綠色建筑概論第二講建筑熱濕環境1.建筑熱濕環境受哪些因素影響？為什么？2.如何評價熱濕環境的好壞？有哪些評價標準？影響建筑熱濕環境的主要因素/2.1我國建筑氣候分區3太陽輻射4太陽光譜范圍：0.2～3μm，可見光（0.38～0.76μm）約占46%。圍護結構表面根據粗糙度和顏色吸收或反射太陽能。深色或粗糙表面的吸收率越高，反射率越低。注意：物體在可見光輻射下的黑度并不等于吸收率。各材料的圍護結構外表面對太陽輻射的吸收率α材料類別顏色吸收率a材料類別顏色吸收率a石棉水泥板淺0.72~0.87紅磚墻紅0.7~0.77鍍鋅薄鋼板灰黑0.87硅酸鹽磚墻青灰0.45拉毛水泥面墻米黃0.65混凝土砌塊灰0.65水磨石淺灰0.68混凝土墻暗灰0.73外粉刷淺0.4紅褐陶瓦屋面紅褐0.65~0.74灰瓦屋面淺灰0.52小豆石保護屋面層淺黑0.65水泥屋面素灰0.74白石子屋面0.62水泥瓦屋面暗灰0.69油毛氈屋面0.86太陽輻射5可見光及近紅外(≤3μm)：透射率高，幾乎不受阻礙。長波紅外：透射率明顯下降，有效阻擋。Low-E玻璃(LowEmissivity)普通玻璃表面鍍極薄金屬層。低長波紅外線透射率和吸收率，高反射率。玻璃對不同波長的輻射具有明顯的選擇性不同類型玻璃的太陽輻射透射性質太陽輻射6外立面玻璃設計遮陽型Low-E中空玻璃：具有良好的隔熱性能，有效反射太陽輻射中的熱量，減少進入室內的熱量，同時保持室內光線明亮。固定外遮陽措施：設置固定的外部遮陽設施，這有助于進一步阻擋直射陽光。節能效果自然光線：遮陽型Low-e中空玻璃能夠確保室內有足夠的自然光線，減少白天對人工照明的需求。冬季保溫：Low-e玻璃具有良好的保溫性能，能夠在冬季減少熱量流失，保持室內溫度穩定，減少供暖所需的能源消耗。可持續發展綠色建筑標準：中建鋼構大廈達到了國家綠色建筑三星級運營標識的標準，證明在節能減排方面的卓越表現。深圳中建鋼構大廈太陽輻射7太陽直射輻射、天空散射輻射和地面反射輻射均含有可見光和紅外線，與太陽輻射的組成相類似；壁體得熱等于太陽輻射熱量、長波輻射換熱量和對流換熱量之和。建筑物外表面單位面積得到的熱量為：太陽輻射8室外空氣綜合溫度：綜合表達了室外空氣溫度、太陽輻射、地面反射輻射和長波輻射、大氣長波輻射對圍護結構外表面的綜合熱作用。相當于室外氣溫由原來的

