關于熱污染及其控制第1頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三第六章第一節概述第二節水體熱污染第三節熱島效應第四節溫室效應第五節熱污染評價與標準第六節熱污染控制技術第2頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三第一節概述

一、熱環境

二、熱污染

第3頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

環境熱學

環境物理學分支

熱環境

研究影響

人類活動

人體健康影響熱環境又稱環境熱特性，是提供給人類生產、生活及生命活動的生存空間的溫度環境。自然環境城市環境建筑環境

一、熱環境

第4頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三表6-1熱環境的分類名稱熱源特征自然熱環境主要熱源是太陽熱特性取決于環境接收太陽輻射的情況；與環境中大氣同地表間的熱交換有關；受氣象條件的影響人工熱環境房屋、火爐、機械、化學等設施人類為防御、緩和外界環境劇烈的熱特性變化而創造的更適于生存的熱環境；人類的各種生產、生活和生命活動都是在人工熱環境中進行的第5頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三定義：地球大氣圈外層空間垂直于太陽光線束的單位面積上單位時間內接受的太陽輻射能量的大小數值：約為8.15J。太陽輻射通量（或稱太陽常數）：圖6-1太陽輻射通量分配狀況圖

第6頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三表6-2大氣中主要物質吸收輻射能量的波長范圍物質種類吸收能量的波長范圍/μmN2,O2,NO<0.1短波距地100km,對紫外線完全吸收O2<0.24短波距地50～100km,對紫外線部分吸收O30.2～0.36短波在平流層中吸收絕大部分的紫外線0.4～0.85長波8.3～10.6長波對來自地表輻射少量吸收H2O0.93～2.85長波4.5～80長波6～25km附近,對來自地表輻射吸收能力較強CO24.3附近長波12.9～17.1長波對來自地表的輻射完全吸收第7頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三熱環境中的人為熱量來源

電動機、發動機和各種大功率的電器機械裝置在運轉工程中，以副作用的形式向環境中釋放的熱能。

放熱的化學反應過程，如化工廠的化學反應爐和核反應堆中的化學反應，太陽輻射能量實際就是化學反應氫核聚變產生的。

密集人群釋放的輻射能量，一個成年人對外輻射的能量相當于146W的發熱器所散發的能量。①設備散熱②化學放熱③人群輻射第8頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

二、熱污染

工農業生產和人類生活中排放出的廢熱造成的環境熱化，損害環境質量，影響人類生產、生活的一種增溫效應。

（一）熱污染的類型

（二）熱污染的成因

第9頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

（一）熱污染的類型

水體熱污染污染源備注熱電廠、核電站、鋼鐵廠的循環冷卻系統排放熱水；石油、化工、鑄造、造紙等工業排放含大量廢熱的廢水。燃煤火電站熱能利用率僅40%，輕水堆核電站僅為31%～33%，核電站冷卻水耗量較火電站多

50%以上。廢熱隨冷卻水或工業廢水排入地表水體，導致水溫急劇升高，對水生生物造成危害。

類型大氣熱污染城市和工業大規模燃燒過程產生廢熱，高溫產品、爐渣和化學反應產生的廢熱等。

目前關于大氣熱污染的研究主要集中在城市熱島效應和溫室效應。溫室氣體的排放抑制了廢熱向地球大氣層外擴散，更加劇了大氣的升溫過程。

第10頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三各行業冷卻水排放量對照圖6-2各行業冷卻水排放量對照第11頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

（二）熱污染的成因

環境熱污染主要由人類活動造成，主要成因

向環境釋放熱量

改變地表形態

根據熱力學原理，轉化成有用功的能量最終也會轉化成熱，而傳入大氣。能源未能有效利用，余熱排入環境后直接引起環境溫度升高；改變大氣層組成和結構

第12頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

（二）熱污染的成因

改變大氣層組成和結構

CO2含量劇增

CO2是溫室效應的主要貢獻者。

顆粒物大量增加

對流層水蒸氣增多

平流層臭氧減少

反射太陽輻射，吸收地表長波輻射對環境溫度的影響與顆粒物粒度、成分、停留高度、云層和地表反射率等因素相關白天吸收地面輻射，抑制熱量向太空擴散；夜晚向外輻射能量，使環境溫度升高。氟氯烴（CFCs）和含溴鹵化烴哈龍（Halon）是造成臭氧層破壞的主要原因。第13頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

