1、绿色建筑概论 -室内环境及控制技术,学什么,声、光、热和室内空气品质控制,建筑室内声环境,掌握声学各物理参数基本概念和内在联系。,知识要点：,了解人与听觉环境的关联,掌握噪声一般的控制方式,5 4,声音的基本概念及特性,新建筑物理FIG3.1-1,大气压,声压,声波,从物理方面：声音是一种机械波，是机械震动在弹性介质中传播客观声音从心理方面：上述物理波动现象而引起的听觉感觉 主观声音,声波在空气中对空气质点的膨胀压缩形成了空气的压力波动，压力的起伏变化依次作用人的耳膜，形成了声音的感觉。压力波的传递，非空气介质的传递，与空气流动方向无关。,扬声器膜辐射的声波,理想气体中的声速：k 绝热指数，R
2、 气体常数，T 绝对温度。建筑环境中气体中的声速：常温常压下：一般取c=340m/s,空气中的声速/与传播媒介温度：,固、液体中的声速（远大于空气中的声速） 钢： 5000 m/s 松木： 3320 m/s,水： 1450 m/s 软木： 500 m/s,声音的基本特性,声波的频率、波长和声速的关系为：,（1）声波每秒振动的次数音调 (频率)声音的高低频率 频率音调（2）空气密度变化大小音量(响度)声音的大小声压,声强 同样声源：音量传播距离（3）频率的混合状态声音是由各种频率的声音混合而成，不同混合状态感觉不同音色(音质)。声音的组合频谱,声音的基本概念及特性,声音的三要素,声功率W/W：声
3、源在单位时间内向外辐射的声音能量，即在全部可听范围所辐射的功率，也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率。,声压P/Pa：空气质点因声波作用产生振动时超过大气压力值，声波的压强与媒质的静压之差。常指有效声压（瞬时声压的均方根）简谐声波：声强 I /W/m2：声波传播方向上单位面积波面上通过的平均声功率。,声音的基本概念及特性,三参数对数转换（相对）值分贝（dB）,声压级,声功率级,声强级,闻阈值,可闻阈(听阈) 人耳刚能感受的声音，p0=210-5 Pa，I0=110-12 W/m2 痛阈 闻之人耳则痛，p=20 Pa，I=1W/m2,声音的基本概念及特性,“级”的概念的引出,人
4、的听觉特征及其对环境噪声的反应,最小可辨阈：一般：Lp=1dB (在频率为：5010000Hz, Lp 50dB时),人耳的听觉范围,舒适的声环境,城市区域环境噪声标准0类标准适用于疗养区、高级别墅区和高级宾馆；1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域；2类标准适用于居住、商业、工业混杂区；3类标准适用于工业区；4类标准适用于城市中的道路交通干线两侧区域,舒适的声环境,民用建筑隔声设计规范,噪声控制,隔振降噪隔声降噪吸声降噪掩蔽噪声,5,常用动力设备防振措施及其形式：,隔振与减振降噪,隔振降噪,剪切型减振器,常用动力设备防振措施及其形式：,压缩型减振器,隔振与减振降噪,隔振降噪,常用动力设备防
5、振措施及其形式：,隔振与减振降噪,复合型减振器,5 16,建筑环境声学FIG16-4,装有吸声砌块,未作吸声处理的管道,噪声源,噪声源,隔声障板,顶棚抹灰,隔声降噪原理,隔声降噪,室内光环境,光环境基本度量及各参数使用对象和相互联系,知识要点：,人与视觉环境的关联天然光介绍人工光源及特点介绍,建筑光环境,光环境控制的意义,减少视觉疲劳，保证视觉健康和身心健康 提高劳动生产率 降低能耗 人工照明能耗 空调能耗,光与颜色的基本知识,光是以电磁波形式传播的辐射能。单一波长的光呈现一种颜色。不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。 在带有多种光谱成分的光源中，如果某一部分占比例较大，就呈现出那个波长对应的
6、颜色。日光和灯光都是由不同波长的光混合而成的复合光，复合光中，不同波长光参数的量值关系形成了“光谱”。,较短的波长为主,较长波长为主,什么是光,定义：辐射体单位时间内以电磁辐射的形式向外辐射的能量称辐射功率或辐射通量(W)。光源的辐射通量中被人眼感觉到的光的能量(波长380760nm)称光通量。,CIE光谱光视效率:V()曲线查得,波长为的单色辐射功率/W,最大光谱光视效能，Km=683 lm/W辐射转换成光的参量,白炽灯,日光灯,100W,40W,1250 lm,2500 lm,光电转换差距大,12.5 lm/W,62.5 lm/W,物理意义：衡量光源向四周发射光的能力的大小，是衡量光源光能
7、力的基本参数,光通量/流明(lm),光学基本知识,光强度I(又称光强、发光强度)/坎德拉(1cd=1lm/sr),立体角：,点光源/均匀扩散：,40W,40W,物理意义：反映光源在空间上的能量分布。衡量灯具受灯罩影响在不同方向上的发光能力,定义：光源在照射方向上单位立体角内发出的光通量(和距离无关)。,光学基本知识,全反射,光通量相同，发光强度却不同，其值,与灯具性质有关。,光通量与光强度,光学基本知识,均匀照射时,定义：落在单位面积被照面上的光通量的数值。表示被照面被照射的程度。,物理意义：衡量受照面上的光强度，相当于1 lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上，常用于了解工作面或工作室所具有
