室内热湿环境对人体影响分析及营造系统热学分析

室内热湿环境对人体影响分析及营造系统热学分析【摘要】从生理学、心理学角度分析室内热湿环境参数；从热平衡的角度引入人体热舒适概念；提出改善室内热湿环境、提高人体热舒适的措施;分析室内热湿环境对人体舒适性的影响和理论研究中存在的问题和不足，并提出了一些个人建议;根据室内外温差合理配置传热能力是利用围护结构传热的关键；室温与热源或热汇的温差驱动空调系统的热量传递，选取热源或热汇时在满足热量传递需求的基础上减少各环节的温差消耗是降低系统能耗的问题所在；通过分析各环节温差消耗的影响因素，得到了降低温差消耗的可能途径；讨论了湿度传递驱动力（湿度差）与热量传递驱动力（温差）之间的相互转换。【关键词】热湿环境;热舒适;影响;热湿环境营造；围护结构;空调系统;温差；降低能耗前言：人的一生中大部分时间都在室内度过，因此良好的室内环境对人的健康至关重要。随着社会生产力的飞速发展，工业化现代化程度不断扩大，人民生活水平日益提高，人们对室内热湿环境的要求也越来越强烈，毕竟热湿环境对人体的健康、工作学习效率等等都具有显著影响，因此有必要针对具体建筑或人工气候室就室内热湿环境对人体舒适性的影响进行研究。―、室内热湿环境对人体舒适性的影响分析1、室内热湿环境和热舒适分析（1）室内热湿环境室内热湿环境（也称室内气候）由室内空气温度、湿度、风速和室内热辐射四要素综合形成，以人的热舒适程度作为评价 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。室内热湿环境质量的高低对人们的身体健康、生活水平、工作学习效率将产生重大影响。研究室内热湿环境旨在创造健康舒适的室内热湿环境，以保证人的正常生活和工作，维护人体的健康。影响室内热湿环境的因素包括室内外热湿作用、建筑围护结构热工性能以及暖通空调设备措施等等。室内气温是表征室内热环境的主要指标，它的高低影响人的冷热感。根据调查研究表明⑴空气温度在25°C左右时，脑力劳动的工作效率最高；低于18°C或高于28°C,工作效率急剧下降。如以25C时的工作效率为100%,则35C时只有50%,10C时只有30%。卫生学将12°C作为建筑热环境的下限。空气湿度直接影响人体皮肤表面的蒸发散热，从而影响人体的舒适感。湿度过低，人体皮肤因缺少水分而变得粗糙甚至开裂，人体的免疫系统也会受到伤害导致对疾病的抵抗力大大降低甚至丧失。室内湿度过高，不仅影响人体的舒适感，还为室内环境中的细菌、霉菌及其他微生物创造了良好的生长繁殖条件，加剧室内微生物的污染，这些微生物容易导致患上呼吸道或消化道疾病。室内空气的流动影响人体的对流换热和蒸发换热，同时也促进室内空气的更新。当室内空气流动性较低时，室内环境中的空气得不到有效的通风换气，各种有害化学物质不能及时排到室外，造成室内空气质量恶化。而且，由于室内气流小，人们在室内生活中所排出的各种微生物相对聚集于空气中或在某些角落大量增生，致使室内空气质量进一步恶化。化学性污染物和有害微生物共同作用，将损害人体健康。风速大有利于人体散热、散湿，提高热舒适度。但风速过大，也会有损健康，特别是在睡眠时，容易导致感冒。室内热辐射的强弱通常用“平均辐射温度Tmrt”表示，即室内对人体辐射热交换有影响的各表面温度的平均值。平均辐射温度是一个相当复杂的概念，虽然这是一个描述环境特性的参数，却又与人在室内所处的位置、着装及姿态有关。在工程实际中，平均辐射温度可用下式⑵计算：_+爲§+…+4忑丄jurt-*.v4+-4+■■*+A其中1T、1T、nLT是各表面温度，1A、2A、nLA为各表面面积。若建筑外围护结构内表面的温度过低或过高，将对人体产生冷、热辐射，使人感觉不适，因此可以通过改善围护结构热工性能来提高热舒适水平。人体热舒适所谓人体热舒适，指人体对热湿环境感到满意的主客观评价。随着人民生活水平的日益提高，如何创造舒适的室内热湿环境越来越受到人们的重视。近年来由于各种新型建筑 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的采用，出现了人的热感觉与对房间微气候的传统要求不相适应的情形，从而使得人们对人体舒适性方面的研究更为深入。