（二）熱污染的成因

改變地表形態

地表蒸發強度增強，反射率提高降低植物吸收CO2和太陽輻射的能力減弱了植被對氣候的調節作用

植被破壞

下墊面改變

海洋面受熱性質改變

城市化地表的反射率和蓄熱能力改變地表和大氣之間的換熱過程破壞石油泄漏可顯著改變海面的受熱性質對太陽輻射的反射率降低，吸收能力增加

第14頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

（二）熱污染的成因

表6-6城市下墊面對熱環境的影響項目與農村比較結果項目與農村比較結果年平均溫度高0.5~1.5℃夏季相對濕度低8%冬季平均最低氣溫高1.0~2.0℃冬季相對濕度低2%地面總輻射少15%~20%云量多5%~10%紫外輻射低5%~30%降水多5%~10%平均風速低20%~30%第15頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三第二節水體熱污染

一、水體熱污染的影響

二、水體熱污染的防治

第16頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三水體升溫，水中溶解氧降低（表6-7）

一、水體熱污染的影響

（一）威脅水生生物生存

7.637.777.028.078.228.388.538.868.83DO/（mg·L-1

）302928272625242322水溫/℃8.999.109.359.549.749.9510.1510.3710.6010.8311.08DO/（mg·L-1）2120191817161514131211水溫/℃11.3311.5911.8712.1712.4812.8011.1213.4813.8414.2314.62DO/（mg·L-1

）109876543210水溫/℃表6-7不同溫度下氧在蒸餾水中的溶解度在0～40℃內溫度每升高10℃，水生生物的生化反應速率會增加1倍，微生物分解有機物的能力增強，導致水體缺氧加重。第17頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三水體升溫還可提高有毒物質的毒性以及水生生物對有害物質的富集能力，改變魚類的進食習性和繁殖狀況等；熱效力綜合作用容易引起魚類和其他水生生物的死亡；溫帶地區廢熱水擴散稀釋較快，水體升溫幅度相對較小；在熱帶和亞熱帶地區，夏季廢熱水擴散稀釋較為困難，水溫升高，對水生生物的影響大。

（一）威脅水生生物生存

第18頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三熱污染可使水體嚴重缺氧，厭氧菌大量繁殖，有機物腐敗嚴重，水體發生黑臭。

（二）加劇水體富營養化

溫排水還會促進底泥中營養物質的釋放，導致水體離子總量，特別是N、P含量增高，加劇水體富營養化。水溫超過30℃，硅藻大量死亡，綠藻、藍藻迅速繁殖第19頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三水體升溫給致病微生物滋生繁衍提供溫床，引發流行性疾病。（三）引發流行性疾病

澳大利亞曾流行的一種腦膜炎是由于電廠排放的冷卻水使水溫增高，變形蟲大量滋生繁衍，污染水源，經人類飲水、烹飪或洗滌等途徑進入人體，導致發病。

第20頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三水溫升高會加快水體的蒸發速度，使大氣中的水蒸氣和二氧化碳含量增加，從而增強溫室效應，引起地表和大氣下層溫度上升，影響大氣循環，甚至導致氣候異常。（四）增強溫室效應

第21頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

二、水體熱污染的防治

熱污染是不可能徹底消除的綜合防治的目標：減少熱污染，將其控制在環境可承受的范圍內，及其資源化利用。防治措施：

（一）減少廢熱入水

（二）廢熱綜合利用

（三）加強管理

冷卻水循環利用或改進冷卻方式，減少冷卻水用量、降低排水溫度，從而減少進入水體的廢熱量。合理設計取、排水方式和選擇取、排水位置，如采用多口排放或遠距離排放等，減輕廢熱對受納水體的影響。二次能源再利用。養殖魚、蝦或貝類（表6-8）廢熱水灌溉，溫室蔬菜或花卉種植。廢熱水調節污水處理系統水溫排入港口或航道以防止結冰實施時須考慮夏季氣溫的影響和成本效益分析。冬季供暖，夏季作為吸收型空調設備的能源。應盡快制定水溫排放標準將熱污染納入建設項目的環境影響評價中各地方部門需加強對受納水體的管理第22頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三第三節熱島效應

一、城市熱島效應

二、城市熱島效應的成因

三、城市熱島效應的影響

四、城市熱島效應的防治

第23頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三城市熱島效應在人口稠密、工業集中的城市地區，由人類活動排放的大量熱量與其他自然條件共同作用致使城區氣溫普遍高于周圍郊區的現象。強度表示方法以城區平均氣溫和郊區平均氣溫之差表示。

一、城市熱島效應

第24頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三城市熱島效應導致城區年平均氣溫高出郊區農村0.5~1.5℃左右；一般冬季城區平均最低氣溫比郊區高1~2℃，城市中心區氣溫比郊區高2~3℃，最大可相差

5℃；夏季城市局部地區的氣溫有時甚至比郊區高出

6℃以上。

目前我國熱島效應最大的城市是北京(9.0℃)

和上海（6.8℃），世界最大城市熱島為加拿大的溫哥華(11℃)和德國的柏林(13.3℃)。第25頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三二、城市熱島效應的成因

