果分别设置送风温度 14、 16、 17.8、 20、 22℃ ,由图 5(a )可知,随着送风温度的增加, 点 10, 5的温度都在增加,室内温度也随之升高,点 5温度 增加的趋势要高于点 10。 分别设置送风速度 1.8、 2.1、 2.35、 2.7、 3.0m/s,由图 5(b )可知,随着送风速度的增加,点 5的速度增加趋势略为明显,这是与点 5位于风口附近,受送 风速度影响较大有关。 点 10的风速变化并不明显, 速度较均 匀。 4.2变热工参数的模拟结果分别设置墙体的传热系数为 0.383、 2.5、 4.5、 6.5、 8.5W/(K×m2),其他参数不变,

由图 6可知,随着传热系数的增加,室内温度略有升高。这 是因为随着传热系数的增加,材料的保温性能降低,比较容 易受到室外参数的影响, 点 5影响较小。 5.3变室外温度的模 拟结果分别设置送风温度 20、 24、 28、 32和 36℃ ,由图 7可知,随着室外温度的升高,点 10, 5的温度略有增加,室 内热环境受室外温度影响较小。 6. 结论采用 Airpak 软件对某 实验室热环境数值模拟,经实验验证结果表明基本吻合,模 拟结果可靠。利用经验证后的数值模拟体系进行一些列变参 数模拟结果表明,随传热系数增加,室温提高,当传热系数 增加到 2.5W/(K×m2)以上后,室温影响减弱,这是由于 室内热源较大,墙体热工参数影响相对减弱所致。此外室内 温度受送风参数影响较大。通过论文研究表明,借助一定的 实验,利用数值模拟研究室内热环境是一种比较有效、可靠 的研究方法,其研究成果可为空调设计提供参考和指导。参 考书目:[1]黄晨等 . 大空间建筑室内垂直温度分布的研究 . 暖 通空调 .1999,No.5.[2]赵荣义等 . 空气调节 . 北京 :中国建筑 工业出版社 ,2002.151-156.

范文四：幼儿园室内热环境研究

第41卷第4期 2009年8月 西 安 建筑科技 大 学 学 报(自然科学版)

J.Xi’an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition)

V01.41No.4 Aug.2009

幼儿园室内热环境研究

岳 鹏1”,刘加平1”,闫 杰3

(1.西安建筑科技大学建筑学院,陕西西安710055;2.西部建筑科技国家重点实验室(筹),陕西西安710055, 3.陕西理工学院建筑学院,陕西汉中723000)

摘要:为了定量认识幼儿园的室内热环境,对幼儿园儿童活动单元室内热环境进行了现场测试,得到室内空 气相对湿度变化和室内温度空间分布的数据.对数据进行分析后,发现幼儿园室内热环境存在的一些问题:室 内相对湿度过大以及冬季采暖方式不符合人体热舒适的要求,并通过数据证明建筑采用内庭院式平面布局 有利于室内热环境的稳定.最后,提出了改善室内热环境的幼儿园儿童活动单元平面模式,强调了低温热水地 板辐射采暖是符合幼儿活动特点和人体热舒适要求的采暖方式.

关键词:幼儿园I儿童活动单元;热环境

中图分类号:TUlll.19文献标识码:A 文章编号:1006—7930(2009)04-0549-07

随着经济的发展,社会的进步和人们对环境问题的日益关注,对建筑热环境的研究已经在越来越广 泛的领域得到开展.

幼儿期是人的生理、心理发展的关键时期.幼儿的健康发展是在与周围环境的互动中实现的,“环境 育人”是幼儿教育的特点,良好的环境对幼儿身心健康发展有重要的促进作用.特别是建筑热环境,时时 在影响着幼儿的生理和心理健康.

本研究项目以室内气候和热舒适的基本原理为理论依据,对幼儿生理特点、生活特点以及幼儿园儿 童活动单元功能用房进行了调研和分析,通过现场测试,了解幼儿园建筑的现状,发现其室内热环境存 在的问题.对这些问题进行科学的研究和分析后,提出解决办法和改进措施,以期从建筑设计上改善幼 儿园的室内热环境.