人的热舒适感主要建立在人和周围环境正常的热交换上，以人体热平衡为前提，并且要求人体皮肤表面温度ts和皮肤表面汗液蒸发热损失Esw在一定的范围内。为了保持体温恒定，人体内部产热量必须等于向外散失的热量，通过人体体温调节系统自动调节平衡。人体和外界环境之间的热平衡关系式【3】为H-Ed-Esw-Ere-L=R+C其中H为人体内部产热量(W/m2),Ed为人体皮肤呼吸热损失(W/m2),Esw为皮肤表面汗液蒸发热损失(W/m2),Ere为呼吸潜热热损失(W/m2),L为呼吸显热热损失(W/m2),R为通过人体着装外表的辐射热损失(W/m2)，C为通过人体着装外表的对流热损失(W/m2)。目前国际上用于评价人体热舒适的指标有Fanger教授的PMV-PPD指标、ASHRAE标准有效温度SET、PD(predicteddissatisfiedduetodraft)、Winslow的DISC指标。室内热湿环境对人体舒适性的影响影响人体热舒适感觉的因素有空气温度、相对湿度，空气流速、平均辐射温度、人的新陈代谢率和衣服热阻，前四个因素为室内物理因素，后两个因素为个人因素。前四要素对人体的热平衡产生影响且在各要素间很大程度上是可以互换的，某一要素的变化所造成的影响常常可以为另一要素相应的变化所补偿。人体产热量是不可控制的，但是人体散热量受到上述六个因素的共同影响，其中最主要的是温度变量，因此热舒适性研究的主要工作是确定热舒适温度变量。人体热平衡一旦被打破，人体的体温调节机构便开始起作用。人的体温调节根据其机制可以分为生理性体温调节(physiologicaltemperatureregulation)和行为性体温调节(behaviortemperatureregulation)两大类，调节过程如图⑷所示。生理性体温调节即通过体内体温调节系统使体温保持在相对稳定状态;行为性体温调节即通过体外调节以改变换热系数，如穿衣或有目的地利用外界能量以减轻外界环境温度对机体的生理热应激(physiologicalheatstrain)作用，从而使体温保持在正常范围以内⑸。当室内环境温度较高时，由散热中枢发出指令，汗腺分泌、血管扩张、增大呼吸量以增强散热；当温度较低时，人体的发热中枢发出指令，肌肉收缩、血管收缩、减小呼吸量以减少散热。体温调节机构的强度越大，人体感觉不舒适的程度越高。在一定的活动强度下，人的热感觉与人体热负荷(即人体的蓄热量)的大小有关。空气湿度是影响人体热舒适的又一重要因素。室内湿度过大时，人体皮肤周围的水蒸汽分压力比较大，从而抑制了汗液的分泌，导致人体内部热量不能及时散发出去，从而引起人体的不舒适。湿度很小时人体皮肤变得粗糙干裂，也使人感觉不舒适。文献［6］指出室内空气相对湿度大于70%时室内人员能够感受到空气湿度的变化，这与室内空气相对湿度小于70%时明显不同。其原因主要是湿度的变化引起人体散热分布的不同，进而使热舒适感觉有差异。而且湿度增大时人体表面汗液增多，服装和皮肤的摩擦增大，也致使舒适感觉在不同湿度下有所差异。湿度的增加，对热舒适有两方面的作用：一是阻碍了人体有效的散热；二是消弱了吹风引起的不适感。室内气流也是影响人体热舒适的重要因素。室内气流会对人体产生两大作用：一是增强了人体与周围环境之间的换热;二是风速的加大可能会产生吹风感。这两种作用共同影响人体的热舒适感觉。文献［6］指出，室内空气温度越低，空气相对湿度越低，越容易产生吹风感，而且吹风感越强烈。空气流速小，空气就显得比较沉闷，人体皮肤感受器接受刺激并把此信息反馈到大脑产生认识得出结论一一不舒适。受器冷热感竞一上脑皮层_-巧为调节k产热中枢股热中極生理袖肌肉收编血管耐汗腺分述■"I尸摧准温屋尸核心温度T*皮肤温度体温调节控制系统示意图(4)改善室内热湿环境、提高人体热舒适的措施要使人们真正处于舒适的室内环境中，应使人体按正常比例散热，即辐射散热应占总人体散热量的45%-50%,对流散热约占25%-30%,而呼吸和无感觉蒸发散热约占25%-30%【2】。这就要求在设计过程中充分重视室内空间质量和功能分区问题，注意室内的防热处理，充分利用有利的环境因素而防止不利的环境因素，创造舒适的室内热湿环境。