圖6-3城市熱島效應形成模式圖

白天，在太陽輻射下構筑物表面迅速升溫，積蓄大量熱能并傳遞給周圍大氣。夜晚向空氣中輻射熱量，使近地繼續保持相對較高的溫度。由于建筑密集，地面長波輻射在建筑物表面多次反射，使得向宇宙空間散失的熱量大大減少，日落后降溫也很緩慢。第26頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三引起城市熱島效應的原因

（一）城市下墊面的變化

（二）城市大氣成分的變化

（三）人為熱的釋放

第27頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（一）城市下墊面的變化

隨著城市化進程的發展，自然生態地表逐漸被人工地貌取代，使城市下墊面的熱力學、動力學特征改變：城市對太陽輻射的反射率低（10%～30%），導熱率高，熱容量大，蓄熱能力強。在相同的太陽輻射下，城市下墊面升溫快，表面溫度顯著高于自然下墊面。植被面積減少，不透水面積增大，儲水能力降低，蒸發（蒸騰）強度減小，蒸發消耗的潛熱少，地表吸收的熱量大都用于下墊面增溫。構筑物增加，下墊面粗糙度增大，阻礙空氣流通，風速減小，不利于熱量擴散。第28頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（二）城市大氣成分的變化

城市地區能源消耗集中，燃燒過程排放大量的CO2、CO、SO2、NOx和CH4等有毒有害氣體和顆粒物，致使城市上空大氣組成改變（表6-9）降低了城市空氣的透明度，使其吸收太陽輻射和地表長波輻射的能力增強，造成大氣逆輻射增強，強化了城市熱島效應。

污染物CO2COSO2NOxCH4O3氯化物氨濃度300~10001~2000.01~80.01~10.01~10~0.80~0.80~0.21表6-9城市大氣中主要污染物的相對濃度/%（容積百分率）第29頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

（三）人為熱的釋放

人為熱：人類活動（工業生產、家庭爐灶、采暖制冷、機動車輛）以及人群代謝所產生的熱量。人為熱量收入改變了城市地區的熱量平衡，是熱島效應形成的重要原因之一。在冬季和高緯度地區的城市人為熱的排放量甚至超過太陽的凈輻射量（表6-10

）。第30頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三表6-10不同城市人為熱排放量城市名緯度/°N人口密度/（人·km-2）時間人為熱QF/（W·m-2）凈輻射Qn/（W·m-2）QF/Qn費爾班艾斯莫斯科謝菲爾德柏林溫哥華布達佩斯蒙特利爾曼哈頓洛杉機大阪香港新加坡645653524947454034352218107300104209830536011500141202881020001460037303700年平均年平均年平均年平均年平均夏季冬季年平均夏季冬季年平均夏季冬季年平均年平均年平均年平均年平均19127192119152343325199571531172126431842565757107646100－852921393108≈110≈1101.053.020.340.370.330.143.830.930.321.900.6211.771.260.190.040.03第31頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三三、城市熱島效應的影響

（1）城區冬季縮短，霜雪減少

城區冬季采暖耗能降低，但另一方面，熱島效應導致夏季持續高溫又會增加城市耗能。例如美國洛杉磯市城鄉溫差增加2.8℃，全市因空調降溫多耗10億瓦電能，每小時合15萬美元，據此推算全美國夏季因熱島效應每小時多耗降溫費達數百萬美元。

第32頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三三、城市熱島效應的影響

（2）加劇城區夏季高溫天氣

工作效率降低，中暑和死亡人數增加。醫學研究表明，環境溫度與人體的生理活動密切相關，當溫度高于28℃時，人會有不舒適感；溫度再高易導致煩躁、中暑和精神紊亂等；氣溫高于34℃并加以熱浪侵襲可引發心臟病、腦血管和呼吸系統疾病，使死亡率顯著增加。第33頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三三、城市熱島效應的影響

（3）引起異常天氣現象

城市熱島效應可能引起暴雨、颶風和云霧等異常天氣現象，即所謂的“雨島效應”、“霧島效應”和“城市風”。熱島效應阻礙了城市云霧（工業生產和生活中排放的污染物形成的酸霧、油霧、煙霧和光化學霧等的混合物）的擴散。第34頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三三、城市熱島效應的影響

城市熱島環流

城區中心空氣受熱上升，周圍郊區冷空氣向市區匯流補充，而城區上升的空氣在向四周擴散的過程中又在郊區沉降下來，形成城市熱島環流，不利于污染物向外遷移擴散，會加劇城市大氣污染。

圖6-4城市熱島環流模式和塵蓋第35頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三三、城市熱島效應的影響