1调查和测试

1.1前期调查

本课题组于06年的7月和07年的1月分别采用问卷调查的方式,对西安市的十一所大、中型幼儿 园进行了室内外环境、特别是室内热环境的现状进行了问卷调查,两次共发送调查问卷300份,回收有 效问卷281份.通过对问卷的分析,发现幼儿园的室内热环境普遍存在以下问题:

(1)班级幼儿人数超出额定人数标准现象严重,带来室内热环境问题.有47%的问卷认为室内人数 多是造成室内空气质量差的主要原因;

(2)儿童活动单元内部的卫生间、盥洗室位置不合理,造成室内空气质量差以及潮湿.调查发现,卫 生间处于活动单元核心位置的平面布局方式普遍,造成卫生间没有窗户组织自然通风和争取日照;有 88%的问卷认为卫生间对室内空气质量有负面影响,其中35%认为卫生间对室内空气质量影响非常严 重.

(3)关于冬季室内环境的温度,普遍认为在冬季把室内温度保持在16℃左右较适宜,而不是设计规 范要求的室内采暖计算温度20‘C C妇;调查中保育人员普遍反映由于冬季幼儿在室内进行活动,因为衣

收稿日期:2008—12—01修改稿日期:2009-06—17

基金项目:西安建筑科技大学青年科技基金资助项目(04QN03)

作者简介:岳鹛(1973一),男,陕西汉中人。博士研究生,主要从事绿色建筑技术与设计研究.

550西安建筑科技大学学报(自然科学版) 第41卷

着较厚,幼儿常常热得汗流浃背,容易发生感冒.

1.2测试方案

(1)测试目的

针对调查中反映出来的问题,项目组选择一所有代表性的幼儿园进行现场测试,以期对热环境状况 进行量化的描述,将测试数据与前面调查发现的问题进行比较;同时期待通过数据分析发现其他问题, 找出室内热环境与建筑空间之间的联系.

(2)测试对象选择

通过调研发现,庭院式布局是幼儿园建筑较为典型的一种空间组织形式.本次测试拟以这种空间形 式的幼儿园为测试对象.西安建筑科技大学幼儿园属于这一类型(平面如图1所示),因此测试工作在该 幼儿园展开.

图1被测试的幼儿园平面图

Fig.1Plan

of tested nursery school

测试的对象是位于西安建筑科技大学幼儿园一层的一个儿童活动单元的活动室和卫生间,该单元 是单层,室内热环境受外界影响较其他单元是最大的.活动室在外侧,处于南向;寝室和厕所靠近幼儿园 的内庭院,处于北向.

(3)测试时间选择

项目组在不同的季节对同一个儿童活动单元、相同的若干测点进行测试,对数据进行比较,目的在 于得出在不同室外环境温度作用下,室内相同测点的温度变化关系.测试时间选择在2006年秋季十月 和2007年冬季一月.选择十月下旬测试,有利于了解在不依靠设备的条件下,幼儿园室内的热环境状 况.另外,这个季节是一年中较为舒适的时段,以此时的室内热环境状况作为标准,可用来评价一年中最 冷的一月份在采暖的条件下室内热环境的舒适性.

(4)测试工具和测试过程

测试工作所用仪器是温度巡回检测仪、端子箱、康铜热电偶和自计温湿度仪.

温度巡回检测仪、端子箱、康铜热电偶用来记录不同测点的温度变化,得到温度的空间分布数据.把

热电偶分布成14个点:高度方向分上、中、下三排,每一排在南北方向设三个点.房间朝东方向中间高度

第4期 岳鹏等:幼儿园室内热环境研究 551上也设三个点,室外和卫生间再各设一个点,如图2所示.

自计温、湿度仪布置在活动室中央距地面2.0m处,用于记录室内湿度的变化.

测试工作分两次进行,时间分别在2006年10月20日~10月22日和2007年1月5日~7日.为 了不对所测幼儿园的正常上课和活动造成影响,测试工作从没有幼儿的星期五晚上至星期天晚上进行, 因此测得的结果中无正常的内扰因素.两次测试的测点选择相同.

