《建筑环境学》习题部分参考答案

1《建筑环境学》习题部分参考解答第二章建筑外环境1.为什么我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方并不严格遵守？答：太阳光在垂直面上的直射强度为coscos,NzcII，对于地理位置的地区cosNI是不能人为改变的。所以要使Ic,z取最佳值，只有使θ尽可能小。在冬季，太阳是从东南方向升起，从西南方向落下，而坐北朝南的布局就保证了在冬季能最大限度的接收太阳辐射。北方气候寒冷、冬夏太阳高度角差别大，坐北朝南的布局可以使建筑物冬季获得尽可能多的太阳辐射，夏季获得的太阳辐射较小。但在南方尤其是北回归线以南，冬夏太阳高度角差不多，所以建筑物是否坐北朝南影响不太大。2.是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？答：大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选择性，它对太阳辐射几乎是透明体，直接接受太阳辐射的增温是非常微弱。主要靠吸收地面的长波辐射而升温。而地面温度的变化取决于太阳辐射和对大气的长波辐射。因此，地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，地面温度决定了空气温度。3.晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？答：有效天空温度的计算公式为：4144])70.030.0)(026.032.0(9.0[oddskyTSeTT查空气水蒸气表，可知：t=25℃时，ed=31.67mbar查表2-2，Td=32.2+273.15=305.35K，另外，T0=25+273.15=298.15K∴计算得：Tsky＝100×(74.2－9.4S)1/4如果没有大气层，可以认为S＝1，则计算求得：Tsky＝283.7K4.为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？答：由于晴朗夜空的天空有效温度低，树叶表面与天空进行长波辐射，使得叶片表面温度低于空气的露点温度，所以出现结露或结霜现象。5.为保证日照时间满足规范要求，南方地区和北方地区要求的最小住宅楼间距是否相同，为什么？答：不相同。因为不同纬度的地区，太阳高度角是不同的。相同时刻南方的太阳高度角大，住宅楼产生的阴影和自身阴影遮蔽面积小，所以南方的最小住宅楼间距也小。6.采用高反射率的地面对小区微气候是改善了还是恶化了，为什么？答：对于低密度住宅区，反射率高有利于改善小区微气候；而对于高密度住宅区，由于地对天空的2角系数小，放射率高反而会将热量反射到住宅中去。7.水体和植被对热岛现象起什么作用，机理是什么？答：水体和植被在一定程度上可缓解热岛效应，一方面植被覆盖地面，可减少地面吸收的热量，另一方面，水体和植被的蒸发量加大，带走了城市空间的一部分热量，这些都有利于城市空气温度的降低。水体蓄热能力大，有利于降低日间热岛强度。第三章建筑热湿环境1.室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？答：室外空气综合温度的计算公式为：outLoutairzQaItt由公式可以看出，室外空气综合温度不是单独由气象参数决定的，还与围护结构外表面的吸收率有关。2.什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？答：比如白天太阳辐射的强度远远大于长波辐射，这时就可以忽略长波辐射。3.透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有红外线和紫外线。答：玻璃对不同波长的辐射有选择性，对于可见光和波长为m3以下的短波红外线透过率可达80%以上，而对太阳辐射中的远红外线和紫外线透过率很低，所以透过玻璃窗的太阳辐射中不只有可见光，还有m3以下的短波红外线。4.透过玻璃窗的太阳辐射是否等于建筑物的瞬时冷负荷。答：冷负荷和得热不是同一概念，只有进入空气中的那一部分得热才是冷负荷。透过玻璃窗的太阳辐射首先会被各种表面吸收和贮存，当这些表面温度高于空气温度时，就会有部分热量以对流换热的形式进入空气中，形成瞬时冷负荷。5.室内照明和设备散热是否直接转变为瞬时冷负荷。答：室内照明和设备散热包括辐射热和对流热两部分。其中对流热直接转变为瞬时冷负荷，而辐射热，则首先会被室内各种表面吸收和储存。6.为什么冬季可以采用稳态计算法来计算热负荷，而夏季却一定要采用动态算法计算空调负荷？答：稳态计算没有考虑建筑的蓄热性能，负荷即等于得热。在冬季，室外温度的波动幅度远小于室内外温差，可采用室外平均温度，即稳态计算方法来计算热负荷。而夏季，室内外温差小，室外昼夜温度波动却很大，瞬时得热与瞬时冷负荷会相差很大，所以一定要采用动态算法计算冷负荷。37.围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？答：围护结构内表面会将热量以长波辐射的形式传给室内其它表面，提高其它表面的温度。当这些表面的温度高于室内空气温度时，就会有热量以对流的形式进入到空气中，而形成瞬时冷负荷。