（4）局部地區水災

城市熱島效應可能造成局部地區水災。城市產生的上升熱氣流與潮濕的海陸氣流相遇，會在局部地區上空形成亂積云，而后降下暴雨，每小時降水量可達100㎜以上，從而在某些地區引發洪水，造成山體滑坡和道路塌陷等。

第36頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三三、城市熱島效應的影響

（5）導致氣候、物候失常

城市熱島效應會導致氣候、物候失常。日本大城市近年出現櫻花早開、紅葉遲紅、氣候亞熱帶化等現象都是熱島效應所致。此外，城市熱島效應還會加重城市供水緊張，導致火災多發，為細菌病毒等的孳生蔓延提供溫床，甚至威脅到一些生物的生存并破壞整個城市的生態平衡。第37頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三四、城市熱島效應的防治

增加自然下墊面的比例，大力發展城市綠化，營造各種“城市綠島”是防治城市熱島效應的有效措施。加強工業整治及機動車尾氣治理，限制大氣污染物的排放，減少對城市大氣組成的影響。調整能源結構、提高能源利用率，發展清潔燃料、開發利用太陽能等新能源，減少向環境排放人為熱。第38頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三四、城市熱島效應的防治

開發、使用反射率高、吸熱率低、隔熱性能好的新型環保建筑材料。綜合防治：控制人口數量，增加人工濕地，加強屋頂和墻壁綠化，建設城市“通風道”，完善環境監察制度等綜合防治熱島效應。第39頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三第四節溫室效應一、溫室效應與溫室氣體

二、溫室效應加劇的原因

三、溫室效應的影響——全球變暖

四、溫室效應的綜合防治

第40頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三一、溫室效應與溫室氣體

溫室效應是地球大氣層的一種物理特性。適度的溫室效應創造了適宜生物生存的地球熱環境。

地球大氣層熱量輻射平衡圖第41頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三一、溫室效應與溫室氣體

CO2溫室氣體：CO2、CH4、CO、CFCs、O3CO2的全球變暖潛能最小，但其含量遠遠超過其他氣體，是溫室效應最大貢獻者。大氣中的水蒸氣是自然溫室效應的主要原因之一，其含量比CO2和其他溫室氣體的總和還高許多。在中緯度地區晴朗天氣水蒸氣對溫室效應的影響占60%～70％，CO2僅占25％。水蒸汽在大氣中的含量相對穩定，因此普遍認為大氣中的水蒸汽不直接受人類活動的影響；相反，大氣中CO2的濃度在持續上升，成為人們最關注的溫室氣體。第42頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三二、溫室效應加劇的原因

（一）溫室氣體排放量增加圖6-6近代人類活動對大氣中CO2濃度的影響

隨著城市化、工業化、交通現代化、人口劇增，化石燃料大量消耗，排入大氣的CO2迅速增加，破壞了自然界的碳循環。第43頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（一）溫室氣體排放量增加注：CO2、CH4、N2O的增長率以1984年為基礎計算，CFC-11和HCFC-22的增長率以

1990年為基礎計算。表6-11人為活動對主要溫室氣體變化的影響項目CO2CH4N2OCFC-11HCFC-22工業革命前體積分數280×10-60.7×10-60.275×10-6001994年體積分數358×10-61.72×10-60.312×10-6268×10-1272×10-6濃度增長速率/（%·a-1）0.40.60.2505溫室氣體在大氣中的含量都呈現出加速增長的趨勢。目前N2O的年增長量約為3.9×106t，估計CH4的濃度在2050年將增至2.5×10-6（是1950年的2倍），而且可能成為溫室效應的主因。氣溶膠對溫室效應的影響十分復雜，據估計1970年前北半球人為顆粒物的年排放量為4.8×108t，而2000年則達7.6×108t第44頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（一）溫室氣體排放量增加圖6-7溫室氣體對氣溫上升的貢獻變化不同溫室氣體單位質量或濃度的增溫貢獻率不同，在大氣中含量增加的速率也不同，因此它們在不同時期內對全球氣溫升高的貢獻率也不同

第45頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三二、溫室效應加劇的原因

（二）植被破壞，溫室氣體吸納量降低占地球表面6%

～7%的森林吸收CO2的量比地球表面70%的海洋還多1/4。進入大氣中的CO2約有2/3可被植物吸收。由于大量砍伐，地球上的森林，特別是熱帶雨林的面積急劇減少，對CO2的吸收能力大大降低，導致大氣中CO2濃度日趨升高。據估計，目前因全球森林植被破壞引起的CO2濃度上升約占

CO2增加總量的24%。第46頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三三、溫室效應的影響-全球變暖