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a.钡j点平面布置 b.测点怪向布置

乱Plane disposal of testing points b.Vertical disposal of testing points

图2测点布置图

Fig.2Disposal plan of testing points

2测试结果的分析研究

通过测试,得到室内温度逐时变化的空间分布和室内湿度的逐时变化数据.下面,对两次测试所得 数据进行比较分析.

2.1窒内湿度

十月份的测试数据显示:室内相对湿

度的波动幅度从52%~70%,通过图3曲

线可以看出,相对湿度随温度的上升而下

降,随温度的下降而上升,但在时间上不

完全同步.一月份是西安最冷的月份,图3

显示室内相对湿度在58%~74%之间波

动.冬季室内相对湿度较之秋季更高.由

于测试过程中无正常的内扰因素,即没有

人在室内活动,则在正常使用情况下,由 于人的呼吸和皮肤汗液蒸发的原因,室内 相对湿度会更高. 当室内湿度在50%~60%左右,有利 于儿童在室内活动时通过汗液的蒸发散

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缸

图3十月、一月份的室内相对湿度波动曲线

Fig.3Relative humidity’s fluctuation indoors in Oct.and Jan.

热保持舒适,也保证寝室里被褥的干爽,以利于婴儿睡眠的舒适.而当室内相对湿度达到70%时,将会 为许多微生物的滋长提供条件,造成霉菌生长,影响室内空气质量Ⅲ.

测试结果显示,在无人活动的情况下,室内湿度已经有超过70%的区域,在有人活动的情况下,相 对湿度会更大.显然,儿童活动单元室内应该采取降低室内湿度的措施.比如加强室内的通风,或者通过 平面设计使厕所与儿童活动室、寝室相对隔离.因为厕所、盥洗室用水是室内水蒸气的重要来源.

552西安建筑科技大学学报(自然科学版) 第41卷

2.2室内、外温度比较

测点布置如图2所示,测点H位于室内,距地1.50m高,距外墙1.16m,测点M位于室外,距室外 地面1.50m,距墙0.40m.

在十月份测试期内,如图4所示,室内测点H的温度波动范围是15.3~18.4℃,分别出现在10月 21日7:28和10月22日15:58,波幅3.1℃.室外测点M的温度波动范围是4.9~28.6℃,分别出现在 10月21日6:28和10月21日II:28,波幅23.7℃.排除阳光辐射的干扰,室内温度峰值延迟3h,室内 温度最低值比室外延迟1h.

图4十月份室外温度和室内温度波动比较 Fig.4Comparison between outdoor and

indoor air temperature fluctuation in Oct 图5一月份室外温度和室内温度波动比较

Fig.5Comparison between outdoor and

indoor ak temperature fluctuation in Jan

在一月份测试期内,如图5所示,室外测点M的温度波动范围是一6.3~7.1℃,极值分别出现在1月7日8:30和1月6日14:30,波幅为13.4℃.

室内测点H的温度波动范围在9.9~11.6℃,最高温度在1月6日的11:30和15:30.在两个波峰 间的13:30,温度降低为10.6℃,出现与中午外界环境升温相反的波谷.这是中午供暖暂停造成的.室内 温度波幅很小,为1.7℃.

由于测试期闻室内无人员活动,没有由人产生的热量影响,室内温度远远低于规范要求的室内采暖 计算温度20℃的要求.室内温度与舒适的十月份的15.3--一18.4℃波动范围相比较低6℃左右.

通过比较分析可以得出:较大的室外温度波动被围护结构减弱,维持了室内温度的相对稳定.在现 有供暖条件下,如能提高建筑围护结构保温能力,可进一步改善室内热环境.

2.3室内不同高度测点的温度波动比较.

十月份的测试,从图6可以看出,靠近地面位置的测点F温度明显低于位置较高的另外两个测点 D、E,最大温差0.9℃.房间中部和顶部温差很小,在16:oo~20:00PM,中部的温度高出顶部0.2~ 0.1℃,其余时间均是顶部温度最高.这是由于到了下午,随着室外温度的降低,屋顶楼板的温度开始降 低,对接近它的空气产生了冷却的作用.此时各点的温度都在下降,但接近楼板处温度下降最快.