防热途径有室内外环境绿化、窗户遮阳(内、外遮阳)、自然通风和外围护结构的隔热等防热措施。个体可通过改变着衣量，开关窗户，启停室内空调采暖设备及改变温度、风速等个人行为调节(behavioraladjustment)措施来改变环境舒适度及个人热舒适感；个体还可从生理上和心理上适应某一热湿环境，生理适应［7］(physiologicaladaptation)指长期暴露在热环境中人体热应力的逐渐减小的一种生理反应，它包括基因适应性和环境适应性；心理适应(psychologicaladaptation)指根据过去的经历和期望适时改变现在的热环境期望值。对理论上未达到舒适标准的某一热湿环境，个体换一种心态去评价和感受也许会觉得舒适。空调设计专家们应高度重视室内气流组织，积极采纳各种新型空调方案，例如：置换式空调、工位调节、背景空调与桌面空调相结合、椅下低速送风及地板送风等等，当然某些空调方案只适合于特定的建筑类型和房间功能，设计师们应慎重选用。高层建筑物业管理人员应积极配合空调专家定量评价室内气流组织优劣，进一步对空调系统作出总体评价，并适时调查用户室内热湿环境和热舒适性情况，为今后空调设计的改进和优化提供参考。2、研究存在的问题及其分析国内外关于热湿环境对人体舒适性的影响研究非常之多，涉及的方向和内容比较广，但还是存在一些问题和不足，具体体现在以下几点：（1）热湿环境的各影响因素对人体的影响是复合的，而各因素之间又是互相影响的，因此，我们应该把热湿环境看作一个整体，综合考虑各因素对人体的影响。然而，热湿环境和人体热舒适的现状研究很多是集中在单一因素或两三个因素对人体的热舒适影响而没有得出综合考虑所有因素的影响结果。（2）目前的热湿环境对人体热舒适性影响研究主要偏重于物理环境测试分析，而没有考虑人的心理、生理影响，综合考虑主客观因素。我们今后应侧重于热湿环境对人的心理、生理影响的研究，采取物理测试和问卷调查两种试验方法对室内热湿环境进行考察和分析。（3）通过调查，目前室内热湿环境相对恶劣的建筑为大型超市、商场、影剧院、体育馆等，其原因是以上建筑空间大，人员密度大加上室内空气流通性不好，导致室内空气污浊沉闷，易引起人的抱怨。所以，以后我们应着重进行以上建筑的热湿环境对人体舒适性的影响研究，提出一些具有借鉴意义的方案和标准，以供建筑师、暖通空调工程师参考。（4）国内气候比较特殊的地区（如夏热冬冷地区、湿热地区）的室内热湿环境对人体舒适性的影响尚无人研究。笔者依托重庆地区所特有的气候和重庆大学B区城市建设与环境工程学院优越的实验条件以及一支团结奋进的科研队伍，正在开展重庆地区的建筑热湿环境的舒适性研究，希望能提出针对湿热地区的舒适性指标。（5）建筑能耗的一大部分是用来维持室内热湿环境状况，因此，为了获得人体可以接受的舒适热湿环境，可接受状态的定义在决定建筑能耗和 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 选择方面显得极其重要，而且各典型气候地区的舒适性标准又不尽相同，我们应加以区分，并形成标准或 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。（6）室内热湿环境包括建筑室内热湿环境和交通工具（如汽车、火车、飞机、轮船等）的内部热湿环境。目前的研究很少涉及到交通工具的室内热湿环境方向。实际上交通工具由于室内人员密度大，外围环境差等原因，其内部热湿环境极其恶劣，我们应加强这方面的研究及探讨,得出一些建设性结论以供暖通空调设计师们借鉴，并为空调系统的操作提供指导。（7）如今的热湿环境对人体舒适性影响方面的研究都不够深入，真正转化为现实生产力的科学研究并不多，所以，各研究院所和机构、各高校的专家学者应选准方向，深入研究，直到项目研究成果真正转化为影响社会经济发展的生产力为止。3、室内热湿对人体热舒适影响个人结论调节室内热湿环境可采用空调、供暖设备及一些辅助措施，如环境绿化、外围护结构保温、窗户内外遮阳、水幕玻璃外窗、房间进出口安装空气幕设施，等等。从节能的角度考虑，应尽量提高夏季空调温度，降低冬季供暖温度，但会造成室内热湿环境质量变差，容易引起室内人员的抱怨，人体的热舒适得不到保证，导致生活质量下降、工作（学习）效率降低。