《建筑環(huán)境學(xué)》習(xí)題部分參考答案

《建筑環(huán)境學(xué)》習(xí)題部分參考解答 第二章建筑外環(huán)境 1. 為什么我國北方住宅嚴(yán)格遵守坐北朝南的原則，而南方并不嚴(yán)格遵守？ 答：太陽光在垂直面上的直射強(qiáng)度為 I c,z = I N cos B .cos e，對于地理位置的地區(qū)| N cos B是不 能人為改變的。所以要使 lc,z取最佳值，只有使B盡可能小。在冬季，太陽是從東南方向升起，從西 南方向落下，而坐北朝南的布局就保證了在冬季能最大限度的接收太陽輻射。北方氣候寒冷、冬夏 太陽高度角差別大，坐北朝南的布局可以使建筑物冬季獲得盡可能多的太陽輻射，夏季獲得的太陽 輻射較小。但在南方尤其是北回歸線以南，冬夏太陽高度角差不多，所以建筑物是否坐北朝南影響 不太大。 2. 是空氣溫度改變導(dǎo)致地面溫度改變，還是地面溫度改變導(dǎo)致空氣溫度改變？ 答：大氣中的氣體分子在吸收和放射輻射能時(shí)具有選擇性，它對太陽輻射幾乎是透明體，直接接受 太陽輻射的增溫是非常微弱。主要靠吸收地面的長波輻射而升溫。而地面溫度的變化取決于太陽輻 射和對大氣的長波輻射。因此，地面與空氣的熱量交換是氣溫升降的直接原因，地面溫度決定了空 氣溫度。 3?晴朗的夏夜，氣溫 25C，有效天空溫度能達(dá)到多少？ 如果沒有大氣層，有效天空溫度應(yīng)該是多 少？ 答：有效天空溫度的計(jì)算公式為： Tsky 二[0.9Td4 -(0.32「0.026 ed)(0.30 0.70S)T。4] 4 查空氣水蒸氣表，可知： t=25 C時(shí)，ed=31.67mbar 查表 2-2, Td=32.2+273.15=305.35 K ,另外,T=25+273.15=298.15 K ???計(jì)算得：Tsky= 100 X (74.2 — 9.4S)"4 如果沒有大氣層，可以認(rèn)為 S= 1,則計(jì)算求得：Tsky= 283.7 K 4. 為什么晴朗天氣的凌晨樹葉表面容易結(jié)露或結(jié)霜？ 答：由于晴朗夜空的天空有效溫度低，樹葉表面與天空進(jìn)行長波輻射，使得葉片表面溫度低于空氣 的露點(diǎn)溫度，所以出現(xiàn)結(jié)露或結(jié)霜現(xiàn)象。 5. 為保證日照時(shí)間滿足規(guī)范要求， 南方地區(qū)和北方地區(qū)要求的最小住宅樓間距是否相同， 為什么？ 答：不相同。因?yàn)椴煌暥鹊牡貐^(qū)，太陽高度角是不同的。相同時(shí)刻南方的太陽高度角大，住宅樓 產(chǎn)生的陰影和自身陰影遮蔽面積小，所以南方的最小住宅樓間距也小。 6. 采用高反射率的地面對小區(qū)微氣候是改善了還是惡化了，為什么？ 答：對于低密度住宅區(qū)，反射率高有利于改善小區(qū)微氣候；而對于高密度住宅區(qū)，由于地對天空的 角系數(shù)小，放射率高反而會將熱量反射到住宅中去。 7. 水體和植被對熱島現(xiàn)象起什么作用，機(jī)理是什么？ 答：水體和植被在一定程度上可緩解熱島效應(yīng)，一方面植被覆蓋地面，可減少地面吸收的熱量，另 一方面，水體和植被的蒸發(fā)量加大，帶走了城市空間的一部分熱量，這些都有利于城市空氣溫度的 降低。水體蓄熱能力大，有利于降低日間熱島強(qiáng)度。 第三章建筑熱濕環(huán)境 1. 室外空氣綜合溫度是單獨(dú)由氣象參數(shù)決定的嗎？ 答：室外空氣綜合溫度的計(jì)算公式為： al Ql tz = tair 由公式可以看出，室外空氣綜合溫度不是單獨(dú)由氣象參數(shù)決定的，還與圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的吸收 率有關(guān)。 