一月份的测试,从图7可以看出:房间地面附近温度明显较低,室内温度随空间高度的增加而上升. 这是因为冬季室内采用对流散热器采暖方式,热空气上升造成的.

靠近地面的测点F的温度在9.5℃上下波动,且波动幅度最大,说明地面附近空气由于受地面温度 变化的影响,温度不但低,而且变化较剧烈,波幅为2.4

室内温度的竖向分布对人体的热舒适影响较大.从生理学上来看,人的足部血液循环相对头部较 差,温度偏低,而头部温度较高.适宜的环境温度分布状态以下暖上凉更符合人的舒适要求[3].所测房间

上暖下凉的温度分布状态不符合人体所需的脚暖头凉的舒适要求.该幼儿园采用的是对流散热器采暖

第4期 岳鹏等:幼儿园室内热环境研究 553方式,这种方式是一种低舒适、高能耗的采暖方式.

图6十月份室内测点D、E、F的温度波动比较 Fig.6Comparison of temperature fluctuation of

indoor test points of D.E、F in Oct 图7一月份室内测点D、E、F的温度波动比较 Fig.7Comparison of temperature fluctuation of indoor test points of D、E、F in Jan

2.4室内相同高度、不同位置测点的温度波动比较

十月份的测试结果,从图8中可以看出,在相同高度的测点,卫生间的温度明显偏低,平均为 15.3

而从一月份的测试结果图9可以看出,卫生间内的测点N温度大大高于活动室内的测点E、P,这 个结果与十月份的完全相反.测点N所处的位置远离南向外墙,它处于北向,得不到日照.但是由于北 向外墙与内庭院相邻,在冬季,内庭院的热稳定性维持了该点相对较高温度.两个季节如此明显的对比, 反映出平面组合方式对室内温度分布影响很大.

图8十月份室内测点E、N、P的温度波动比较 Fig.8Comparison of temperature fluctuation of

indoor teat points of E,N,P in Oct

3结 论 图9一月份室内测点E、N、P的温度波动比较 Fig.9Comparison of temperature fluctuation of indoor test points of E,Nt P in Jan

3.1测试结果分析结论

基于问卷调查和测试结果的分析,对托幼建筑室内热环境,我们得出了如下几点结论:

(1)室内湿度较高是托幼建筑室内热环境普遍存在的问题,应该采取降低湿度的措施,如加强室内 的自然通风,或者在建筑平面设计中将厕所与儿童活动室、寝室相对隔离;

(2)被测儿童活动单元冬季室内温度比舒适的秋季的室内温度低许多,从实测数据上呼应了调查时 使用者对冬季室内温度宁低勿高的建议l

(3)对流散热器采暖方式形成的竖向温度分布不符合热舒适要求;

(4)庭院式平面布局对内庭院一侧的房间室内热稳定有明显的作用.

554西安建筑科技大学学报(自然科学版) 第41卷

以上几点结论说明了测试数据与前期问卷调查结果是吻合的.通过测试还发现了问卷调查没有反 映出的问题,如:使用对流散热器采暖造成的温度分布不合理,另外,通过测试验证了建筑平面布局对室 内热环境的影响.

3.2室内热环境的改善措施

对目前托幼建筑,调查和测试所反映出的问题实际上具有普遍性.托幼建筑设计应该在研究的基础 上,通过合理技术措施,对存在的热环境问题进行改造和设计.

建筑的室内热环境与建筑平面布局、房间朝向、窗面积、围护结构热阻、遮阳等因素密切相关.针对 普遍存在的儿童活动单元内卫生间对室内空气质量和空气湿度影响较大的问题,可以通过有针对性的 平面设计和构造处理予以解决.图10是结合儿童活动特点和使用要求提出的儿童活动单元平面模式:如图10所示:儿童活动单元南北向布

置,单元之间并列,由南向的走廊联系;走廊

设通窗,形成冬季暖廊.从储衣问进入室内,

活动室与寝室之间设隔断划分空间.卫生问

从寝室北向阳台进入,在卫生问与寝室之间

设全玻固定窗.卫生问与储衣间的隔墙设高

侧窗组织空气对流.活动室南向墙设水平通

窗,北向设矩形窗.采用低温热水地板辐射

采暖方式.