随着人们生活水平的提高，人们对其生活、工作环境的要求有所改变，加之个体的生理、心理差异性，《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中的各项标准是否仍满足人们的舒适要求，是否是最节能的标准，这有待我们进一步研究商榷。因此，我们应该综合室内热湿环境质量和节能两方面，主客观全面兼顾，试验研究测试和现场问卷调查两种手段相结合，得出一套可供借鉴和参考的热湿环境能满足人体舒适性要求且耗能最低的空调、采暖标准。从散热分析来看，出汗调节热损失和呼吸热损失是影响热舒适的两个重要因素。除了散热损失影响热舒适外，吹风引起的不舒适感也不可忽略。个体对热湿环境存在一定的适应性，长期呆在同一热湿环境里，个体通过行为调节、生理适应和心理适应对这一环境产生一定的适应性，不舒适感也会大大降低。目前国内外关于室内热湿环境对人体热舒适的影响的研究存在着一些问题和不足，望引起各位专家学者的重视。二、室内热湿环境营造系统的热学分析框架1、对室内热湿环境营造系统的基本认识以营造室内温度环境为例，传统的认识是：为了维持室内温度，需要在冬季向室内提供热量，夏季向室内提供冷量，这些冷量、热量由此时室内的冷热负荷决定。改善围护结构保温，有可能减少室内冷热负荷，所以可减少需要向室内提供的冷量和热量。根据这样的理解，定了冷热负荷后，配置相应的供暖和空调系统，使其能够向室内提供所需要的冷量、热量，就完全可以满足维持室内温度的目标。改变观察问题的角度，从能源使用的角度，而不再是从热量或冷量的角度来看室内温度维持的过程，可以得到如下的不同认识：将围护结构视为被动的传输过程，仅分析室内各种热源（人员、设备、灯光以及透过窗户的太阳辐射等）的热量释放过程，这些室内热源均是向室内释放热量，要维持室内温度状态则需要持续地排除这些热量。可以通过围护结构（包括传热和渗风）被动地向室外排除这些热量；当围护结构不能排除全部热量时，需要采用由空调系统构成的主动系统排除多余的热量；当围护结构被动地过量排除了热量时，则需要通过空调或供暖这些主动系统补偿这部分多排出的热量。为什么把热环境的营造理解为排除热量的过程而不是提供热量的过程？这是因为室内不断产生热量这一特点是绝对的，只要室内有人、有设备，就一定产生热量，无论在何处。而室内需要热量则是相对的，只有当围护结构过量散失了热量时，才需要主动式系统适量补充热量。并且为了维持室内热环境所要排除的热量主要是从室内不同位置分别释放出来的,即使在炎热地区，通过围护结构从室外空气传入室内的热量也仅占所要排除热量的小部分；而当需要向室内补充热量时，热量的散失则全部是通过围护结构进行（渗透风亦可归入围护结构），二者的特点完全不同。围护结构只能把室内的热量排除到室外，驱动力是室内外温差。从要求的室内温度出发考察室内外温差的变化，可知一般情况下围护结构被动传热的驱动力（温差）在一年内变化会很大。如果围护结构的综合传热热阻仅能在小范围内变化，而室内热源全年变化范围也很小，则仅依靠围护结构很难准确地满足排除热量的要求，为了维持要求的室内温度状态，就需要依靠主动式系统，也就是供暖和空调系统。当围护结构过量排热时（冬季室内外驱动温差很大），就需要主动式系统补充散失的热量；当围护结构排热量不足时，则需要主动式系统排除剩余的热量。这就是为什么需要作为主动调控系统的供暖空调系统的原因。供暖空调系统的任务就是通过室内与某个或多个热源或热汇之间的热量传递来维持室内适宜的空气参数。作为系统的热源或热汇，可以选择室外空气，也可以选择不同于室外温度的其他热源、热汇，例如地下土壤、地下水、地表水、各种工业过程排出的余热、以及锅炉燃烧产生的高温热量。与围护结构一样，驱动空调供暖系统实现热量传递的也是室温与热源或热汇温度间的温差。在不同需求情况下选择不同的热源或热汇就可能获得不同的驱动温差。这个驱动温差应克服系统的热量传递阻力，实现要求的热量传递。当需要传递的热量过大、温差不足、甚至驱动温差与要求的热量传递方向不一致时，就需要通过热泵来增加驱动温差。热泵的功能实际就是通过做功增加系统的驱动温差甚至改变驱动温差的方向。