圖6-9近代全球氣溫變化與CO2和CH4含量的關系近代全球氣溫氣候的變化與溫室氣體CO2和CH4含量呈現正相關關系（圖6-9）；溫室效應的加劇必然導致全球變暖；氣候變化確實已成為限制人類生存和發展的重要因素。第47頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三四

（一）冰川消退，海平面上升

極地及高山冰川融化，海平面上升。氣溫升高，海水受熱膨脹，海平面上升。海平面上升導致低地被淹、海岸侵蝕加重、排洪不暢、土地鹽漬化和海水倒灌等問題。三、溫室效應的影響-全球變暖

第48頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三四（二）氣候帶北移，引發生態問題氣溫升高，北半球氣候帶將北移；若物種遷移適應速度落后于環境的變化，則該物種可能瀕于滅絕。病蟲分布區擴大、生長季加長、繁殖代數增加，年中危害期延長，加重農林災害。三、溫室效應的影響-全球變暖

第49頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三四（三）加重區域性自然災害

加大海洋和陸地的蒸發速度，改變降水量和降水頻率在時間和空間上的分配。缺水地區降水和地表徑流減少，加重地區旱災和土地荒漠化的速度。熱帶地區降水量增大，加劇洪澇災害的發生。局部地區氣候異常，自然災害加重。三、溫室效應的影響-全球變暖

第50頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三四（四）危害人類健康溫室效應導致極熱天氣出現頻率增加，使心血管和呼吸系統疾病的發病率上升，同時還會促進流行性疾病的傳播和擴散，威脅人類健康。三、溫室效應的影響-全球變暖

全球變暖、CO2含量升高，有利于植物的光合作用，擴大植物的生長范圍，提高生產力。但整體來看，溫室效應弊多于利，必須采取對策控制溫室效應，抑制全球變暖。第51頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三四、溫室效應的綜合防治

（一）控制溫室氣體的排放控制礦物燃料的使用量，調整能源結構，提高能源利用率。有效控制CO2排放量需要世界各國協調保護與發展的關系，主動承擔其責任，并互相合作、聯合行動。自20世紀80年代末期以來，在聯合國的組織下召開了多次國際會議，形成了兩個最重要的決議。《聯合國氣候變化框架公約》《京都議定書》（二）增加溫室氣體的吸收保護森林資源，植樹造林提高森林覆蓋面積，有效提高植物對CO2的吸收量。森林植被可以防風固沙、滯留空氣中的粉塵，進一步抑制溫室效應。加強二氧化碳固定技術的研究。

（三）適應氣候變化的對策培育農林作物新品種、調整農業生產結構。規劃和防止海岸侵蝕的工程。加強溫室效應和全球變暖的機理及其對自然界和人類的影響研究。控制人口數量、加強環境保護的宣傳教育。第52頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三第五節

熱污染評價與標準

一、水體熱環境評價與標準

二、大氣熱環境評價與標準

第53頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

一、水體熱環境評價與標準

環境水溫變化限制值：

《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）規定人為造成的環境水溫變化限制值；周平均最大溫升≤1；周平均最大溫降≤2。水溫的測定方法：《水質水溫的測定溫度計或顛倒溫度計測定法》（GB13195-91）。第54頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

一、水體熱環境評價與標準

最高周平均溫度（MWAT）：

根據魚類生長的最高起始致死溫度（UILT）和最適溫度制定的一項綜合指標；用以確定由冷卻水排放造成的水體熱污染的控制標準。計算式

（6-1）第55頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

一、水體熱環境評價與標準

起始致死溫度：

50%的馴化個體能夠無限期存活下去的溫度值，通常以LT50表示。最高致死溫度：

隨馴化溫度升高，LT50亦升高，當馴化溫度升至一定程度時LT50不再升高，此LT50值即最高致死溫度。第56頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

一、水體熱環境評價與標準

最適溫度：

最適宜魚類生長的溫度；各種魚不同生活階段最適溫度各不相同；最適溫度的測定條件（光照、飼料量、溶解氧等）要求很苛刻，測試時間也很長，通常以與活動或代謝有關的某種特殊功能的最適溫度替代。第57頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

一、水體熱環境評價與標準

零凈生長率溫度和最適溫度的平均值

：

零凈生長率溫度是魚的同化速率與異化速率相同時的溫度

；該平均值是最理想的高溫限值，至少可以保證魚的生長速率不低于最高值的80%。此數值很難獲得，而生長的最高周平均溫度被認為很接近該平均值，因此在國內外將最高周平均溫度作為水體的評價標準。