tair增加了一個太陽輻射的等效溫度值，并非實際的室外空氣溫度。室外空氣綜合溫度表達式為：應用:夏季空調冷負荷:忽略夜間輻射,偏安全。冬季熱負荷:高層建筑計算值偏小,不安全。太陽輻射9白天由于太陽輻射的強度遠遠大于長波輻射，可忽略長波輻射的作用。夜間沒有太陽輻射，而天空的背景溫度遠遠低于空氣溫度，因此建筑物向天空的輻射放熱量是不可以忽略的，尤其是在建筑物與天空之間的角系數比較大的情況下。在冬季夜間，忽略掉天空輻射作用可能會導致對熱負荷的估計偏低。如果僅考慮對天空的大氣長波輻射和對地面的長波輻射，則有：《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）105.1.6?應采取措施保障室內熱環境。采用集中供暖空調系統的建筑，房間內的溫度、濕度、新風量等設計參數應符合現行國家標準《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736的有關規定；采用非集中供暖空調系統的建筑，應具有保障室內熱環境的措施或預留條件。5.1.8?主要功能房間應具有現場獨立控制的熱環境調節裝置。圍護結構熱濕傳遞11非透光圍護結構的熱平衡通過墻體、屋頂等非透光圍護結構傳入室內的熱量來源于兩部分：室外空氣與圍護結構外表面之間的對流換熱和太陽輻射通過墻體導熱傳入的熱量。不同類型玻璃的太陽輻射透射性質熱慣性影響:圍護結構的傳熱量和溫度波動與外擾波動存在衰減和延遲。蓄熱能力決定衰減和延遲的程度。墻體類型對比:重型墻體：蓄熱能力強，得熱量峰值小，延遲時間長。輕型墻體：蓄熱能力弱，得熱量峰值大，延遲時間短。《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）125.1.7?圍護結構熱工性能應符合下列規定：在室內設計溫度、濕度條件下，建筑非透光圍護結構內表面不得結露；供暖建筑的屋面、外墻內部不應產生冷凝；屋頂和外墻隔熱性能應滿足現行國家標準《民用建筑熱工設計規范》GB50176的要求。圍護結構熱濕傳遞13通過非透光圍護結構進入室內的顯熱量并非僅取決于室內外參數以及本面墻體的熱工性能，還受到其他室內長波輻射熱源以及短波輻射熱源的影響。如室內其他墻體內表面的溫度，室內設備、家具、人體的溫度，以及照明燈具的輻射熱等。外圍護結構受到內輻射源的照射后，通過圍護結構導熱量的變化圍護結構熱濕傳遞14透光圍護結構主要包括玻璃門窗和玻璃幕墻等，是由玻璃與其他透光材料如熱鏡膜、遮光膜等以及框架組成。為了簡化計算，常以某種類型和厚度的玻璃作為標準透光材料，取其在無遮擋條件下的太陽得熱量，作為標準太陽得熱量，并用符號“SSG”表示。當采用其他類型或厚度的玻璃，或者玻璃窗內外具有某種遮陽設施時，只對標準太陽得熱量加以不同修正即可。圍護結構熱濕傳遞15透光圍護結構的熱傳遞過程與非透光圍護結構不同，主要透過太陽輻射，顯著影響建筑熱環境。這種結構的顯熱傳入室內主要通過玻璃的熱傳導和日射輻射，與玻璃的種類和熱工性能密切相關。此外，為減少夏季空調負荷，常設遮陽設施，包括外挑檐、遮陽板、百葉等，分布于結構的外側、內側或兩層玻璃中間。圍護結構熱濕傳遞16遮陽設施設置在透光外圍護結構的內外兩側，其遮陽效果有所不同。外遮陽設施能夠阻擋大部分陽光，只有少量透過到達玻璃表面，并進一步透入室內形成冷負荷，同時外遮陽吸收的熱量多數通過對流和輻射散到外環境，不影響室內。內遮陽設施雖可反射和吸收太陽輻射，但反射的部分可能被玻璃反射回室內，內遮陽吸收的熱量則逐漸在室內釋放，成為熱負荷。因此，外遮陽的減熱效果通常優于內遮陽。內遮陽外遮陽外遮陽百葉內遮陽百葉6mm厚的玻璃窗6mm厚的玻璃窗太陽輻射熱切斷率太陽輻射熱切斷率約約圍護結構熱濕傳遞17雙層通風幕墻于上世紀90年代在歐洲出現在玻璃間氣層采用通風，通過自然或機械方式排熱，對提高幕墻的保溫、隔熱、隔聲功能起很大的作用，目前國內也在設計建造雙層通風幕墻又叫DoubleSkinFacade圍護結構熱濕傳遞18遮陽設施的遮陽能力用遮陽系數Cn