围护结构很难改变热量传递能力，不易适应大幅度变化的驱动温差和基本不变的排热量需求之间的矛盾；主动系统则可以通过改变驱动温差和系统的传热能力来适应和解决这一矛盾，从而在室外温度大幅度变化的情况下有效地维持室内要求的温度状态。以上是从热量传递的角度重新考察维持室内温度状态的过程。同样可以这样来认识维持室内湿度状态，也就是维持室内空气含湿量d的过程。室内存在一些不断释放水蒸气的湿源（例如人体、花草、敞开的水表面等，要维持室内的湿度状态就需要持续地从室内排除这些水蒸气。对于围护结构隔湿做得比较好的建筑，所谓围护结构的排湿主要是通过室内外渗风和自然通风实现。当不能满足排湿要求或过量排湿时，也需要作为主动系统的空调系统来补充。这样，分析和研究室内热湿环境营造过程就成为如下几个基本问题：1）围护结构系统传热传湿的特点。如何改进围护结构的性能使得可以较少地依赖空调供暖系统就可以营造要求的室内热湿环境？2）可作为空调供暖系统的各类热源、热汇的特点。怎样选择适宜的热汇和热源？3）空调供暖系统输送热量性能的研究。怎样在满足热量传递需求的基础上使其消耗最少的常规能源？4）系统中水蒸气的传递。水蒸气传递驱动力（湿度差）的形成，与热量传递驱动力（温差）之间的相互转换。以下分别对这些问题进行初步讨论。2、围护结构传热分析围护结构组成被动地进行室内外传热的通道，其传热包括外墙、外窗、屋顶和地面组成的通过导热和表面换热实现的室内外空气间的热量传递，还包括伴随由缝隙渗风和开窗自然通风形成室内外通风换气所导致的热量传递。如果墙、窗、屋顶、地面等构成的综合传热能力为UA（单位W/K），室内外空气交换量为Gcp（单位W/K），当不考虑围护结构的热惯性时，可以得到：Qen=（UA+GCp）（Tr-T0）⑴式中Qen为通过围护结构向室外排除的热量；Tr，T0分别为室内温度和室外温度（即热汇温度）；（Tr-T0）为驱动热量传递的驱动温差。图1为哈尔滨、北京和广州三地室内温度根据室外状况设置为在18~28+范围内变化，考虑围护结构的热惯性，室外可取每天的日平均温度，得到全年的驱动温差（Tr-T0）的变化情况。可以看到，三地全年的驱动温差都在很大范围内变化，除哈尔滨全年基本上都是正向外，另外两地驱动温差的方向在夏季还有所不同。如果要求室内排除的热量（主要是人员和设备的散热、透过外窗的太阳辐射，其变化与外温变化基本无关，而主要是由房间的使用方式和太阳辐射状况决定）变化不大，则只有通过改变围护结构的传热能力（UA+Gcp）来使其传热量与要求排除的热量匹配。一般情况下,UA很难变化，如果门窗不能开启，GCp仅是由围护结构的渗透漏风构成，则它的变化主要由室内外空气流动形成的风压决定，也变化不大。这样，依靠围护结构传热，就很难在全年各个季节都担当起准确地排除热量的任务，弥补冬季的过量排热和/或夏季的排热不足，只能通过消耗能源由主动式系统来解决。目前所提倡的建筑保温，实际就是减小综合传热系数U。当外窗不能开启，建筑没有有效的自然通风手段时，Gcp基本为常数。这时改善保温可以降低围护结构的传热能力（UA+Gcp），减少在室内外温差很大时的过量排热，从而减少甚至避免冬季通过空调供暖。但这样做在驱动温差（Tr-T0）变小时，就不能有效地排除室内热量，从而需要空调制冷系统排除剩余的热量，也会造成较大的能源消耗。所以，在这种情况下就有合理配置围护结构保温水平的问题。050505050532211-1115|qIiL・・・Ii-i.itiii血血口口口口口匸口口口皿「二二imc广州注：当室外口平均温度氐于心T：时’室内按侶匸计峯当室外口平均温度局于28匚时，室内按易Ci+算：当室外口平均温度在1$迟到酹£之间时.室内分别按18f和2S匸与室外口平均温度相减，得出一可能区域图1室内温度在18+和28+时全年室内外驱动温差(Tr-T0)改善围护结构性能，降低对空调供暖系统的依赖，重要的途径是使其综合传热能力能够根据需求变化，这样可以根据需要排除室内热量，根据可利用的驱动温差状况调节通过围护结构的传热量，使其在尽可能多的时间段内恰当地完成排除热量的任务，而不再需要消耗能源的主动式空调供暖系统。