第58頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

二、大氣熱環境評價與標準

大氣熱環境溫度測量方法：

將溫度計的水銀球放入一個直徑為15cm、外表面涂黑的空心銅球中心進行測量，所測溫度可以反映出環境熱輻射的狀況黑球溫度（T

g）法將水銀溫度計的水銀球用濕紗布包裹起來，放置到環境中進行測量，所測溫度為飽和濕度下的大氣溫度。干球溫度與濕球溫度的差值則反映了環境的濕度狀況濕球溫度（Tw）法將水銀溫度計的水銀球不加任何處理，直接放置到環境中進行測量，即得到大氣的溫度，又稱為氣溫干球溫度（Ta）法說明測量方法表6-13大氣熱環境溫度測量方法

注：三種方法測定的溫度值各代表一定的物理意義，各值之間存在較大差異，表示環境溫度時，須注明測定時所采用的方法。

第59頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

二、大氣熱環境評價與標準

生理熱環境指標：

環境生理學上采用溫度-濕度-風速表示環境溫度的綜合指標。常用的5種生理熱環境指標：

1.有效溫度（ET）

2.干-濕-黑球溫度

3.操作溫度（OT）

4.預測平均熱反應指標（PMV）

5.熱平衡數（HB）第60頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三有效溫度：將干球溫度、濕度、空氣流速對人體溫暖感或冷感的影響綜合成一個單一數值的任意指標，數值上等于產生相同感覺的靜止飽和空氣的溫度。有效溫度在低溫時過分強調濕度的影響，而在高溫時對濕度的影響強調不夠，現在已不再推薦使用。1.有效溫度（ET）第61頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三替代形式

——新有效溫度（標準有效溫度，SET）依據:Gagge等根據人體熱調節系統數學模型提出的；定義：相對濕度50%的假想封閉環境中相同作用的溫度；意義：同時考慮了輻射、對流和蒸發三種因素的影響，將真實環境下的空氣溫度、相對濕度和平均輻射溫度規整為一個溫度參數，是一個等效的干球溫度；用途：確定人的熱舒適標準，指導室內熱環境的設計。1.有效溫度（ET）第62頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三干-濕-黑球溫度：是干球溫度法、濕球溫度法和黑球溫度法測得的溫度值按一定比例的加權平均值。作用：反映環境溫度對人體生理影響的程度。表示方法：（1）濕球黑球溫度指數（WBGT）（2）溫濕指數（THI）

2.干-濕-黑球溫度第63頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三濕球黑球溫度指數（WBGT）計算式

（室外有太陽輻射）

（室內外無太陽輻射）

2.干-濕-黑球溫度WBGT指數是綜合評價人體接觸作業環境熱負荷的一個基本參量，用以評價人體的平均熱負荷。WBGT指數評價標準與人的能量代謝有關。當人體代謝水平不同時給人的熱負荷強度也不同（表6-14）。自然濕球溫度（6-2）

（6-3）

第64頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三表6-14WBGT指數評價標準

平均能量代謝率等級WBGT指數/℃好中差很差0≤33≤34≤35>351≤30≤31≤32>322≤28≤29≤30>303≤26≤27≤28>284≤25≤26≤27>27人體的能量代謝等級可通過測量獲得；沒有能量代謝數據時，也可根據勞動強度將其劃分為相應的5個等級，即休息、低代謝率、中代謝率、高代謝率和極高代謝率（表6-15）。第65頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

級別平均能量代謝率M示例W/m2

kcal/（min·m2）kJ/（min·m2）0休息≤65≤0.930≤3.892休息1低代謝率65~1300.930~1.8593.892~7.778坐姿：輕手工作業(書寫、打字、繪畫、縫紉、薄記、記帳),手和臂勞動(小修理工具、材料的檢驗、組裝或分類),臂和腿勞動(正常情況駕駛車輛腳踏開關或踏腳)立姿：鉆孔(小型),碾磨機(小件),繞線圈,小功率工具加工,閑步(速度<3.5km/h)2中代謝率130~2001.859~2.8627.778~11.974手和臂持續動作(敲釘子或填充),臂和腿的工作(卡車、拖拉機或建筑設備等非運輸操作),臂和軀干工作(風動工具操作,拖拉機裝配、粉刷、間斷搬運中等重物、除草、鋤田、摘水果和蔬菜),推或拉輕型獨輪或雙輪小車(速度3.5～5.5km/h),鍛造3高代謝率200~2602.862~3.72111.974~15.565臂和軀干負荷工作,搬重物、鏟、錘鍛、鋸刨或鑿硬木,割草、挖掘、以5.5～7km/h速度行走,推或拉重型獨輪或雙輪車,清砂、安裝混凝土板塊4極高代謝率＞260＞3.721＞15.565快到極限節律的極強活動,劈砍工作,大強度的挖掘,爬梯、小步急行、奔跑、行走速度超過7km/h表6-15能量代謝率分級第66頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三溫濕指數（THI）