对提出的儿童活动单元平面模式说明

如下:

(1)南向设置封闭走廊,改善冬季和夏

季室内热环境;

走廊的窗和儿童活动单元沿走廊的窗 尽量采用通窗,外廊的窗向室外开启,活动

图10儿童活动单元平面模式 Fig.10Plane mode of children’5living unit

室的窗向室内开启,可在走廊形成开敞的活动空间.在夏季,当窗户打开时,可以最大限度的提供自然通 风的开口面积.在冬季,南向大面积的玻璃窗便于争取尽量多的高度角较小的直射阳光进入室内[引. 冬季晴天时,封闭的外廊就成为了阳光间.在阴天无阳光直射时,内、外两层窗均关闭,封闭的走廊 作为热过渡空间,成为保温构造的一部分.

在夏季,因太阳高度角大,南向走廊成为有效的遮阳构件.

(2)活动室与寝室之间设通透的隔断进行空间划分,改善室内自然采光和自然通风条件;

因为活动室和寝室进深均较大,如果用墙分隔,北向的房间阴暗封闭.为了充分利于自然采光和自 然通风,活动室与寝室之间采用可搁置生活用品和玩具的木质隔板进行通透的分隔.这样房间虽然进深 大,但南、北两侧采光,室内照度比单向采光更高,且南北通透,在夏季容易形成穿越式通风.这种隔而不 封的做法也扩大了室内视野,增加了有效使用空间.

(3)改变卫生问与活动室、寝室间的联系方式,减少卫生问对室内空气质量的影响;

卫生间通过北向阳台进入,把卫生间对活动室、寝室的空气影响消除了.为方便保育员对幼儿的监 护,卫生间与寝室之间设置全玻固定窗,视线通畅.实现了“空气隔开,视线通透”的要求.北向阳台封闭, 防止冬季进入卫生间时通过室外.

(4)采用低温热水地板辐射采暖方式.

与空气对流散热器采暖比较,低温热水地板辐射采暖方式可形成理想的竖向温度分布.这种采暖方 式地面温度高于室内上部温度,给人以脚暖头凉的舒适感∞].同时,低温热水地板辐射采暖比对流采暖

的室内设计温度可降低2~3℃,节约燃料‘引.

第4期 岳鹏等:幼儿园室内热环境研究 555

幼儿身材小,且常与地面接触,低温热水地板辐射采暖方式所形成的热环境尤其适合于幼儿的活动 特点,更利于幼儿的健康和热舒适.

(5)儿童活动单元的冬季室内环境的温度,设计规范要求的室内采暖计算温度是20C,但是根据调 查和测试的结果,认为在冬季把室内温度保持在16℃左右,更适合儿童的生理和活动特点.

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Study on the indoor thermal environment of kindergarton

YUE Pen91”.LIUJia—pin91”,YAN Jie3

(1.School of Arch.Xi’an Univ.of Arch.and Teeh.,Xi7an 710055,China

2.State Key Laboratory of Architecture Science and Technology in West China(XAUAT),Xi’an 710055,China;

3.Shaanxi University of Technology College of Architecture,Hanzhong 723000,China)

Abstract:In order tO quantitatively know about the indoor thermal environment of the nursery school,the unit of the in— rant’S living has been tested on the spot.Data on indoor relative humidity change and indoor air temperature’S spatial Sta— tuS are obtained.After the testing data were analyzed,problems about its indoor thermal environment are located.For example,the indoor relative humidity degree is tOO large,and the heating patterns don’t meet with the requirement of body’S thermal comfort in winter.Moreover。it was proved by data that the plane layout with courtyard is beneficial tO the stabilization of the indoor thermal environment.And then,the plane mode of the unit of infant’s living is suggestedto improve the indoor thermal environment.In addition。it is emphasized that the heating pattern of floor radiation with low temperature water accords tO the characteristic of infant’s activity and the requirement of body’S thermal comfort. Key words:nursery school I children’s living unit,thermal environment