如图1所示，如果综合热阻1/(UA+Gcp)能够在驱动温差最大时(最冷的冬季)恰好排除室内热源的热量，同时综合热阻1/(UA+Gcp)的相对变化范围能够达到图中要求的范围时，在哈尔滨就可以完全省去空调供暖系统，实现零能耗；在北京、广州也仅是最热的一段时间当室外温度高于室内要求的温度，驱动温差与排热要求反向时，才需要开启空调。最简单的改变(UA+Gcp)的方法就是改变通风量。通过合理的开窗方式实现足够的自然通风，可以使综合热阻1/(UA+Gcp)足够小，而关闭外窗后又能使得热阻1/(UA+Gcp)足够大，从而满足在冬季室内外出现最大温差时的保温要求。实际上为了满足室内空气质量的要求，维持室内足够的新风换气量，不能任意减小Gcp。通过排风热回收装置回收排风中的热量可以使等效的通风换气量小于实际的新风量从而在满足室内新风需求的条件下进一步降低等效热阻1/(UA+Gcp)。而对1/(UA+Gcp)最小值的要求又取决于有效的室内热源发热量与最大的驱动温差之比。文献［13］对围护结构传热性能、通风换气的可调性，及室内发热量之间的关系有详尽的分析。3、空调供热系统输送热量的性能当围护结构无法在要求的范围内准确调节其传热能力，造成过量排热和由于驱动温差不足而不能满足排热要求时，就要使用主动式空调系统排除剩余的热量或补充不足的热量。空调供热系统实现排热或补充热量的动力是室温与作为热源或热汇间的温差。这时作为排热和取热的热源和热汇不再局限于室外空气，而可以是任何可能提供热量或接收热量的自然界环境。不同的热源和热汇形式的温度不同，其系统形式和能源利用效率大不相同。此时空调系统的任务就是在驱动温差(Tr-T0)的作用下把要求的热量Qac排除，Qac等于室内需要排出的热量-通过围护结构的排热量Qen。图2是这种情况下可能的一种系统形式。风机A使空气在室内循环并通过空气水换热器B把热量传递到循环水；循环水泵C使水在系统中循环，实现两个空气水换热器B,D之间的热量输送；空气水换热器D使热量从水侧传递到室外空气侧；风机E则使室外空气经过换热器D进行换热最终将热量排除到室外。这一系列的热量传输过程都是由室内外温差(Tr-T0)所驱动，它被分别消耗在如下4个环节中：為I）进水温度齐:；室內送凤温度珂室外毅度麻室外拎诚溫度A室内岖机R室内则空吒F换热弼C■水眾D室外愜密气-水换热詐E室外側凤机Ty室内回凤溫度扎9B进朮温屢图2空气水换热器系统形式及温差1）室内空气循环温差：’气质量流量。2）室内侧空气水换热器Tws。室内换热器B的传热量Qac见下式，其中Gw为循环水流量。r-Trs,该温差等于Qac/(Grcp)B的温差：空气的进口侧为Tr-Twr,Qhc=UAInT”)3）室外空气水换热器D的温差：一侧为Twr-TOs,一侧为T器D的传热量Qac为JTtk-T心卜To111r一TT从一TQhc=UAd4）4）室外空气循环温差：T0s-T0，该温差等于Qac/（G0cp）气质量流量。这样，驱动温差（Tr-TO）的计算见式（4）。To—Qac15、Grcp*UA=Qar◎S讥+~UA^+,其中Gr为室内侧空空气的出口侧为Trs-(2)WS-T0,室外换热,其中GO为室外侧空(4)式中Bl为使用一侧温差定义换热系数时对传热系数UAB的修正系数，它由两侧流体的流量比决定，当Grcp=Gwcw时为1;同样，=1,=2,=2为对另一个空气-水换热器和使用另一侧温差时对相应的传热系数的修正系数，该系数在换热两侧流体热容量相同时为1,其他情况下均大于1。由此可见系统的驱动温差（Tr-T0）是被各热量输送环节所消耗，其消耗量又取决于各环节换热器换热能力和两侧热媒的循环流量。加大换热器换热能力UA并尽可能使两侧热媒热容量相等（可以称之为流量匹配），可以减少温差的消耗，但需要增加换热器初投资并增加装置体积；增加两侧空气循环量G0和Gr也可以减少温差的消耗，但需要同时增加循环水的循环流量以维持流量匹配，避免换热器两侧流量差别太大导致匕的增加和由此造成换热温差的增大。但空气循环量和水循环量的增加又要引起风机和水泵能耗的增加。当总的驱动温差(Tr-T0)不够大或者驱动温差传递方向与Qac要求传递方向相反,无法满足各个环节为了传输热量所消耗的温差时，就要在回路中增加热泵，如图3所示,由热泵把功转换为温差，A室内岡机B蒸发器C压缩机D冷凝器E室外侧风机F臓般阀片室内回风温度7^室内送讯温度兀室外温度心宣外搖J4温度弭燕发温度兀持凝温度图3热泵系统形式及温差增大总的驱动温差，从而克服各环节的温差消耗，实现所要求的热量输送。