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气候对室内热湿参数的影响研究

汤振宇  
【摘要】:室内舒适和建筑节能是人类评价居住环境的主要因素。我国制定了一系列的规范和标准,以确定合理的建筑热舒适参数,满足人们对建筑环境的要求。长期以来,我国直接采用基于国外现场调研的热舒适模型,制定统一的设计参数,但难以适应我国气候复杂多样的具体情况,也不能充分的体现人体热适应的机理。因此本文针对不同气候,以人工冷热源热湿环境为研究对象,分析气候热适应模型,在该基础上探讨不同气候区室内热湿参数的合理取值范围,讨论室内设计参数和气候、热适应的关系。主要研究内容包括:(1)基于围护结构与气候的关系,探讨气候与室内MRT的相关性。通过研究室外气候对MRT的影响,进一步建立其与热舒适的关系。(2)针对气候对室内服装热阻的影响,探讨室内设计参数与气候的关系。总结不同学者关于气候与室内服装热阻的热适应模型,分析不同气候区人们适应环境的调节行为,建立服装热阻调节模型,对比服装热阻调节对人体热舒适的影响,最终确定不同气候区的室内设计参数。(3)针对室外气候,分析温度和湿度对热舒适影响的大小,同时考虑温湿度对能耗、Exergy的影响,确定不同气候条件下室内温湿度的合适取值范围。采用的方法和主要结论:(1)通过模拟的方法,研究不同气候对室内参数的具体影响。在保持室内空气温度不变的情况下,室外空气温度下降,导致MRT的降低和辐射不对称性的增加,并使PMV降低。传热系数低的围护结构能够有效减少这种变化。而外界太阳辐射在供暖模式下通过窗户直接改善人体热感觉。实验初步证明了围护结构和PMV的关系,并论证辐射供暖更有利人体热舒适。(2)室外空气温度的降低,导致室内的服装热阻增大,从而降低了人体对室内空气温度和平均辐射温度变化的敏感性。空气温度对PMV的影响小于MRT。(3)夏热冬冷地区冬季空气设计温度最低为18.1℃;寒冷地区和严寒地区最低分别为16.3℃、13.3℃。针对不同室外空气温度确立室内供暖参数,是节约能源的一种有效方式。(4)通过案例分析,发现温度对PMV的作用大于湿度,湿度对能耗与Exergy耗的影响大于温度。如以空气温度作为环境控制基础,采用热舒适指标A(Ⅰ)与C(Ⅲ)比较,能耗与Exergy分别增加9.36%-11.16%与13.86%-64.260%;如果空气湿度作为环境控制基础,在热湿气候应选择相对湿度的上限值,对于干燥气候区,宜选择中性值。基于我国各地气候的差异性,本文建立热舒适气候适应模型,以预测实际建筑热舒适,为我国建筑节能设计相关标准的制定和修改提供理论支持。


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