計算式

根據THI進行的熱環境評價（表6-16）

2.干-濕-黑球溫度相對濕度，%

表6-16溫濕指數(THI)的評價標準范圍/℃感覺程度范圍/℃感覺程度＞28.0炎熱17.0～24.9舒適27.0～28.0熱15.0～16.9涼25.0～26.9暖＜15.0冷（6-4）

（6-5）

第67頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三是平均輻射溫度和空氣溫度關于各自對應的換熱系數的加權平均值。計算式3.操作溫度（OT）——平均輻射溫度（艙室墻壁溫度）；——熱輻射系數；

——熱對流系數。（6-6）

第68頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三丹麥工業大學P.O.Fanger等（1972）：ISO-7730標準《室中熱環境PMV與PPD指標的確定及熱舒適條件的確定》中提出；

計算式根據PMV進行的熱環境評價（表6-17）4.預測平均熱反應指標（PMV）人體的總產熱量

表6-17PMV指標對熱環境的判斷

很熱熱溫暖適中涼冷很冷感覺3210-1-2-3PMV（6-7）

第69頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三中國，葉海（2004）：表示顯熱散熱占總產熱量的比值；可以用于普通熱環境的客觀評價；也可以作為PMV的一種簡易計算方法；計算式根據HB進行的熱環境評價（表6-18）5.熱平衡數（HB）服裝的基本熱阻

（6-8）第70頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三5.熱平衡數（HB）表6-18HB的熱感覺等級

HB熱感覺PMVHB熱感覺PMV0.91稍涼－10.55微暖0.380.83略涼－0.690.46略暖0.690.75微涼－0.830.38稍暖10.65熱中性0HB包含了影響熱舒適的5個基本參數：空氣溫度、平均輻射溫度、風速、活動量和服裝熱阻；可用于對熱環境進行客觀評價，其值在0～1之間，值越高表示環境給人的熱感覺越涼爽。第71頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三第六節

熱污染控制技術一、節能技術與設備

三、二氧化碳固定技術二、生物能技術

第72頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三一、節能技術與設備

（一）熱泵

節能技術

與設備（二）熱管

（三）隔熱材料

（四）空冷技術

第73頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（一）熱泵

熱泵：將熱由低溫位傳輸到高溫位的裝置。熱泵技術：一種高效、節能、環保技術；熱泵設備的開發利用始于20世紀20～30年代；70年代能源危機的出現，使熱泵技術得以迅速發展。工作原理：卡諾循環（圖6-10）利用機械能、熱能等外部能量，通過傳熱工質把低溫熱源中無法被利用的潛熱和廢熱，通過熱泵機組集中后再傳遞給要加熱的物質。圖6-10典型壓縮式熱泵的工作原理第74頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（一）熱泵

熱泵用途：住宅取暖，提高生活熱水，食品干燥加工、木材和種子干燥，工業鍋爐的蒸汽加熱等。熱泵的熱量來源：空氣、水、地熱和太陽能。以各種廢水、廢氣為熱源的余熱回收型熱泵不僅節能，同時直接減少人為熱的排放，減輕環境熱污染。采用熱泵與直接電加熱相比，可節電80%以上。對于100℃以下的熱量，采用熱泵比鍋爐供熱可節約燃料50%。

熱泵在北美和歐洲的應用最廣（表6-19）表6-19歐洲一些國家熱泵機組的應用95%85%—15%30000法國91%55%5%40%67000瑞士90%

16%12%72%370000瑞典43%———29500荷蘭63%17%11%72%100000德國空氣源水源地熱源用于住宅供暖熱泵類型2000年總量國家第75頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（一）熱泵

圖6-11莫斯科市烏赫托斯基生活小區電-熱-冷三聯供系統能源及功率分配整個系統的能量都來自當地的“二次能源”，不需消耗任何化石燃料。

城市污水地下干管

天然氣的壓力由2MP減至0.3～0.6MPa

第76頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三美國LosAlamos國家實驗室的G.M.Grover于1963年發明了熱管。（二）熱管

熱管：利用密閉管內工質的蒸發和冷凝進行傳熱的裝置。熱管的結構：由管殼、吸液芯（毛細多孔材料構成）和工質（傳遞熱能的液體）三部分組成。

工作原理：圖6-12圖6-12熱管的工作原理熱管一端為蒸發端，另一端為冷凝端。當一端受熱時，毛細管中的液體迅速蒸發，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并釋放出熱量，重新凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細作用流回蒸發段。如此循環不止，即可將分散的熱量集中起來。

第77頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（二）熱管

優點：與熱泵相比，熱管不需從外部輸入能量，具有極高的導熱性、良好的等溫性，而且熱傳輸量大，可以遠距離傳熱。應用：廣泛用于余熱回收，主要用作空氣預熱器、工業鍋爐和利用廢熱加熱生活用水，在太陽能集熱器、地熱溫室等方面都取得了很好的效益。第78頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三隔熱材料1．隔熱材料的種類