按照图3,由于热泵的作用，此时循环水在室外侧的换热对象已不再是室外循环空气，而成为热泵蒸发器内的工质。换热对象的温度从T0和TOs变为蒸发温度Te;室外空气的换热对象也不再是循环水，而成为冷凝器内的工质，换热对象的温度从Tws与Twr变为冷凝温度Tc。热泵环节没有消耗温差，而是通过做功增加了温差(Tc-Te)，从而解决了驱动温度不够的问题，实现了空调系统热量输送的任务。此时热泵投入的功W为(5)%cop卡话、COP卡话二T.式中M为热泵的热力学效率，主要由热泵性能决定而基本不随热泵工作温度状态决定。这样，热泵投入的功与传输的热量Qac成正比，与提供的温差(Tc-Te)成正比。由此可见，对空调系统来说，其任务是完成热量输送，当热汇与室温之间可提供的驱动温差足以实现这一热量输送任务时，问题是怎样调节这一系统使其较准确地实现热量的输送，而当免费的驱动温差不足以实现热量输送任务时，就要依靠热泵通过做功增加驱动温差。这时，怎样设计和运行空调供暖系统，尽可能使得每个环节在输送要求的热量时消耗最少的温差，从而减少对热泵增加温差的需求，成为空调系统节能所追求的主要目标。关于热泵所提供温差的消耗，一种观点认为在夏季室内温度低，室外温度高，热泵主要是用来把热量从室内较低温度水平提升(搬运)到室外温度水平，进而排到室外环境中。然而，对于最常见的住宅分体空调器：典型的室内温度26+，室外温度32+工况下，冷凝温度可在40+，而蒸发温度为10+。这时热泵提供的温差为30K，而室内外温差仅为6K，24K温差或者是总温差的80%都用来克服各个传输环节中的温差损失了！而对于典型的冷却塔+冷水机组+风机盘管的集中空调，由于冷却塔的喷水过程，实际的热汇温度相当于室外湿球温度，此时的典型运行数据为：室外湿球温度28+,室内温度26+,热泵的冷凝温度38+,蒸发温度3+。热泵提供的35K温差中，只有2K,也就是6%用于把热量从室内温度提升到室外湿球温度，而热泵做功产生温差的94%都用来克服系统中各个环节的温差消耗了。合理地设计热量传输系统，尽可能减少各个环节消耗的温差，应该是降低空调系统能耗的最主要问题。在热量传输的各个环节中，这些温差到底都是怎样消耗的，温差的消耗与各个部件参数与运行参数有哪些关系，怎样的系统形式可以最大可能地减少传输过程的环节，从而减少温差消耗，这些就成为研究中的重点分析对象和设计中的重点关注对象。通过温差消耗这样一个新的视角来观察、研究空调系统的问题，会给我们许多新的启示。冬季供热的任务是向室内输送热量来补偿围护结构过量传热造成的热量散失。传统的热源方式是燃烧煤或天然气等矿物能源而产生热量。这时作为热源的燃烧温度在1000+以上，所加热的热媒体温度也可以在100+以上，而室内需求的温度一般在20+。利用100+以上的温差把热量从热源输送到建筑室内相对来说是很容易的事，或者说有足够的驱动温差供系统的各个环节来消耗，所以温差的消耗就不再成为任何值得考虑的问题。反之，由于从热源采集的热量直接与所消耗的矿物燃料成正比。所以人们主要关注热量，如何提高热源效率使同样的矿物燃料产生更多的热量，如何加强输送系统的保温以最大可能地减少输送过程中的热量损失，如何改善调节使得输送到室内的热量正好等于其围护结构的过量排热量。这些就形成了以热量为中心的研究、分析和设计思路。然而，燃烧矿物能源产生高温热量来满足建筑室内的常温热量需求，是&高温低用m的方式，将逐渐向直接从常温和低温中提取热量的方式转变（如空气源热泵等）。这时，空调供暖系统向室内供热的任务就成为从接近或者低于室温的常温、低温热源中采集热量，通过热泵做功提升温度后向室内输送的过程。热泵的性能系数随着冷凝温度与蒸发温度之差的增加而降低，这时减少温差的消耗又成为系统节能的最主要途径。以空气源热泵为例，当室外温度为0+,室温为20+时，典型工况下热泵的蒸发温度为-10+,冷凝温度为45+。此时热泵所提供的温差为55K,36%用于克服室内外温差，或者称为把室外温度下的低温热能提升到较高的室温状态，而温差的64%（即35K）还是用来克服热量传输过程各个环节的温差消耗。