來描述。定義：實際通過玻璃的熱量與通過厚度為3mm厚標準玻璃的熱量的比值玻璃類型Cs玻璃類型Cs標準玻璃1.00雙層5mm厚普通玻璃0.785mm厚普通玻璃0.93雙層6mm厚普通玻璃0.746mm厚普通玻璃0.89雙層3mm玻璃一層貼low-e膜0.66~0.763mm厚吸熱玻璃0.96銀色鍍膜熱反射玻璃0.26~0.375mm厚吸熱玻璃0.88茶(棕)色鍍膜熱反射玻璃0.26~0.586mm厚吸熱玻璃0.83藍色鍍膜熱反射玻璃0.38~0.56雙層3mm厚普通玻璃0.86單層low-e玻璃0.46~0.77單板玻璃U=5.8~6.0雙層玻璃U=2.9~3.4高性能類型U=1.3~2.6木+外壁無絕熱材料U=2.1木+外壁填充絕熱U=0.5RC造+外壁無絕熱材料U=3.6RC+外壁外絕熱U=0.5《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）195.2.11設置可調節遮陽設施，改善室內熱舒適，評價總分值為9分，根據可調節遮陽設施的面積占外窗透明部分的比例按表5.2.11的規則評分：可調節遮陽設施的面積占外窗透明部分比例SZ得分25%≤SZ<35%335%≤SZ<45%545%≤SZ<55%7SZ≥55%9其他熱濕要素20室內的熱濕源一般有人體、設備和照明設施。人體一方面會通過皮膚和服裝向環境散發顯熱，另一方面通過呼吸、出汗向環境散發潛熱（濕量）。照明設施向環境散發的是顯熱。工業建筑的設備（例如電動機、加熱水槽等）的散熱和散濕取決于工藝過程的需要。1.設備分類電動設備：由電動機帶動，能量部分轉化為室內熱量，部分轉化為機械能。加熱設備：包括照明設施，能量完全轉化為室內熱量。2.能量轉化與機械能室內消耗：機械能在室內被消耗，最終轉化為熱能。能量轉出：機械能轉移到室外或其他空間時，不計入室內熱量。3.功率與熱量考量額定功率與實際功率：工藝設備的實際運行功率通常低于額定功率。設備使用情況：工藝設備和照明設施可能不同時使用，影響總熱量計算。實際情況考量：應根據實際能量輸入，而非僅僅是設備銘牌上的標注功率。設備與照明的散熱人體的總散熱量取決于人體的代謝率，其中顯熱散熱與潛熱散熱（散濕）的比例與空氣溫度以及平均輻射溫度有關。人體的散熱和散濕其他熱濕要素21空氣滲透是一種非人為組織的通風現象，由于室內外存在壓力差，導致室外空氣通過建筑的門窗縫隙以及外圍護結構上的小孔或洞口進入室內。這種空氣流動直接影響室內的溫度和濕度，因為它帶入了外界的熱量和濕量。因此在冷熱負荷計算中只考慮空氣的滲入，門窗的氣密性系數如表所示。氣密性好一般不好縫寬（mm）~0.2~0.51~1.5系數α0.873.2813.1門窗的氣密性系數α室內外壓力差，通常由風壓和熱壓造成，是空氣滲透的主要驅動力。在不同季節，這些力量的影響各不相同。如果室內通過空調系統產生足夠的正壓，主要是室內空氣向外滲出；若無正壓，則需考慮風壓導致的室外空氣滲入。夏季較大的室內外溫差導致熱壓增強，形成煙囪效應，冷空氣從建筑下部進入，熱空氣從上部流出，增強了空氣的滲透作用。冬季《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）225.2.9