B-0|帅lYUE Peng。Candidate for Ph.D.Xi’¨710055,P.R.China,Tell0086—13087584840,E-maillwingyue@163.C01

]]]]]]I=J 凹 口 I=I 口 口

范文五：室内热环境与节能研究

2005年增刊 制冷与空调 41

室 内 热 环 境 与 节 能 研 究

刘腊美 龙天渝 杨玉容

重庆大学 重庆 400045

摘 要 本文对热环境与人体健康的关系 热环境的评价指标以及热舒适标准做了一个综合性的描述 认 为可以通过合理的组合室内热环境参数 不仅可以达到热舒适和热健康 还可以节能 并且阐述 了基于节能的室内热环境设计参数的选择方法

关键词 室内热环境 热舒适 节能

1引言

暖通空调 HVAC 行业面临着室内环境品 质 IEQ 和节能问题两大挑战 良好的室内空 气环境应是一个为大多数室内成员认可的舒适的 热环境 同时也能够为室内人员提供足够的新鲜 空气 以满足人体的舒适和健康要求 [1]人们大 约有 80的时间是在室内度过的 老弱病残和孕 妇 婴幼儿在室内活动的时间就更长 因此室内 环境与人们的身心健康休戚相关 由不良的室内 环境导致的工作效率降低 废品率提高 员工病 假缺勤现象增多 医疗费用增加 给社会造成大 量经济损失 此同时 日益增加的能耗与日益减 少的能源储存量的矛盾越来越严重 各行各业都 在努力节能降耗 能耗大户建筑行业 特 别是 HVAC 系统的能耗问题也亟待解决 据统计 , 发达 国家建筑能耗家总能耗达三分之一 我国的占 25左右 并且随着经济的发展还有上升的趋势 而 HVAC 系统占建筑能耗 35因而节能研究刻 不容缓 而室内热环境设计指标是影响建筑能耗 的重要因素 要对热环境指标进行优化设置

2热环境与人体健康

建筑热环境是指作用在建筑维护结果上的一 切热物理量的总称 分为室内热环境和室外热环 境 室外热环境参数主要包括日辐射 室外气温 空气湿度 室外风度和风向等 属建筑气候学研 究的范畴 室内热环境是指与人体热平衡有关的 环境因素的综合 通常包括空气温度 相对 气 流速度和平均辐射温度四个基本的参数 人的代 谢率 主要是由劳动强度 劳动时间决定 和着 装状况等也与人体热平衡有关 适宜的热环境不 仅能保持人体正常的热平衡 保持主观的舒适感 而且能确保热的健康和正常的工效

人体最大的生理性体温变动范围为 3540在热不平衡时 体温调节系统会自动调节 使人体的核心温度维持在一个合适于生存的较窄 范围内 当人体处于冷热环境下 皮肤表层的血 管就会扩张以增加血液流量 这样血液就能够把 更多的热量带到皮肤表面 从而增加皮肤向环境 的散热 如果这样还不能抑制身体内部的温度上 升 体温调节系统就会命令皮肤出汗 通过蒸发 带走身体的热量 当人体处于冷环境下 皮下血 管收缩来减少身体表面的血流量 通过这种方式 可以降低皮肤温度以减少人体辐射和对流损失 如果人体内部温度仍然不能维持恒定 人体体温 调节系统就会自动通过冷颤等方式增加代谢 热环境的变动如果是在一定的范围内 机体 可以通过复杂的体温调节机制保持体内温度的恒 定 如果热环境的变动超过一定的范围 机体的 体温调节就会处于一种紧张的状态 长此以往将 影响人体的神经系统 消化系统 呼吸系统 循 环系统的功能 降低机体的抵抗力 增加病患率 例如 [5]长期居住在寒冷潮湿的环境中 易患感 冒 冻疮 风湿病和心血关系疾病 如果寒冷强 度大 又没有很好的个人防护 此时 机体则处 于大量散发热量的热环境中 会引起体温的下降 神经系统和其他系统的机能也随之降低 出现无 欲和嗜睡状态 血压下降 呼吸减弱 意识消失 最后可能因为中枢神经系统麻痹乃至死亡 反之 在高温 高湿的热环境中 人们会感觉到闷热难 耐 疲倦无力 工作效率下降 在严重妨碍体温 放散的环境条件下 可能使体温调节失常