2．隔熱材料的基本性能

（4）低溫工程隔熱技術（1）礦井巷道隔熱技術（3）建筑工程隔熱技術（2）工業爐窯隔熱技術（三）隔熱材料

第79頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

(1)多孔纖維質隔熱材料1．隔熱材料的種類隔熱材料按內部組織和構造分類

(2)多孔質顆粒類隔熱材料

(3)發泡類隔熱材料

第80頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三

(1)多孔纖維質材料

由無機纖維制成的單一纖維氈或纖維布或者幾種纖維復合而成的氈布。常見的有超細玻璃棉、石棉、礦巖棉等。

(2)多孔質顆粒類材料

常見的有膨脹蛭石、膨脹珍珠巖等材料。

第81頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三常見的有三類：無機類:泡沫玻璃、泡沫水泥等；有機類:聚氯脂泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛泡沫及聚胺酯泡沫等；混合型:由空心玻璃微球或陶瓷微球與樹脂復合熱壓而成的閉孔泡沫材料。(3)發泡類隔熱材料

第82頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三2．隔熱材料的基本性能不同領域中隔熱材料的選擇及隔熱技術的應用也各不相同。熱導率：隔熱材料最基本的指標；衡量隔熱效果的主要參數；通常熱導率越低越好空心微珠導熱率僅0.08～0.1W/（m·K），隔熱性能極好。密度（表觀密度和壓縮密度）：隔熱材料的密度一般都比較小；密度過高會增加隔熱層重量。強度：隔熱材料需具備一定的強度；強度太低易導致變形其他：耐熱性、防水性、耐火性、抗腐蝕性和施工方便性等。第83頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三2．隔熱材料的基本性能不同領域中隔熱材料的選擇及隔熱技術的應用也各不相同。（1）礦井巷道隔熱技術礦井巷道隔熱材料要求導熱系數和密度小，具有一定的強度和防水性能。一般導熱率低于0.23W/（m·K）時，才能起到較高的隔熱作用。巷道隔熱材料的組成：表6-20膠凝材料：隔熱材料的強度組成；集料：改善隔熱性能；外摻料：用于減少水泥用量；外加劑：提高隔熱材料的各項性能。自來水增強劑、發泡劑減水劑、防水劑粉煤灰硅灰石、膨脹珍珠巖水泥、生石灰水外加料外摻料集料膠凝材料表6-20巷道隔熱材料的組成（2）工業爐窯隔熱技術爐襯結構使用的隔熱材料須耐高溫（2000℃）。輕質碳磚隔熱技術性能：表6-21不同隔熱材料優化組合，分區段匹配使用。≥1800≥1.5≥20.0≤1.2≥35.0≥93.0≤6.0TKQ-21600~2000≥1.5≥22.5≤1.25≥30.0≥84.0≤15.0TKQ-1使用溫度/℃導熱系數/W/m·K抗壓強度/MPa體積密度/g·cm-3氣孔率/%固定碳/%灰分/%性能指標種類表6-21輕質炭磚技術性能指標

自來水增強劑、發泡劑減水劑、防水劑粉煤灰硅灰石、膨脹珍珠巖水泥、生石灰水外加料外摻料集料膠凝材料表6-20巷道隔熱材料的組成（3）建筑工程隔熱技術

各建筑部位常用的隔熱材料：表6-22。分類

圍護結構使用部位

內墻保溫隔熱材料

外墻保溫隔熱材料

材料的狀態及工藝

板塊狀保溫隔熱材料

漿體保溫隔熱材料

（4）低溫工程隔熱技術隔熱材料的蓄熱系數越大，冷卻降溫速度越慢。速凍間選擇蓄熱系數小的材料做隔熱內層，有利于提高降溫速度、減少冷負荷、節省投資和運行費用。冷藏間則應選用蓄熱系數較大的隔熱材料，以減少庫內壁表面的溫度波動，保持庫內溫度穩定，節省動力消耗。第84頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（四）空冷技術

優點：顯著節約水資源；有助于控制水體熱污染。缺點：耗電量大；增加燃料消耗。適用：能源豐富、水源短缺的地區。第85頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三生物能

技術（三）生物質氣化技術

（四）生物質燃料酒精

二、生物能技術

（五）生物質熱裂解液化技術

（一）生物能的特點及開發現狀

（二）生物質壓縮成型技術

第86頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三（一）生物能的特點及開發現狀

動物

生物質

植物

排泄物

有機廢水

有機垃圾

第87頁，講稿共99頁，2023年5月2日，星期三以生物質為載體的能量是太陽