浅谈外环境对室内环境的影响

浅谈外环境对室内环境的影响XXX建环1201xxxxxxxxxx摘要：随着人们生活水平逐渐提高，对于人们居住的室内环境有了更高的要求，室内环境与人们生活息息相关，合理控制室内环境能对人们身体健康、高效的工作或学习造成直接影响。室内环境为建筑外环境、建筑声环境、建筑光环境、室内空气品质、室内热湿环境等因素共同控制和影响。通过学习建筑环境学和试验测量、得出结论。为人们营造更好的室内环境提出正确的建议和意见。关键字：外环境，影响，改进措施。引言：在高速发展的现代社会中，工程师、工人等为人类的进步做出了巨大的贡献。与此同时，也给人们的居住环境带来了一些不利影响。比如：光污染、声污染、室内化学污染等严重影响着人们的健康和舒适。如何有效利用自然资源，又不造成对人们居住的健康和舒适性？自然而然成为当今世界的一大焦点。一、外环境对室内环境的影响通过学习课本、查阅资料，我们知道，建筑的功能是在自然环境不能保证令人满意的条件下，创造一个微环境来满足居住着的安全与健康及生活生产过程的需要。建筑物所在地的气候条件和外部环境，会通过围护结构直接影响室内的环境。外环境包括太阳辐射、气温、压强、湿度、降水、风、天空有效温度等。1、太阳辐射建筑外环境的形成主要与太阳辐射和人类生产生活（人类对自然的改造）有关。太阳辐射是指太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。太阳表面不断以电磁辐射形式向宇宙空间发射出巨大的能量，地球接受的太阳辐射能约为1.7×1014kW。太阳辐射不仅对地球的宏观气候和微观气候有决定性影响，而且对建筑物的热环境、光环境也有着直接影响。2、天空有效温度大气吸收的能量及吸收的地面反射辐射，使大气具有一定温度，并向地面进行长波辐射。此时大气温度为有效天空温度。有效天空温度不仅与气温有关，还与大气中的水蒸气含量、云量及地面温度等有关。3、气温温度是表示物体冷热程度的物理量，室外温度（一般指距地面高1.5m、背阴处的空气温度为主）是由与地表面以导热、对流和长波辐射形式进行热交换而被加热或冷却所致。空气对短波辐射几乎是透明体。它受到入射到地面上的太阳辐射量，地面的覆盖面和大气的对流作用这三个因素共同影响。一天中温度有一个最大值和一个最小值，最大值出现在下午14点左右，最小值出现在日出前后。4、压强地球表面覆盖有一层厚厚的由空气组成的大气层。在大气层中的物体,都要受到空气分子撞击产生的压力,这个压力称为大气压力。空气的所有参数均受压强的影响。在重力场中，空气的分子数随高度的增加而呈指数减少，所以气压大体上也是随高度按指数降低的。由于密度与大气压力成反比，因此冬季的大气压力比夏季高。气压的多年平均值随纬度的分布：赤道带为低压带，向南或被逐渐增高，30度到50度最大，称为副热高压带。再往高纬度区气压又下降，于60度到70度最小，南半球的气压下降最为显著。极地地区的气压又有所增加。5、湿度空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值,叫做空气的相对湿度。一天中，绝对湿度比较稳定，而相对湿度变化较大。这是由气温的日变化引起的。相对湿度的日变化受到地面性质、水陆分布、季节寒暑天气阴晴等因素的影响。一般是大陆大于海面，晴天大于阴天，夏季大于冬季。相对湿度日变化趋势与气温日变化趋势相反，晴天相对湿度最大点在黎明前后，最低值在午后。在一年中，最热月的绝对湿度大，最冷月的绝对湿度小。6、降水从大地蒸发出来的水进入到大气层，经过凝结后又降到地面上的液态或固态水分，称为降水，它受到气温、大气环流、地形、海陆分布的性质及洋流的影响。比如气温，由于寒冷地区水的蒸发量不大，且冷空气的饱和水蒸气分压力较低，不能包容更多的水气，因此寒冷地区的降水不可能会较大，炙热地区则恰恰相反，当然沙漠地区除外，因为几乎没有水分蒸发。7、风风是指由于大气压差所引起的水平方向的运动。地表增温不同是引起大气压力差的主要原因，也是风形成的主要原因。地方风是由于地表分布。