而当采用温度为15+的地下水作为热源时，蒸发温度为5+;室温为20+时，冷凝温度为45+,这样热泵所提供的40K的温升只有5K也就是12.5%用于克服热源与室温之间的温差，而35K即87.5%用于克服各个热量传输环节的温差消耗。由此，空调供暖系统节能的主要问题就成为在满足热量传递需求的基础上，怎样减少各环节的温差消耗、减少热量传递过程中的环节，从而降低对热泵提供温升的需求，达到节能的目的。4、室内热湿环境营造系统热学分析个人结论面对的是大家熟知的供暖空调系统，运用的是基本的物理知识，为什么非要重新勾画，提出一些&m、&驱动温差m等新参数、新名词，这到底有什么意义？是否有哗众取宠之嫌?平心而论，这样做的目的，真不是为了标新立异，更不是说目前的理论有什么错误和不妥,只是从一个新的视角去观察和分析室内热湿环境营造系统，试图从中得到新的认识，使一些比较含混的概念得到更清晰的阐述，从而更清楚建筑和系统的各个环节与能源消耗的关系，找到降低热湿环境营造系统能耗的关键，探索新的节能途径。一个系统能够存在，得以运行，必须符合各方面的自然规律。仅从热学来看，至少需要从三个方面来进行考查：1）满足热量平衡要求。这就是从热力学第一定律出发，使系统的热源提供足够的热量满足系统的需求，通过改善对各部件的保温以减少各环节的热损失从而减少需求的热量。这时标志性的热学参数是焓。考察系统焓的变化就可以找到热量损失的环节，提高系统热效率。2）满足熵增原理。这就是从热力学第二定律出发，为了满足不同类型的能源转换过程中得到最大的转换效率，就要在各个环节尽可能减少能源品位的降低。这里的能源转换包括热-功转换、热-湿转换等。这时标志性的热学参数是熵，或者，在各个环节中减少损失，有益于提高系统的能源利用效率。3）减少热量和湿度传递过程中的耗散损失,以维持其热量、水蒸气传输能力。因为室内热湿环境营造系统的主要任务是热量输送，因此尽可能维持较高的热量传输能力，减少耗散损失，对提高室内热湿环境营造系统的效率，降低最终的能源消耗，就有很大作用。这时，标志性的热学参数是。清晰地给出整个过程热量输送能力的变化和各个环节由于耗散造成输送能力的降低。不同形式的系统，不同的问题，主要矛盾不同，面对的问题也不同，这时需要着重关注的物理过程也不一样，所考虑的热学参数也就不一样。例如以矿物燃料通过锅炉燃烧放出热量作为热源，这时主要的问题是节省热量从而节省矿物燃料，因此主要关注于减少各环节的热量散失，焓就成为主要关注的热学参数；而通过热泵进行热功转换时，分析表明温度越高，功到热的转换效率就越高，此时，就要使用熵或分析。而建筑热湿环境营造的大部分环节涉及热量输送、湿度输送，此时主要驱动力是温差、湿度差，不同温度下同样的温差所起的作用相同，因此此时分析就可以恰如其分地解决问题。因此，焓、熵、三个参数缺一不可，各为审视一个现象或过程的不同角度。本文仅是非常粗糙地勾画了一下对室内热湿环境营造系统热学分析理论框架的概要，很多问题只是简单点到，未能作深入分析讨论。实际上还有许多问题我们目前也还没完全认识清楚，还在学习和探索中。随着学习和研究的深入，我们强烈感觉到确实有必要建立起一套这样的分析体系，即使它不能告诉我们更多的物理现象，但至少可以帮助我们理清思路，看准问题，从而有益于对系统的认识,尤其是有益于当前的建筑节能工作。建筑节能可能将成为今后的常态任务，那么这个理论分析体系就应该不断完善、发展和更广泛地应用起来，解决更多的应用问题，同时也在应用中得到进一步的发展。 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ：本文主要涉及室内湿热环境对人体影响和室内湿热营造系统的热学分析两部分内容，选取两部文献的部分内容，从专业角度进行分析讲解，对室内热湿环境的相关知识进行了深化、延伸、拓展，更是与社会现实结合，具有实用作用。室内热湿环境与我们的生活息息相关，其所包含的知识也是与时俱进、不断更新的，对其应予以重视。参考文献：【1】江亿刘晓华谢晓云室内热湿环境营造系统的热学分析框架清华大学【2】徐小林李百战罗明智室内热湿环境对人体舒适性的影响分析重庆大学