具有良好的室內熱濕環境，評價總分值為8分，并按下列規則評分：1、采用自然通風或復合通風的建筑，建筑主要功能房間自然通風或復合通風工況下室內熱環境參數在適應性熱舒適區域的時間比例，達到30%，得2分;每再增加10%，再得1分，最高得8分。2、采用人工冷熱源的建筑，主要功能房間建筑主要功能房間供暖、空調工況下室內熱環境參數達到現行國家標準《民用建筑室內熱濕環境評價標準》GB/T50785規定的室內人工冷熱源熱濕環境整體評價I級的面積比例，達到60%，得5分;每再增加10%，再得1分，最高得8分。3、當建筑主要功能房間部分時段采用自然通風或復合通風,部分時段采用供暖、空調時，按照第1款、第2款分別評分后再按各工況運行時間加權平均計算作為本條得分。人體對熱濕環境的反應/2.2室內熱環境六要素241.空氣溫度2.相對濕度3.輻射溫度4.氣流速度5.代謝率6.衣著環境側人體側室內熱環境六要素25室內空氣溫度通過對流換熱最直接影響人體的冷熱感覺室內熱環境六要素26復習：相對濕度與絕對濕度的區別思考：哪個房間讓人覺得更熱呢？26oC80%28oC50%絕對濕度：濕空氣中，1kg干空氣所對應的水蒸氣的含量[kg/kg]相對濕度：空氣中水汽壓與相同溫度下飽和水汽壓的百分比[%]空氣濕度：空氣中水蒸氣的含量室內熱環境六要素27空調設定溫度：24℃空調設定溫度：24℃夏季空調設置舒適溫度，冬季空調也設置熱舒適溫度，夏季在室內穿短袖，冬季卻要穿毛衣穿衣量為什么差異這么大？室內熱環境六要素28空氣溫度：24℃空氣溫度：24℃室外溫度：32℃室外溫度：6℃壁面溫度：22℃壁面溫度：10℃人體熱平衡29在人體細胞中，從食物中獲取的營養物質通過化學反應過程被分解氧化，實現人體的新陳代謝，在化學反應中釋放能量的速率稱為代謝率。人體各部分溫度并不相同。由于散熱的作用，身體表面的溫度要比深部組織的溫度低，而且易隨環境溫度的變化而變化。身體表層的溫度稱作表層溫度或者皮膚溫度，身體深部組織的溫度稱作核心溫度。人體為了維持正常的體溫，必須使產熱和散熱保持平衡M-W-C-R-E-S=0M——人體能量代謝率，取決于人體的活動量大小，W/m2；W——人體所做的機械功，W/m2；C——人體外表面向周圍環境通過對流形式散發的熱量，W/m2；R——人體外表面向周圍環境通過輻射形式散發的熱量，W/m2；E——汗液蒸發和呼出的水蒸氣所帶走的熱量，W/m2；S——人體蓄熱率，W/m2。人體熱平衡30評價人對熱濕環境的反應，先從理解人體熱平衡方程開始基礎代謝產熱量外部做功皮膚熱損失呼吸熱損失對流熱損失（顯熱）輻射熱損失（顯熱）蒸發熱損失（潛熱）呼吸顯熱熱損失呼吸潛熱熱損失MWQskQres-+=CREskCresEres++++(())=30人體熱平衡31傳熱有三種基本方式：導熱、對流和輻射。人體與環境的熱交換主要涉及輻射傳熱和對流傳熱，由于人體與壁面接觸面積很小，接觸面的導熱系數很低，導熱交換量很小，所以在熱交換計算時通常忽略導熱問題。在工程實際中，人體與環境的熱交換比例用下圖來描述：環境空氣的溫度決定了溫差，進而影響對流換熱量，而空氣流速則影響對流熱交換系數。當氣流速度增大時，人體的對流散熱量也隨之增加，從而增強人體的冷感。除了顯熱交換，人體還通過皮膚蒸發和呼吸散濕進行潛熱交換。呼吸時，由于吸入和呼出空氣的溫度和濕度變化，會發生顯熱和潛熱交換。人體的皮膚表面也會不斷向周圍空氣蒸發水分，特別是在出汗時，汗液的蒸發會帶走大量氣化潛熱，從而降低體溫。人體熱平衡32空氣流速不僅影響顯熱和潛熱交換速率，還影響人體的觸覺感受。在較涼的環境下，較快的氣流會加強冷感，這種由氣流速度引起的不舒適感覺通常稱為“吹風感”。在較暖的環境下，雖然吹風有助于散熱，但如果氣流速度過高，可能會導致皮膚緊繃、眼睛干澀等不適感，甚至引起呼吸困難和頭暈。因此，即使在暖環境中，過強的氣流也可能對人體的熱平衡造成負面影響。吹出來的并不是冷風，為什么我們會覺得涼爽？1.促進皮膚表面的對流換熱，增加對流傳熱損失2.促進皮膚表面的汗液蒸發，增加潛熱熱損失積極利用電風扇《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）333.0.1供暖室內設計溫度應符合下列規定：1、嚴寒和寒冷地區主要房間應采用18℃～24℃；2、夏熱冬冷地區主要房間宜采用16℃～22℃；3.0.2舒適性空調室內設計參數應符合以下規定：1、人員長期逗留區域空調室內設計參數應符合表3.0.2的規定：2、人員短期逗留區域空調供冷工況室內設計參數宜比長期逗留區域提高1℃～2℃，供熱工況宜降低1℃～2℃。短期逗留區域供冷工況風速不宜大于0.5m／s，供熱工況風速不宜大于0.3m／s。表3.0.2人員長期逗留區域空調室內設計參數類別熱舒適度等級溫度(℃)相對濕度風速(m/s)供熱工況Ⅰ級22~24≥30≤0.2Ⅱ級18~22——≤0.2供冷工況Ⅰ級24~2640~60≤0.25Ⅱ級26~28≤70≤0.3人體熱平衡34人體為了維持正常的體溫，必須使產熱和散熱保持平衡平均輻射溫度的意義是一個假想的等溫圍合面的表面溫度，它與人體間的輻射熱交換量等于人體周圍實際的非等溫圍合面與人體間的輻射熱交換量。其表達式為：