如果没有长波辐射，则得热=负荷。8.夜间建筑物可通过玻璃窗长波辐射把热量散出去吗？答：玻璃具有阻挡长波辐射的性能，所以夜间建筑物不能以长波辐射的形式通过玻璃窗把热量散出去。第四章人体对热湿环境的反应1.人的代谢率主要是由什么因素决定的，人体的发热量和出汗率是否随环境空气温度的改变而改变？答：人体的代谢率由肌肉活动强度、环境温度、性别、年龄、神经紧张程度等因素决定。人体的代谢率在一定温度范围内是比较稳定的，当环境温度升高或降低时，代谢率都会增加。但人体的代谢率最显著的决定因素是肌肉活动强度，因此当活动强度一定时，人体的发热量在一定温度范围内可以近似看成常数，但随着环境空气温度的升高，人体的显热散热量会减小，潜热散热量会增加，出汗率增加。2.“冷”与“热”是什么概念？单靠环境温度能否确定人体的热感觉？湿度在人体热舒适中起什么作用？答：人体能感受外界温度变化是因为在人体皮肤层存在温度感受器。因为人有体温调节系统，对环境有显著的适应性，所以单靠环境温度不能确定人体的热感觉。空气湿度增加能改变皮肤的湿润度，皮肤的湿润度的增加被感受为皮肤的“粘着性”增加，从而增加了热不舒适感。3.某办公室设计标准是干球温度26℃，相对温度65%，风速0.25m/s，如果最低只能使温度达到27℃，相对湿度仍然为65%，有什么办法可以使该空间能达到与设计标准同等的舒适。答：可以稍加快风速，从而加大人体与环境间的换热系数，使总散热量与前述条件下一致。进一步的研究：可以指出风速增加到多少能够保持舒适性差不多。4.国外常用带内电热源marikin作热舒适实验，manikin的发热量由输入的活动强度决定，材料的导数系数与人体肌肤基本相同，实验时测量及肤温度来确定人体的热舒适度，这种作法有什么局限？答：热舒适度是生理和心上的感觉，该实验只能模拟人体热平衡条件，假设热舒适与热感觉是一致的。忽略了年龄、性别、人种的因素，忽略了皮肤润湿度增加产生的“粘着性”和吹风感等因素。当外部环境温度升高时，manikin的皮肤温度会随之升高，但实际上，人体由于会出汗，在生理未出现失调的情况下，皮肤温度的升高幅度不大。5.人体处于非热平衡时的过渡状态时是否适用热舒适方程？其热感觉描述是否适用PMV指标？4PMV指标在描述偏离热舒适状况时有何局限？答：因为热舒适方程是在人体处于热平衡状态即人体蓄热量S=0的前提下得出的，而人体处于非热平衡的过渡状态时，过程代谢率不再稳定，所以人体处于非热平衡时的过渡状态时不适用热舒适方程。其热感觉描述是不一定适用PMV指标的，人在动态环境中的热感觉可用一些其他的热舒适性指标来描述，如：相对热指标RWI、热损失率HDR、热应力指数HIS和风冷却系数WCI等。因为PMV指标是将反映人体对热平衡的偏离程度的人体热负荷TL引入得出的。但是人与人之间存在着生理差别，偏离热舒适状况时，人体的皮肤平均温度、出汗率等会因人而异，所以PMV指标在描述偏离热舒适状况时会带来一定的局限性。6.为什么要有TSV和TCV两种人体热反应评价投票？答：因为人体的热感受和热舒适并不是完全相同的概念，但热舒适与热感受之间有一定的内在联系。7.HIS、WCI与PMV、PPD应用上有何区别？答：HIS、WCI分别用在远偏离热舒适区的高温和低温环境及具有热失调危险的环境中，用热感觉来作为生理应变的指标是不够的；而PMV、PPD是稳态热环境下的热舒适性评价指标。第五章室内空气品质1.请推导出平均空气年龄和换气时间的表达式(3-28)和(3-29)解：1）平均空气年龄的推导：设Cp为排出旧空气浓度，单位时间旧空气排出体积为v，单位时间排出的颗粒个数为Cpv。由于在无限长的时间中某空间内的旧空气一定会被排空，所以该空间旧空气的颗粒总数为vdCp0)(。v内经过τ时刻被排走的颗粒年龄为τCp（τ）v，所以空间内微粒年龄总和为vdCp0)(。空气平均年龄=空间内微粒年龄总和/空间颗粒数总和。空气平均年龄：0000)(/)()(/)(dCdCvdCvdCpppp2）换气时间的推导：根据活塞流的特性，置换室内全部现存空气的排气浓度不随时间变化，直至全部排除为止。因此，由平均空气年龄计算公式得：2000000dddCdCdCdCpppp，∴22.请说明换气效率和通风效率的关系。答：换气效率表示理论上的最短换气时间τn与实际换气时间τγ之比。用公式2nn（1）表示。通风效率为排风口处的污染物浓度Cp与室内平均浓度C之比。用公式cpnpCCE（2）5表示。由公式（1）可知，2n，代入公式（2）得：cpE2（3）因此，由公式（3）可知，通风效率即移出室内污染物的迅速程度与换气效率是成正比的，换气效率越大，越能更迅速地排除室内的空气污染物。第七章建筑声环境1.两个声压级为odB的噪声合成的噪声是否仍然是odB？答：不是，是dB3。2.等响曲线与NP、NC曲线有何异同？答：都是以一定频率为标准，然后找出其它频率与之相对应相等的响度，作出各响度的等响度曲线。不同的是NR、NC考虑了更多的因素，是做为噪声评价的标准。3.为什么微孔不连通的多孔材料吸声效果不好？答：因为声波进入不连通微孔后，折射的距离短，能量消耗较少。4.风道弯头为什么有消声作用？答：它改变了声音传播的方向，声音来回反射会消耗能量。5.扩张式消声器为什么有消声作用？答：它借助管道截面的扩张和收缩，产生不连续的声阻抗，从而引起声波传输损失，起到消声的作用。