2. 什么情況下建筑物與環(huán)境之間的長波輻射可以忽略？ 答：比如白天太陽輻射的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長波輻射，這時(shí)就可以忽略長波輻射。 3. 透過玻璃窗的太陽輻射中是否只有可見光，沒有紅外線和紫外線。 80% 答：玻璃對不同波長的輻射有選擇性， 對于可見光和波長為 3」m以下的短波紅外線透過率可達(dá) 以上，而對太陽輻射中的遠(yuǎn)紅外線和紫外線透過率很低，所以透過玻璃窗的太陽輻射中不只有可見 光，還有3」m以下的短波紅外線。 4. 透過玻璃窗的太陽輻射是否等于建筑物的瞬時(shí)冷負(fù)荷。 答：冷負(fù)荷和得熱不是同一概念，只有進(jìn)入空氣中的那一部分得熱才是冷負(fù)荷。透過玻璃窗的太陽 輻射首先會 被各種表面吸收和貯存，當(dāng)這些表面溫度高于空氣溫度時(shí)，就會有部分熱量以對流換熱的形式進(jìn)入 空氣中，形成瞬時(shí)冷負(fù)荷。 5. 室內(nèi)照明和設(shè)備散熱是否直接轉(zhuǎn)變?yōu)樗矔r(shí)冷負(fù)荷。 答：室內(nèi)照明和設(shè)備散熱包括輻射熱和對流熱兩部分。其中對流熱直接轉(zhuǎn)變?yōu)樗矔r(shí)冷負(fù)荷，而輻射 熱，則首先會被室內(nèi)各種表面吸收和儲存。 6. 為什么冬季可以采用穩(wěn)態(tài)計(jì)算法來計(jì)算熱負(fù)荷，而夏季卻一定要采用動態(tài)算法計(jì)算空調(diào)負(fù)荷？ 答：穩(wěn)態(tài)計(jì)算沒有考慮建筑的蓄熱性能，負(fù)荷即等于得熱。在冬季，室外溫度的波動幅度遠(yuǎn)小于室 內(nèi)外溫差，可采用室外平均溫度，即穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法來計(jì)算熱負(fù)荷。而夏季，室內(nèi)外溫差小，室外晝 夜溫度波動卻很大，瞬時(shí)得熱與瞬時(shí)冷負(fù)荷會相差很大，所以一定要采用動態(tài)算法計(jì)算冷負(fù)荷。 7. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面上的長波輻射對負(fù)荷有何影響？ 答：圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面會將熱量以長波輻射的形式傳給室內(nèi)其它表面，提高其它表面的溫度。當(dāng)這些 表面的溫度高于室內(nèi)空氣溫度時(shí)，就會有熱量以對流的形式進(jìn)入到空氣中，而形成瞬時(shí)冷負(fù)荷。如 果沒有長波輻射，則得熱 =負(fù)荷。 8. 夜間建筑物可通過玻璃窗長波輻射把熱量散出去嗎？ 答：玻璃具有阻擋長波輻射的性能，所以夜間建筑物不能以長波輻射的形式通過玻璃窗把熱量散出 去。 第四章 人體對熱濕環(huán)境的反應(yīng) 1. 人的代謝率主要是由什么因素決定的，人體的發(fā)熱量和出汗率是否隨環(huán)境空氣溫度的改變而改 變？ 答：人體的代謝率由肌肉活動強(qiáng)度、環(huán)境溫度、性別、年齡、神經(jīng)緊張程度等因素決定。人體的代 謝率在一定溫度范圍內(nèi)是比較穩(wěn)定的，當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時(shí)，代謝率都會增加。