造成

42制冷与空调 2005年增刊

中暑 严重时可导致死亡 此外 如果热环境变 化过于激烈 也将对健康产生不利影响

3热环境的评价指标

为了量化的对比不同热环境的舒适度 综合 热环境的四个物理因素 , 即空气温度 相对湿 度 气流速度和平均辐射温度 并考虑人体的活 动量和衣着 建立了各种热环境的评价指标 这 些指标考虑了人体在这几个因素综合构成的热环 境中的热反应 , 以及产热与散热平衡 , 即保持体温 稳定时的生理卫生要求 , 只是评价指标的变量和 表达式有所不同 一般是在大量人体生理实验的 基础上 , 采用普通数学的方法整理得到的

目前 应用最广泛的是丹麦哥本哈根大学的 P. O . Fanger 教授提出的预测平均投票数和预测不 满意百分数 (PM V -PPD ) 评价指标 [6], 它通过大量实 验数据的统计分析 结合人体的热舒适方程 提 出的表征人体热舒适的一个较为客观的指标 被 编入国际标准 I S07730

此外 G agge 教授提出的新有效温度指标 (ET *)和标准有效温度指标 (SE T ) 应用也比较广泛 并为 A SH RA E 组织所采纳

我国在热环境评价指标方面也有研究 例如 同济大学的叶海 魏润柏等人 [9]提出了一个基于 热平衡的无因次数 H B (H eat B al a nce ) , 计算简便 , 实用性强 上海交大的连之伟等人引入模糊数学 理论 , 对影响建筑室内热环境的主要环境参数作 了大量的调查与实验 , 建立了室内热环境模糊综 合评判模型 . 我国的研究相对来讲还比较少 一般 是借鉴了国外的经验或者直接从国外的指标发展 而来

4热舒适标准

暖通空调工程师以及生理 心理 人类工效 学的有关专家研究人与环境的热交换的目的不仅 仅是建立一个热平衡方程 而是创造一个令人感 到热舒适的工作和生活的环境 不少学者通过大 量的试验调查建立了热舒适标准

ASHRAE 55-1992[11]将热舒适定义为 人们 对热环境表示满意程度的意识状态 并给出了 至 少 满 足 80%居 住 者 的 舒 适 区 1923年 Houghton 和 Yaglou 建立了有效温度 ET 它结合 干球温度 湿球温度于空气流速而产生的相等热 和冷的感觉 ASHRAE 以此建立了 舒适区 分有夏季及冬季 这一标准一直沿用到 1961年 由于有效温度过分地强调了冷及中等环境中的湿 度作用 而没有强调较暖条件下的效应 没有考 虑热湿条件下空气湿度的作用 Gagge 等根据环 境实验室测试研究认为 皮肤湿度是不舒适的极 好预测器 因此发展了新有效温度 ET*在新有 效温度下 用皮肤湿度 T s 反映湿度 W, 表示热的 状况 皮肤湿度 W 为皮肤表面实际蒸发热损失与 在相同环境中可能发生的最大损失比 新有效温 度 ET*代替了有效温度 ET 并在 ASHRAE 标准 551992中使用

国际标准组织 I SO 采用的是丹麦 Fa nger 教授 提出 的 PM V PPD 指 标 由此相应的 标 I SO 7730[12]I SO 7730标准要求 |PM V |0. 5此时 仍有 10的人感觉不满意

英国皇家特许建筑设备协会 C I B SE 1986年给 出了推荐温度 结果温度 T r es , 并提供了满足 热舒适的室内环境设计规范 [13]其热舒适环境 设计推荐值间表 3. 1