地势起伏、表面覆盖等地方性条件不同引起的。室外的太阳辐射、温度、压强、湿度、风速、降水、天空有效温度对室内环境都能起到一定的影响。由于器材限制，对与降水和不同下垫面对室内环境的影响只能做定性的分析。对室内环境对于太阳辐射的影响，我们选择教室的阴面和阳面，运用热线风速仪分别对室内外的温度、压强、湿度、风速进行测量。测量数据见表一：室内外空气参数风速（m/s）压强（Pa）温度（℃）相对湿度阴面室内10.01-12124.720.01-120.824.630-220.424.1室外10.15-119.325.920.24018.825.430.01118.626.3阳面室内10.01321.628.120.02222.427.830122.727.6室外10.05218.629.520.25318.428.330.94418.428.4表一分析：10月15日，晴，微风，温度16℃到23℃。13日和14日也为晴天，下垫面（草坪、绿荫等）极少。因此降水和下垫面的影响可忽略不计。运用控制变量法：1.控制太阳辐射不变（教室的一面近似认为太阳辐射恒定）。选择教室阴面，对数据进行处理取其平均值，见表二：阴面室内外空气参数风速（m/s）压强（Pa）温度（℃）相对湿度室内0.01-1.320.724.5室外0.13018.925.9表二从以上数据可得，当太阳辐射控制一定时，室外的相对湿度、压强和风速均大于室内，而室内温度高于室外温度。1)由传热学知识可知：温差Δt=|tw-tf|，q=hΔt，Φ=qA=AhΔt=Δt/（1/hA)，其中的1/hA称为对流传热热阻根据φ=-λA*（dt/dx）计算其中φ为热流量,λ为导热系数，A为传热面积，dt表示微元厚度两面的的温差，dx表示微元厚度。由于室内温度比室外温度高，导致热量以导热和对流的形式从室内流向室外，从而影响室内环境。2)由传热学知识可知：在对流换热中分为自然对流换热和强制对流换热，强制对流换热的换热系数h远大于相同条件下的自然对流换热。因此在风速的作用下，导致室外流体与外墙的换热量更大，热量从室内流向室外，从而影响室内环境。3)由热值交换原理与设备知识可知：)(*21ddhQmd其中mdh为蒸发系数，d为含湿量，q为潜热。室内的含湿量小于室外的含湿量，导致热量变化，从而影响室内环境。4)由热值交换原理与设备知识可知：空气的所有参数均受到温度的影响，压强的变换会导致空气所有参数的变化，如温度、含湿量，焓值水蒸气分压力等。显然也会导致热量的变化，从而影响室内环境。2、太阳辐射对室内环境的影响，从阳面和阴面对于室内的影响，数据处理见表三：阴阳面室内空气参数风速（m/s）压强（Pa）温度（℃）相对湿度阴面0.01-1.320.724.5阳面0.01222.225.9表三由于阴面和阳面，受到的太阳辐射不同，最主要体现在温度上，阳面的室内的温度高于阴面室内的温度，另外阳面室外温度高于阴面温度，导致热流从阳面流向阳面室内，再流向室内阴面，在流向室外阴面，从而影响室内环境。人体的温度在36℃到37℃，使人感到舒适的温度在18℃到25℃之间，因此提出以下几点措施：1、对于冬季来说，室外温度很低，建议在阳面会感觉比较舒适。因为接收的太阳辐射的量大一些。夏季则相反，阴面会比较舒适。2、冬季注意关闭窗门，减少热量流出室外，保持室内温度适宜，也能节省能量。夏季则相反，多开门窗，增大与室外的换热，适当开风扇等形成强制对流，增大换热，减少燥热感。3、在冬季，由于比较干燥，可以在室内放一些植物保持室内湿度，减少因暖气供暖产生的干热。4、冬季对于保暖要求较高的房间，可以在经济范围内，对墙体等维护结构进行处理，换成保温系数较大的材料做的。比如水玻璃珍珠岩制品，水玻璃蛭石制品。减少热量的散失，达到保温的效果。5、炎热的夏季，可以适当在对面洒水增大室内相对湿度，增大潜热换热量，达到降温的效果。二、建筑热湿环境与人体对热湿环境的反应建筑室内热湿环境的形成的最主要原因是各种内扰和外扰的影响。