《建筑環(huán)境學(xué)》習(xí)題部分參考答案

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《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(guó)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(yáng)光在垂直面上的直射強(qiáng)度為，對(duì)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(yáng)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(yáng)輻射。北方氣候寒冷、冬夏太陽(yáng)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(yáng)輻射，夏季獲得的太陽(yáng)輻射較小。但在南方尤其是北回歸線以南，冬夏太陽(yáng)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(duì)太陽(yáng)輻射幾乎是透明體，直接接受太陽(yáng)輻射的增溫是非常微弱。主要靠吸收地面的長(zhǎng)波輻射而升溫。而地面溫度的變化取決于太陽(yáng)輻射和對(duì)大氣的長(zhǎng)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(dá)到多少？ 如果沒(méi)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： 查空氣水蒸氣表，可知：t=25℃時(shí)，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(jì)算得：Tsky＝100(74.2－9.4S)1/4 如果沒(méi)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(shù)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(shù)葉表面與天空進(jìn)行長(zhǎng)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(mǎn)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(yáng)高度角是不同的。相同時(shí)刻南方的太陽(yáng)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(duì)小區(qū)微氣候是改善了還是惡化了，為什么？ 答：對(duì)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(duì)于高密度住宅區(qū)，由于地對(duì)天空的角系數(shù)小，放射率高反而會(huì)將熱量反射到住宅中去。 7. 水體和植被對(duì)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： 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(zhǎng)波輻射可以忽略？ 答：比如白天太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長(zhǎng)波輻射，這時(shí)就可以忽略長(zhǎng)波輻射。 3. 透過(guò)玻璃窗的太陽(yáng)輻射中是否只有可見(jiàn)光，沒(méi)有紅外線和紫外線。 答：玻璃對(duì)不同波長(zhǎng)的輻射有選擇性，對(duì)于可見(jiàn)光和波長(zhǎng)為以下的短波紅外線透過(guò)率可達(dá)80%以上，而對(duì)太陽(yáng)輻射中的遠(yuǎn)紅外線和紫外線透過(guò)率很低，所以透過(guò)玻璃窗的太陽(yáng)輻射中不只有可見(jiàn)光，還有以下的短波紅外線。 4. 透過(guò)玻璃窗的太陽(yáng)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(guò)玻璃窗的太陽(yáng)輻射首先會(huì) 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(huì)有部分熱量以對(duì)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(duì)流熱兩部分。其中對(duì)流熱直接轉(zhuǎn)變?yōu)樗矔r(shí)冷負(fù)荷，而輻射熱，則首先會(huì)被室內(nèi)各種表面吸收和儲(chǔ)存。 6. 為什么冬季可以采用穩(wěn)態(tài)計(jì)算法來(lái)計(jì)算熱負(fù)荷，而夏季卻一定要采用動(dòng)態(tài)算法計(jì)算空調(diào)負(fù)荷？ 答：穩(wěn)態(tài)計(jì)算沒(méi)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(dòng)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(lái)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(dòng)卻很大，瞬時(shí)得熱與瞬時(shí)冷負(fù)荷會(huì)相差很大，所以一定要采用動(dòng)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(zhǎng)波輻射對(duì)負(fù)荷有何影響？ 答：圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面會(huì)將熱量以長(zhǎng)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(huì)有熱量以對(duì)流的形式進(jìn)入到空氣中，而形成瞬時(shí)冷負(fù)荷。如果沒(méi)有長(zhǎng)波輻射，則得熱=負(fù)荷。 8. 夜間建筑物可通過(guò)玻璃窗長(zhǎng)波輻射把熱量散出去嗎？ 答：玻璃具有阻擋長(zhǎng)波輻射的性能，所以夜間建筑物不能以長(zhǎng)波輻射的形式通過(guò)玻璃窗把熱量散出去。 第四章 人體對(duì)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(dòng)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(huì)增加。但人體的代謝率最顯著的決定因素是肌肉活動(dòng)強(qiáng)度，因此當(dāng)活動(dòng)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(huì)減小，潛熱散熱量會(huì)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(jué)？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(duì)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(jué)?？諝鉂穸仍黾幽芨淖兤つw的濕潤(rùn)度，皮膚的濕潤(rùn)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26℃，相對(duì)溫度65%，風(fēng)速0.25m/s，如果最低只能使溫度達(dá)到27℃，相對(duì)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(guó)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(dòng)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(cè)量及膚溫度來(lái)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(jué)，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(jué)是一致的。忽略了年齡、性別、人種的因素，忽略了皮膚潤(rùn)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(huì)隨之升高，但實(shí)際上，人體由于會(huì)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(guò)渡狀態(tài)時(shí)是否適用熱舒適方程？其熱感覺(jué)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(guò)渡狀態(tài)時(shí)，過(guò)程代謝率不再穩(wěn)定，所以人體處于非熱平衡時(shí)的過(guò)渡狀態(tài)時(shí)不適用熱舒適方程。其熱感覺(jué)描述是不一定適用PMV指標(biāo)的，人在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的熱感覺(jué)可用一些其他的熱舒適性指標(biāo)來(lái)描述，如：相對(duì)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)镻MV指標(biāo)是將反映人體對(duì)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(huì)因人而異，所以PMV指標(biāo)在描述偏離熱舒適狀況時(shí)會(huì)帶來(lái)一定的局限性。 6. 為什么要有TSV和TCV兩種人體熱反應(yīng)評(píng)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(jué)來(lái)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(píng)價(jià)指標(biāo)。 第五章 室內(nèi)空氣品質(zhì) 1. 請(qǐng)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(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間中某空間內(nèi)的舊空氣一定會(huì)被排空，所以該空間舊空氣的顆粒總數(shù)為。v內(nèi)經(jīng)過(guò)τ時(shí)刻被排走的顆粒年齡為τCp（τ）v，所以空間內(nèi)微粒年齡總和為。 空氣平均年齡=空間內(nèi)微粒年齡總和/空間顆粒數(shù)總和。 空氣平均年齡： 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： ， ∴ 2. 請(qǐng)說(shuō)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τn與實(shí)際換氣時(shí)間τγ之比。 用公式 （1） 表示。 通風(fēng)效率為排風(fēng)口處的污染物濃度Cp與室內(nèi)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(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(jí)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(biāo)準(zhǔn)，然后找出其它頻率與之相對(duì)應(yīng)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(píng)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(lái)回反射會(huì)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