表 3. 1英国热舒适环境设计推荐值 C I B SE1986季节 居住类型 结 果 温 度 相 对 湿 度

持续 202250

夏季

短暂 2350

持续 192050

冬季

短暂 161850

以上被国际上公认的评价和预测室内热环境 热舒适的标准 I SO 7730和 A SH R A E55-1992, 但这些 标准未必适用于中国人 因为 1中国人与美 国人 欧洲人的饮食结构不同 人体新陈代谢率 不同 2中国与美国 欧洲等国家地理位置不 同 气候相差迥异 3欧 美等国家属于经济 发达国家 而我国是发展中国家 能源短缺 经 济比较落后 国外致力于研究室内热环境的最佳 参数 而我国是要在保证人体热舒适的条件下 尽可能地节能 经济可行 因此 我们不能全部 照搬国外的研究成果 而应立足于我国的实际情 况 研究适于我国国情的室内热环境热舒适和健

康理论

2005年增刊 制冷与空调 43

5基于节能的热环境设计指标选择 5. 1建筑节能

建筑能耗广义上由三大部分组成 即建筑能 耗 使用能耗和拆除能耗 狭义上指使用能耗 包括采暖 空调 通风 照明 动力 给排水等 其中暖通空调运行使用为能源消耗的主要地方 由于我国建筑行业的蓬勃发展 能源消耗日渐看 涨 节能研究势在必行 我国建筑节能工作还处 在大发展初期 , 从地域 建筑类型 围护结构与设 备系统 设计 施工和运行等方面均有十分广阔 的发展空间

建筑能耗影响的因素主要有体形系数 建筑 材料隔热系数和暖通空调的负荷和使用效率 建 筑节能降耗要从两方面进行 一是从建筑的设计 初期开始 合理的设计建筑结构 选用新型的隔 热保温材料 以改善建筑物围护结构热工性能 增强建筑物自身隔热防寒能力 二是从暖通空调 系统着手 正确设计暖通空调系统 合理选用设 备 提高空调设备的能效 改进运行管理方式 暖通空调系统应在增进人体健康 提高舒适性的 条件下 , 有效利用能源

为贯彻节能环保的政策 改善室内热环境 提高暖通空调的能源利用效率 我国也提出了居 住建筑的节能标准 提出通过增加建筑围护结构 的保温隔热性能和提高采暖 空调设备的能效比 在保证相同室内热环境的指标下 与未节能前相 比要节能 50[14]

5. 2基于节能的热环境设计指标选择

室内热环境的各因素之间是相互耦合的 某 一因素变化对人体造成的影响可由另一因素的相 应变化所补偿 比如 人体经辐射所获得的热量 可以改变气温升高来获得 湿度增加所造成的影 响可为风速增大做抵消 所以 热环境因素对人 体的影响要作综合的分析 合理的组合热环境的 四个因素 不仅可以达到热舒适要求 也可节能 降耗

室内热环境参数对空调一次投资和运转费用 的影响主要表现在空气温度和相对湿度 空调的 费用随着空气计算温度的提高而降低 同样的技 术水平上 夏季室温每提高 1冬季室温每降低 1能耗增加 8左右 一次投资增加 8.5左右 在常见的设计条件下 降低室内空气计算相对湿 度 即加大送风温差 对减少空调系统的一次投 资和运转费用也很有利 文献 [16]提出在确定室内 设计参数时 温度可以低一点 相对湿度可以高 一些 既可以保证较高的热舒适度 又可以减少 空调能耗

热环境的研究除了涉及到四个环境因素外 也涉及到劳动强度 衣着以及地理位置 民族习 俗 年龄性别 体格 体型等更广泛深入的因素 考虑到我国的具体国情 我国的舒适性空调采用 的是 中等热环境 PMV 和 PPD 指数的测定和热舒 适条件的规定 GB/T19048[17]采用预计的平 均 热感觉指数 (PMV)和预 计不满意 者的百分数 PPD 评价 其值宜为 -1PMV +1PPD 27夏季温度为 2428相对湿度为 40 65风速不应大于 0.3m/s;冬季温度为 1822相抵湿度为 4060风速不应大于 0.2m/s

6结论

通过查阅大量的资料表明 室内热环境参数 的选择不仅决定人体的热舒适和热健康 还对暖 通空调系统的初投资和运行管理费用有重要的影 响 优化室内空气计算参数的选择 通过调整温 度 湿度和风速 如夏季提高 12通过加大 风速来弥补等方式 不仅可以达到较好的热舒适 还可以节能降耗

参考文献

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