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1、绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控4.1.1.1 环境物理因素与人体热舒适密切相关的环境物理因素包括：空气温度、空气湿度、空气流动（风速）、平均辐射温度等。空气温度：影响人体冷热感觉的重要因素，一般室内适宜的空气温度是2024。空气湿度：表示空气中含有水蒸气的量，直接影响人的呼吸器官和通过汗液蒸发散热，间接影响室内微生物的生长。空气流动：空气流动形成了风，一般用风速、风向来表示。平均辐射温度：用于度量人通过辐射从环境中的得热或散热的情况，是建筑室内对人体辐射热交换产生影响的各物体表面温度的平均值。4.1.1 热舒适及其影响因素 热舒适
2、是指人体对所处热环境舒适性的主观综合感受。研究表明，不舒适的热环境会降低工作效率、影响生理和心理健康。影响热舒适的因素主要有：环境物理因素、个体差异、活动状态和着装情况等。4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控4.1.1.2 个体差异由于个体存在差异，如年龄差异、性别差异、身体状况差异、民族差异等，会在热舒适感受上有所不同。4.1.1.3 活动状态活动强度影响人体新陈代谢的产热量。人在不同活动状态下，其新陈代谢产热量对应于不同的空气平衡温度。4.1.1.4 着装情况服装与人体贴近，是人与外环境之间的第二道保护屏障。着装可以调节人体与外界环境之间的辐射对流、传导等热交换过程
3、，起到御寒、防雨、防晒、通风、防风等功效，直接影响人的热舒适。着装让人对环境温度的要求更宽容。4.1.1 热舒适及其影响因素4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控热舒适指数是用于对室内热环境进行综合评价的参数。通过对热舒适指数进行研究提出的热舒适评价标准主要有以下几种：4.1.2 热舒适指数作用温度Operative temperature，OT综合室内空气温度（对流换热）和平均辐射温度（辐射换热）对人体影响。当室内空气温度与平均辐射温度相等，作用温度与室内空气温度相等。有效温度Effective temperature，ET由美国采暖通风学会（ASHRAE）于1923年
4、提出，是室内空气温度、空气湿度、室内气流速度共同对人体影响的综合指标，根据人进入某一特定环境中的瞬时热感觉反应来评价各因素对人体的综合作用。热应力指标Heat stress index，HSI由美国匹兹堡大学的贝尔丁和哈奇于1955年提出，根据人体热平衡条件计算出一定热环境中人体需要的蒸发散热量以及该环境下的最大可能蒸发散热量，以二者比值的百分数作为热应力指标。一般仅适用在空气温度偏高（1625）衣着单薄的情况，具有一定的局限性。预测平均热感觉指标Predicted Mean Vote，PMV基于对大量人群在不同热环境下的热舒适感觉测试实验，丹麦的范格尔于20世纪80年代提出。该指标的不足在于
5、人体衣着和活动量难以精确测量。4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控建筑通风的功能包括：健康通风，热舒适通风，调节温湿度通风。建筑通风方式主要有三种：自然通风，机械通风，机械辅助自然通风。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控自然通风充分利用自然环境条件，节能、环保，并且更容易被人的生理感知所接受，但气流不够稳定，组织、控制有一定难度。机械通风能提供较稳定的人工风环境，便于控制，但能耗较高，且存在机电设备运行噪声。机械辅助自然通风是对上述两种通风方式的平衡。从生态意义考量，自然通风（包括机械辅助式自然通风）是目前绿色
6、建筑中采用较普遍的一项成熟而低成本的技术措施。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控根据压力差形成方式，自然通风组织主要有四种模式：风压通风、热压通风、风压与热压组合式通风及机械辅助式自然通风。（1）风压通风风压通风应注意利用两种风压效应：伯努力效应（Bernoulli Effect）和文丘里效应（Venturi Effect）。伯努力效应：风对建筑物的作用可以分解成两个方向的力，水平向阻力和垂直向上的升力。利用水平方向阻力可以组织建筑自然通风；而垂直方向的流动空气压力随速度的增加而减小，在建筑顶部迎风面产生低压区，形成抽吸力，产生伯努力
7、效应。高度越高，风速越大，风的抽吸效果越显著。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.1 建筑自然通风组织模式4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控 文丘里效应：文丘里管是测量流体压差确定流量的装置，由意大利物理学家文丘里（G.B Venturi）发明。高压低速的空气从管入口A进入，随截面逐渐减小，在B处的空气变成了低压高速，对在C处开口的支管内的空气产生抽吸力，使空气被吸入管内。这种气流流动速度因空间收缩而明显增加，并在收缩段形成负压区的效应称为“文丘里效应”。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.1 建筑自然通风组织模式文丘里管工作原理示意图4.绿色建筑
8、室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（2）热压通风热压通风是对风能的间接利用。其基本原理是：由于建筑空间（腔体）内外存在温度差，其空气密度也存在差异，导致空间内外垂直压力梯度不同。被加热的室内空气由于密度变小而向上浮升，从建筑空间上方的开口（排风口）排出。室外密度大的冷空气从建筑空间下方的开口（进风口）导入补充空气，促进气流产生自下而上的流动，形成“热压通风”，即所谓的“烟囱效应”（Stack effect）。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.1 建筑自然通风组织模式热压通风原理示意图4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（3）组合式通风实际上，多
