《建筑環(huán)境學》習題部分參考答案

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《建筑環(huán)境學》習題部分參考解答 第二章 建筑外環(huán)境 1. 為什么我國北方住宅嚴格遵守坐北朝南的原則，而南方并不嚴格遵守？ 答：太陽光在垂直面上的直射強度為，對于地理位置的地區(qū)是不能人為改變的。所以要使Ic,z取最佳值，只有使θ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. 是空氣溫度改變導致地面溫度改變，還是地面溫度改變導致空氣溫度改變？ 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25℃，有效天空溫度能達到多少？ 如果沒有大氣層，有效天空溫度應該是多少？ 答：有效天空溫度的計算公式為： 查空氣水蒸氣表，可知：t=25℃時，ed=31.67mbar 查表2-2，Td=32.2+273.15=305.35 K，另外，T0=25+273.15=298.15 K ∴ 計算得：Tsky＝100(74.2－9.4S)1/4 如果沒有大氣層，可以認為S＝1，則計算求得：Tsky＝283.7 K 4. 為什么晴朗天氣的凌晨樹葉表面容易結露或結霜？ 答：由于晴朗夜空的天空有效溫度低，樹葉表面與天空進行長波輻射，使得葉片表面溫度低于空氣的露點溫度，所以出現(xiàn)結露或結霜現(xiàn)象。 5. 為保證日照時間滿足規(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。因為不同緯度的地區(qū)，太陽高度角是不同的。相同時刻南方的太陽高度角大，住宅樓產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，機理是什么？ 答：水體和植被在一定程度上可緩解熱島效應，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度。 第三章 建筑熱濕環(huán)境 1. 室外空氣綜合溫度是單獨由氣象參數(shù)決定的嗎？ 答：室外空氣綜合溫度的計算公式為： 由公式可以看出，室外空氣綜合溫度不是單獨由氣象參數(shù)決定的，還與圍護結構外表面的吸收率有關。 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度遠遠大于長波輻射，這時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。 答：玻璃對不同波長的輻射有選擇性，對于可見光和波長為以下的短波紅外線透過率可達80%以上，而對太陽輻射中的遠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冷負荷。 答：冷負荷和得熱不是同一概念，只有進入空氣中的那一部分得熱才是冷負荷。透過玻璃窗的太陽輻射首先會 被各種表面吸收和貯存，當這些表面溫度高于空氣溫度時，就會有部分熱量以對流換熱的形式進入空氣中，形成瞬時冷負荷。 5. 室內照明和設備散熱是否直接轉變?yōu)樗矔r冷負荷。 答：室內照明和設備散熱包括輻射熱和對流熱兩部分。其中對流熱直接轉變?yōu)樗矔r冷負荷，而輻射熱，則首先會被室內各種表面吸收和儲存。 6. 為什么冬季可以采用穩(wěn)態(tài)計算法來計算熱負荷，而夏季卻一定要采用動態(tài)算法計算空調負荷？ 答：穩(wěn)態(tài)計算沒有考慮建筑的蓄熱性能，負荷即等于得熱。在冬季，室外溫度的波動幅度遠小于室內外溫差，可采用室外平均溫度，即穩(wěn)態(tài)計算方法來計算熱負荷。而夏季，室內外溫差小，室外晝夜溫度波動卻很大，瞬時得熱與瞬時冷負荷會相差很大，所以一定要采用動態(tài)算法計算冷負荷。 7. 圍護結構內表面上的長波輻射對負荷有何影響？ 答：圍護結構內表面會將熱量以長波輻射的形式傳給室內其它表面，提高其它表面的溫度。當這些表面的溫度高于室內空氣溫度時，就會有熱量以對流的形式進入到空氣中，而形成瞬時冷負荷。如果沒有長波輻射，則得熱=負荷。 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 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度、環(huán)境溫度、性別、年齡、神經緊張程度等因素決定。人體的代謝率在一定溫度范圍內是比較穩(wěn)定的，當環(huán)境溫度升高或降低時，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度，因此當活動強度一定時，人體的發(fā)熱量在一定溫度范圍內可以近似看成常數(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為在人體皮膚層存在溫度感受器。