在無風或風速很小的條件下，人體周圍的自然對流就變得十分重要。在較高的風速下人體表面的受迫對流換熱系數可以通過風洞試驗測定。

人體熱平衡35人體為了維持正常的體溫，必須使產熱和散熱保持平衡

服裝熱阻Id指的是服裝本身的顯熱熱阻，常用單位為m2·K/W和clo，兩者的關系是：服裝的作用感覺不能用任何直接的方法來測量。熱感覺是人對周圍環境是“冷”還是“熱”的主觀描述。盡管人們經常評價房間的“冷”和“暖”，但實際上人是不能直接感覺到環境溫度的，只能感覺到位于自己皮膚表面下的神經末梢的溫度。熱感覺其中LR稱作劉易斯系數（LewisRatio），單位為℃/kPa。對于典型的室內空氣環境有：貝氏標度ASHRAE熱感覺標度7Muchtoowarm過分暖和3Hot很熱6Toowarm太暖和2Warm夫熱5Comfortablywarm令人舒適的暖和1Slightlywarm有點熱4Comfortable舒適(不冷不熱)0Neutral中性3Comfortablycool令人舒適的涼快-1Slightlycool有點冷2Toocool太涼快-2Cool冷1Muchtoocool過分涼快-3Cold很冷35人體對穩態熱環境的描述羅伯特——第三代暖體假人：能模擬人體呼吸或出汗，并可做較復雜的動作，能較為真實、全面地反應人體、服裝和環境的熱濕交換過程，一般服裝的熱濕傳遞性能及人體的熱舒適性作出綜合評價。主要技術規格姓名Robert溫度18~42℃身高175cm分區22分區重量20kg外殼材質玻璃纖維樹脂電源輸入100/240v，輸出24VDC頻率40Hz進組時間2020年11月模擬性別男常用功能：自動計算服裝熱阻I預測平均評價（PMV）計算其他功能：熱圖像顯示、對兩組區域（A組、B組）分組計算、自動校準等36人體對穩態熱環境的描述原理公式：變量說明：IT——為總服裝熱阻,clo；Q

——為假人每平方米熱損失,W·m-2；ts

——為平均皮膚溫度,℃；t0

——為操作溫度,℃。37人體對穩態熱環境的描述人體偏離熱中性的程度如何定量描述呢？哪個房間讓人覺得更熱呢？26℃80%0.3m/s28℃50%0.1m/s26℃80%28℃50%哪個房間讓人覺得更舒適呢？服裝熱阻1clo代謝量2metMRT20℃服裝熱阻0.5clo代謝量1metMRT22℃哪個房間讓人覺得更舒適呢？38人體對穩態熱環境的描述幾種常用的評價指標：預測平均評價PMVPredictedMeanVote作用溫度OTOperativeTemperature有效溫度ET與標準有效溫度SETEffectiveTemperatureStandardEffectiveTemperature預測不滿意百分比PPDPredictedPercentDissatisfied39人體對穩態熱環境的描述

PMV=(0.303e–0.036M+0.0275)TLPMV的提出者：丹麥技術大學POFanger教授（193