9、数情况下，建筑自然通风是热压与风压共同作用的结果，即组合式通风。这种共同作用或加强、或减弱通风效果，当风压作用的风向与热压作用的流线方向相同时，两种作用相互促进增强通风效果。反之，两种作用相互抵消而减弱自然通风的效果。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.1 建筑自然通风组织模式张家港生态农宅剖面图张家港生态农宅风压与热压自然通风组织示意图案例：张家港生态农宅（设计师：宋晔皓教授）4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（4）机械辅助式自然通风一些大型公共建筑由于通风路径长、流动阻力大，仅靠风压和热压作用实现自然通风存在困难。而对于空气和噪声污染较严重的城市，自然通
10、风会将室外污染带入室内，影响室内环境质量和人体健康。在此情况下，可以采用机械辅助式自然通风来优化通风果。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.1 建筑自然通风组织模式4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.1 建筑自然通风组织模式建筑通风组织通风示意图汉诺威2000年世博会26号馆整体图设置在屋顶的排风口外观案例：汉诺威2000年世博会26号馆（设计师：托马斯赫尔佐格）4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（1）建筑形体与空间设计建筑平面与自然通风 当建筑形体为简单矩形时，应力求使其长向的门窗朝向夏
11、季主导风向，这样有利于自然通风。虽然建筑采用大进深可以减小风影区长度，但进深过大不利于形成穿堂风。一般情况下，平面进深不宜超过楼层净高的5倍；单侧通风的建筑，进深最好不超过净高的2.5倍。当建筑平面形式为“凹”形或“L”形时，应尽可能使其凹口部分面向夏季主导风向。设置内庭院是我国传统“合院式”民居组织良好自然通风的有效手段。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.2 建筑自然通风组织设计方法4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（1）建筑形体与空间设计建筑剖面与自然通风屋顶的形状影响室外风压和自然通风效果。在风压作用下，无论风向如何，平屋面均处于负压区；坡屋面的压力
12、分布随屋面坡度发生变化，屋面坡度小时，坡屋面的迎风面和背风面均为负压区；随着屋面坡度增大，迎风面由负压区逐渐转变为正压区，而背风面仍为负压区。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.2 建筑自然通风组织设计方法建筑双坡屋面坡度与风压分布关系平屋面屋面坡度 屋面坡度 屋面坡度 坡屋面迎风面负压区负压区风压近似为零正压区坡屋面背风面负压区负压区负压区4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控建筑剖面与自然通风加大进风口面积或在迎风面设置外廊有助于减小建筑设施对风产生的阻力。在垂直方向上分层设计通风流线可以产生复合的通风功效。通风口高度接近人的活动区域可以改善热舒适感受；而在
13、高处和顶部开设通风口有利于散热夜间通风。采用布置在建筑中区的高大空间腔体以及坡屋面高出屋面的通风塔等可以组织热压和风压组合式通风，加强风流在垂直方向上的流动。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.2 建筑自然通风组织设计方法加大建筑进风口或设置建筑外廊在垂直方向分层设置通风流线中区设高达空间和屋顶通风设施4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（2）建筑开口设计窗的朝向与平面位置 当窗只能与主导风向垂直时，可以通过相对的窗在平面位置上错开来改变气流方向，增大气流影响（图a）。当窗开设在相对的两面外墙上时，如果窗正对着主导风向，气流会笔直穿过，对室内空间的影响较小（图
14、b）。当窗开设在相邻的两面外墙上时，窗的朝向最好与主导风向垂直;而且窗开设的平面位置距离越大，风流对室内的影响越大（图c、d）。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.2 建筑自然通风组织设计方法开窗的不同平面位置对室内气流流场的影响(a)(b)(c)(d)4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（2）建筑开口设计窗的大小窗的大小对室内气流流速和流场有重要影响，其影响主要取决于室内是否有穿越式通风（穿堂风）。“室内最大气流速度”受进、出风口面积比值的影响显著。出风口与进风口面积比值越大，则室内最大风速越大。但“室内平均气流速度”受进、出风口面积比值的影响不大。4.1.
15、3 热环境调控自然通风组织4.1.3.2 建筑自然通风组织设计方法室内最大气流速度/进风口风速室内最大气流速度/进风口风速进风口面积：出风口面积=1：31.520.44进风口面积：出风口面积=3：10.670.424.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（2）建筑开口设计窗的竖向位置整窗的竖向位置可以控制气流在竖向上的分布，其中进风口在竖向上的位置和高度对室内自然通风效果的影响比出风口大得多。采用低进风口、低出风口（a）和低进风口、高出风口（d）对人体散热通风有利；采用高进风口、低出风口（b）和高进风口、高出风口（c）对人体散热通风不利。4.1.3 热环境调控自然通风组织4
16、.1.3.2 建筑自然通风组织设计方法（a）（b）（c）（d）窗的竖向位置与室内气流流线示意图4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控（3）建筑自然通风空间、设施与构件设计用于组织建筑自然通风的空间、设施和构件主要有：通风中庭（边庭）空间、太阳房、通风竖井、太阳能烟囱、捕风塔（窗）、双层玻璃幕墙、特隆布墙、导风板、导风绿化植被、屋顶通风架空层、风帽等。4.1.3 热环境调控自然通风组织4.1.3.2 建筑自然通风组织设计方法4.绿色建筑室内环境调控技术热、光、声4.1 建筑热环境调控建筑遮阳设计的相关因素涉及室内热环境与节能、室内光环境、视觉通透性、对自然通风的影响等方面。4.1.4 热（光）环境调控遮阳技术4.1.4.1 建筑遮阳设计相关因素（1）隔热与节能一般以“遮阳系数”表征遮阳效果，其物理意义是采用遮阳设施的透光外围护结构太阳辐射得热量与未采用遮阳的太阳辐射得热量的比值。遮阳系数越小，隔热与节能效果越好。（2）自然采光设置遮阳设施会对建筑室内自然采光产生影响，应将遮阳与采光结合起来，一体化设计。（3）视觉通透性遮阳会对室内人的观景视线造成遮挡，尤其是挡板式遮