因為人有體溫調節(jié)系統(tǒng)，對環(huán)境有顯著的適應性，所以單靠環(huán)境溫度不能確定人體的熱感覺?？諝鉂穸仍黾幽芨淖兤つw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.某辦公室設計標準是干球溫度26℃，相對溫度65%，風速0.25m/s，如果最低只能使溫度達到27℃，相對濕度仍然為65%，有什么辦法可以使該空間能達到與設計標準同等的舒適。 答：可以稍加快風速，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。 進一步的研究：可以指出風速增加到多少能夠保持舒適性差不多。 4. 國外常用帶內電熱源marikin作熱舒適實驗，manikin的發(fā)熱量由輸入的活動強度決定，材料的導數(shù)系數(shù)與人體肌膚基本相同，實驗時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，該實驗只能模擬人體熱平衡條件，假設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生的“粘著性”和吹風感等因素。當外部環(huán)境溫度升高時，manikin的皮膚溫度會隨之升高，但實際上，人體由于會出汗，在生理未出現(xiàn)失調的情況下，皮膚溫度的升高幅度不大。 5. 人體處于非熱平衡時的過渡狀態(tài)時是否適用熱舒適方程？其熱感覺描述是否適用PMV指標？PMV指標在描述偏離熱舒適狀況時有何局限？ 答：因為熱舒適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，過程代謝率不再穩(wěn)定，所以人體處于非熱平衡時的過渡狀態(tài)時不適用熱舒適方程。其熱感覺描述是不一定適用PMV指標的，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來描述，如：相對熱指標RWI、熱損失率HDR、熱應力指數(shù)HIS和風冷卻系數(shù)WCI等。因為PMV指標是將反映人體對熱平衡的偏離程度的人體熱負荷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，人體的皮膚平均溫度、出汗率等會因人而異，所以PMV指標在描述偏離熱舒適狀況時會帶來一定的局限性。 6. 為什么要有TSV和TCV兩種人體熱反應評價投票？ 答：因為人體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在聯(lián)系。 7. HIS 、WCI與PMV、PPD應用上有何區(qū)別？ 答：HIS、WCI分別用在遠偏離熱舒適區(qū)的高溫和低溫環(huán)境及具有熱失調危險的環(huán)境中，用熱感覺來作為生理應變的指標是不夠的；而PMV、PPD是穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下的熱舒適性評價指標。 第五章 室內空氣品質 1. 請推導出平均空氣年齡和換氣時間的表達式(3-28)和(3-29) 解：1）平均空氣年齡的推導： 設Cp為排出舊空氣濃度，單位時間舊空氣排出體積為v，單位時間排出的顆粒個數(shù)為Cpv。由于在無限長的時間中某空間內的舊空氣一定會被排空，所以該空間舊空氣的顆?？倲?shù)為。v內經過τ時刻被排走的顆粒年齡為τCp（τ）v，所以空間內微粒年齡總和為。 空氣平均年齡=空間內微粒年齡總和/空間顆粒數(shù)總和。 空氣平均年齡： 2）換氣時間的推導： 根據(jù)活塞流的特性，置換室內全部現(xiàn)存空氣的排氣濃度不隨時間變化，直至全部排除為止。 因此，由平均空氣年齡計算公式得： ， ∴ 2. 請說明換氣效率和通風效率的關系。 答：換氣效率表示理論上的最短換氣時間τn與實際換氣時間τγ之比。 用公式 （1） 表示。 通風效率為排風口處的污染物濃度Cp與室內平均濃度之比。用公式 （2） 表示。 由公式（1）可知，，代入公式（2）得： （3） 因此，由公式（3）可知，通風效率即移出室內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的空氣污染物。 第七章 建筑聲環(huán)境 1. 兩個聲壓級為的噪聲合成的噪聲是否仍然是？ 答：不是，是。 2. 等響曲線與NP、NC曲線有何異同？ 答：都是以一定頻率為標準，然后找出其它頻率與之相對應相等的響度，作出各響度的等響度曲線。不同的是NR、NC考慮了更多的因素，是做為噪聲評價的標準。 3. 為什么微孔不連通的多孔材料吸聲效果不好？ 答：因為聲波進入不連通微孔后，折射的距離短，能量消耗較少。 4. 風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. 擴張式消聲器為什么有消聲作用？ 答：它借助管道截面的擴張和收縮，產生不連續(xù)的聲阻抗，從而引起聲波傳輸損失，起到消聲的作用。 5