但人體的代謝 率最顯著的決定因素是肌肉活動強(qiáng)度，因此當(dāng)活動強(qiáng)度一定時(shí)，人體的發(fā)熱量在一定溫度范圍內(nèi)可 以近似看成常數(shù)，但隨著環(huán)境空氣溫度的升高，人體的顯熱散熱量會減小，潛熱散熱量會增加，出 汗率增加。 2. “冷”與“熱”是什么概念？單靠環(huán)境溫度能否確定人體的熱感覺？濕度在人體熱舒適中起什么 作用？ 答：人體能感受外界溫度變化是因?yàn)樵谌梭w皮膚層存在溫度感受器。因?yàn)槿擞畜w溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對環(huán) 境有顯著的適應(yīng)性， 所以單靠環(huán)境溫度不能確定人體的熱感覺。 空氣濕度增加能改變皮膚的濕潤度， 皮膚的濕潤度的增加被感受為皮膚的“粘著性”增加，從而增加了熱不舒適感。 3?某辦公室設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是干球溫度 26C,相對溫度65%,風(fēng)速0.25m/s,如果最低只能使溫度達(dá)到 27C, 相對濕度仍然為 65%，有什么辦法可以使該空間能達(dá)到與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)同等的舒適。 答：可以稍加快風(fēng)速,從而加大人體與環(huán)境間的換熱系數(shù),使總散熱量與前述條件下一致。 進(jìn)一步的研究：可以指出風(fēng)速增加到多少能夠保持舒適性差不多。 4. 國外常用帶內(nèi)電熱源 marikin作熱舒適實(shí)驗(yàn)，manikin的發(fā)熱量由輸入的活動強(qiáng)度決定， 材料的導(dǎo) 數(shù)系數(shù)與人體肌膚基本相同,實(shí)驗(yàn)時(shí)測量及膚溫度來確定人體的熱舒適度,這種作法有什么局限？ 答：熱舒適度是生理和心上的感覺,該實(shí)驗(yàn)只能模擬人體熱平衡條件,假設(shè)熱舒適與熱感覺是一致 的。忽略了年齡、性別、人種的因素,忽略了皮膚潤濕度增加產(chǎn)生的“粘著性”和吹風(fēng)感等因素。 當(dāng)外部環(huán)境溫度升高時(shí), manikin 的皮膚溫度會隨之升高,但實(shí)際上,人體由于會出汗,在生理未 出現(xiàn)失調(diào)的情況下,皮膚溫度的升高幅度不大。 5. 人體處于非熱平衡時(shí)的過渡狀態(tài)時(shí)是否適用熱舒適方程？其熱感覺描述是否適用 PMV 指標(biāo)？ PMV指標(biāo)在描述偏離熱舒適狀況時(shí)有何局限？ 答：因?yàn)闊崾孢m方程是在人體處于熱平衡狀態(tài)即人體蓄熱量 S=0的前提下得出的，而人體處于非熱 平衡的過渡狀態(tài)時(shí)，過程代謝率不再穩(wěn)定，所以人體處于非熱平衡時(shí)的過渡狀態(tài)時(shí)不適用熱舒適方 程。其熱感覺描述是不一定適用 PMV指標(biāo)的，人在動態(tài)環(huán)境中的熱感覺可用一些其他的熱舒適性 指標(biāo)來描述，如：相對熱指標(biāo) RWI、熱損失率HDR、熱應(yīng)力指數(shù) HIS和風(fēng)冷卻系數(shù) WCI等。因?yàn)? PMV指標(biāo)是將反映人體對熱平衡的偏離程度的人體熱負(fù)荷 TL引入得出的。但是人與人之間存在著 生理差別，偏離熱舒適狀況時(shí)，人體的皮膚平均溫度、出汗率等會因人而異，所以 PMV指標(biāo)在描 述偏離熱舒適狀況時(shí)會帶來一定的局限性。 