外绕主要包括室外气候参数如室外空气湿温度、太阳辐射、风速、风向变化，以及领室的空气湿度温度，均可通过维护结构的传热传湿，空气渗透使热量和湿量进入到室内，对室内热湿环境产生影响，内绕主要包括室内设备，照明、人员等室内热湿源，如图1：图1无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形式包括对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。通过外围护构的传热过程有两种不同的类型，即通过非透光围护结构的热传导以及通过透光围护结构的日射得热。而其中通过墙体、屋顶等非透光围护结构传入室内的热量源于两部分：室外空气与围护结构外表面之间的对流换热和太阳辐射通过墙体导热传入的热量；通过透光围护结构传入室内的显热主要包括两部分：通过玻璃板壁的热传导和透过玻璃的日射辐射。成年人人体温度范围表见表四：成年人人体温度范围表℃平均量变动范围腋温（℃）36.836.0~37.4口温（℃）37.236.7~37.7肛温（℃）37.536.9~37.9表四人体与外界的热交换形式有对流、辐射和蒸发。显热交换主要是对流散热和辐射散热两种潜热交换主要是皮肤散湿、出汗蒸发、皮肤湿扩散、呼吸散湿。人体与外界的热交换影响因素：与环境空气温度的对流换热，与环境表面温度的辐射换热与水蒸汽分压力(空气湿度)的对流质交换(散湿)。三、室内空气品质1、室内空气品质(IAQ)的定义早期的研究是将空气品质变成人们的主观感受，如丹麦技术大学Fanger教授在1989年空气品质会议上就提出：品质反映了满足人们要求的程度，如果人们对空气满意就是高品质．反之就是低品质。后来美国供热制冷空调工程师协会（ASHRAE）颁布标准中的定义为：空气中没有已知的污染物达到工人的权威机构所确定的有害物浓度指标，且处于这种空气中的绝大多数人对此没有表示不满意。2、室内的成分及其浓度决定空气的品质。空气品质不仅影响人体的舒适和健康，而且影响室内人员的工作效率。测试数据、分析其来源及改善室内空气品质的重要性不言而喻。因此我们又必须用室内空气环境的营造理论与基础来营造满足舒适要求的室内热湿环境和空气品质。3、室内空气品质对人的影响1）危害人体健康建筑相关疾病(BRI)：包括呼吸道感染和疾病、军团菌病、各种空气传染的疾病、心血管病和肺癌以及中毒反应，主要是由于在具有生物污染、物理污染、化学污染的空气中暴露所致。多种化学污染物过敏症(MCS)：慢性(持续三个月以上)多系统紊乱，通常涉及中枢神经系统和一种以上其他系统。查阅资料可知粒径小于10微米颗粒物即PM10长期漂浮于大气中，主要由有机物、硫酸盐、硝酸盐及地壳元素组成；而粒径小于2.5微米的颗粒物即PM2.5为室内主要污染物之一，对人体危害最大。其中5-10微米的粒子经呼吸道积聚在气管和支气管的粘膜表面，而小于5微米的粒子通过鼻腔、气管和支气管进入肺部，人体虽有自身调节功能，但对于高浓度的来说，有可能超过自身免疫能力，导致肺病。2）影响人的工作效率劳动效率的高低和室内空气品质的好坏有着密切的联系。病态建筑综合症会妨碍人正常工作，造成工作日的损失，同时也会消耗大量医疗费用。4、空气中的污染物由污染物散发，在空气中传播，当人体暴漏于污染空气时，会对人体产生不良影响。若要减少污染，就得治理控制室内空气污染。可以通过开窗使得室内空气中的污染物被自然风带走。常规的控制室内空气污染可通过以下三种方式实现：1.源头治理2.通新风稀释和合理组织气流3.空气净化。源头治理主要有三种方式：（1）消除室内污染源（2）减少室内污染源散发强度（3）污染源附近局部排风。空气净化有：（1）过滤器过滤（2）吸附净化法(3)紫外灯杀菌法（4）臭氧净化法。四、室内噪声和光环境（一）声环境1、基本知识声音的产生与传播过程包括三个基本因素：声源、传声途径和接收者。声波通过传声途径(室外大气、房间中的空气、墙壁、楼板等)传播，最后通过空气传到接收者的耳朵，引起听觉而被感知。人耳可以听见范围为20~20000Hz。人耳刚能感受的声音，p0=2×10-5Pa，I0=1×10-12W/m2，闻之人耳则痛，p=