6. 為什么要有TSV和TCV兩種人體熱反應(yīng)評價(jià)投票？ 答：因?yàn)槿梭w的熱感受和熱舒適并不是完全相同的概念， 但熱舒適與熱感受之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系。 7. HIS、WCI與PMV、PPD應(yīng)用上有何區(qū)別？ 答：HIS、WCI分別用在遠(yuǎn)偏離熱舒適區(qū)的高溫和低溫環(huán)境及具有熱失調(diào)危險(xiǎn)的環(huán)境中，用熱感覺 來作為生理應(yīng)變的指標(biāo)是不夠的；而 PMV、PPD是穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下的熱舒適性評價(jià)指標(biāo)。 第五章室內(nèi)空氣品質(zhì) 1?請推導(dǎo)出平均空氣年齡和換氣時(shí)間的表達(dá)式 (3-28)和(3-29) 解：1)平均空氣年齡的推導(dǎo)： 設(shè)Cp為排出舊空氣濃度，單位時(shí)間舊空氣排出體積為 v,單位時(shí)間排出的顆粒個(gè)數(shù)為 Cpv。由 于在無限長的時(shí)間中某空間內(nèi)的舊空氣一定會被排空，所以該空間舊空氣的顆粒總數(shù)為 i_C p ( .)vd . 。 v內(nèi)經(jīng)過t時(shí)刻被排走的顆粒年齡為 t Cp ( t ) v,所以空間內(nèi)微粒年齡總和為 :: C p( . )vd .。 空氣平均年齡=空間內(nèi)微粒年齡總和丄空間顆粒數(shù)總和。 .. 空氣平均年齡：.= Cp(.)vd./ Cp(.)vd.二.Cp(.)d./ Cp(.)d. 2)換氣時(shí)間的推導(dǎo): 根據(jù)活塞流的特性，置換室內(nèi)全部現(xiàn)存空氣的排氣濃度不隨時(shí)間變化，直至全部排除為止。 因此，由平均空氣年齡計(jì)算公式得：.d . 4 # Cpd . Cp d . d . 2?請說明換氣效率和通風(fēng)效率的關(guān)系。 答：換氣效率表示理論上的最短換氣時(shí)間 T n與實(shí)際換氣時(shí)間Ty之比。 # # 用公式 表示。 通風(fēng)效率為排風(fēng)口處的污染物濃度 p c -p (1) Cp與室內(nèi)平均濃度C之比。用公式 (2) # 表示。 (3) 由公式（1）可知，」=2 ；.，代入公式（2）得: c 因此，由公式（3）可知，通風(fēng)效率即移出室內(nèi)污染物的迅速程度與換氣效率是成正比的，換氣 效率越大，越能更迅速地排除室內(nèi)的空氣污染物。 第七章建筑聲環(huán)境 1. 兩個(gè)聲壓級為odB的噪聲合成的噪聲是否仍然是 odB ？ 答：不是，是3dB。 2. 等響曲線與NP、NC曲線有何異同？ 作出各響度的等響度曲線。 答：都是以一定頻率為標(biāo)準(zhǔn)， 然后找出其它頻率與之相對應(yīng)相等的響度, 不同的是NR、NC考慮了更多的因素，是做為噪聲評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。 3. 為什么微孔不連通的多孔材料吸聲效果不好？ 答：因?yàn)槁暡ㄟM(jìn)入不連通微孔后，折射的距離短，能量消耗較少。 4. 風(fēng)道彎頭為什么有消聲作用？ 答：它改變了聲音傳播的方向，聲音來回反射會消耗能量。 5. 擴(kuò)張式消聲器為什么有消聲作用？ 答：它借助管道截面的擴(kuò)張和收縮，產(chǎn)生不連續(xù)的聲阻抗，從而引起聲波傳輸損失，起到消聲的作 用。 5