8、的光强度（光环境）。,光照度E/勒克斯(1lx=1lm/m2),光学基本知识,颜色的基本概念,颜色的形成：,不同波长组成的光在视觉上反映出不同的颜色,白色光是由各种波长光辐射均匀分布所致 物体颜色是由于照射到物体表面后，因表面对不同波长的吸收率不同所致，物体吸收率较差的波长（即反射率较高）所对应的颜色便是物体呈现的颜色,光源的色温,定义：标准黑体加热升温时颜色由红浅红橙黄白蓝白蓝变色时的温度作为光源的色温。,光源的色温与冷暖色调,冷色调,暖色调：5300K,No.21,颜色的基本概念,色彩效应对主观的影响营造光环境氛围,情绪感觉：积极色：暖色调高亮度； 消极色：冷色调低照度。温度感觉：主观温差
9、效果可达34大小轻重感觉：高明度者大而轻，低明度小而重,色适应是人们工作、学习、生活中对照明光色度感觉的偏爱,天然光环境,天然光的组成和影响因素,组成及影响因素：太阳直射光、天空漫射光f (云量),全国全年总照度分布。,我国气候分区与光气候系数,III,KI =0.85(6000lx),KIII =1.0 (5000lx),室外临界照度5500lxKII =0.9,室外临界照度4000lxKV =1.2,KIV =1.1(4500lx),V,V,I,II,III,III,III,IV,IV,光气候与采光标准,上海地区某车间从事精细工作，查标准最低采光系数为2%，则采光系数最低值为2.2%，由于
10、室外临界照度为4500lx，所以此时室内最低天然光照度就是99lx,现代建筑天然光的利用手法,侧窗采光最常用,中庭建筑（ATRIUM）建筑创意,上海图书馆中庭,现代建筑天然光的利用手法,电动内外遮阳,天然光的控制与调节,香港汇丰银行1,天然光的控制与调节,利用反射镜实例,利用反光镜和吊顶反射,英国议会大厦,利用反射镜实例,天然光的控制与调节,人工照明,电光源,热辐射,普通白炽灯,卤钨灯,气体放电发光,高气压放电灯,低气压放电灯,高压汞灯,荧光高压汞灯,高压钠灯,金属卤化物灯,低压钠灯,荧光灯,EL(场致发光板）,LED(发光二极管）,电致发光,热辐射光源：白炽灯、卤钨灯 金属丝加热到1000K
11、以上发光 T 光辐射/总辐射 光谱特性、色偏红无闪频，调光性表面温度高(可达250)发光效率低,电光源的种类,气体放电光源：荧光灯、节能灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高/低压钠灯荧光灯:,电光源的种类,非连续、多峰值交流电压变化 闪频表面亮度低，寿命长散热少 光效高,管内稀薄氩气+汞气,荧光粉,电极,电极,通电 气体放电 发出紫外线+荧光粉 可见光,不同荧光粉 不同光谱,类型T5T8T12光效提高18%40%,不同电光源性能比较,舒适的光环境,适当的照度水平（楼间距、灯具功率和数量、窗墙比）合理的照度分布（窗户大小和位置、灯具大小及分布）合适的色温（灯具色温选择）无眩光（采光口位置、光亮度、强光
12、方向）,光源的色温与显色性,人工光环境质量及其评价标准,营造光环境气氛的主要参数。,3000K色温：温暖亲切,4000K色温：严肃振奋,通过选择合理的光源和照明方式实现,室内热湿环境,基本概念室内空气温度室内空气相对湿度空气平均流速室内平均辐射温度,热湿调节,采暖通风空气调节,44,如何营造舒适的室内热湿环境,1)室内污染物增多：燃料消耗量、化工产品品种、建筑材料品种增多2)为了减少空调采暖能耗，建筑物密闭程度增加,SBSSick Building Syndrome病态建筑综合症：现代都市病,不仅是温度、湿度、声、光满足人们的生活需求，更应当综合考虑室内环境的健康并与自然环境一定程度的融合，营
13、造高品质的室内环境,45,(1) NIOSH的调查 (2) WHC的调查问题种类 数量 (% ) 数量 (%)新风量不足 252 52 710 52内部污染物 77 16 165 12外部污染物 48 10 125 9建筑材料 20 4 27 2微生物污染 26 5 6 0.4 无IAQ问题 61 12 329 24(1) NIOSH(美国国立劳动安全卫生研究所)1987年发表的对484所办公建筑物的调查结果(2) WHC(加拿大卫生和福利机构)1990年发表的对1362所办公建筑物的调查结果,46,室内空气污染物的来源 -室外来源,大气易变量组分 符号 含量(ppm)水蒸气 H2O 1300
14、00二氧化碳 CO2 350甲烷 CH4 1.67一氧化碳 CO 0.19臭氧 O3 0.04氨气 NH3 0.004二氧化氮 NO2 0.001二氧化硫 SO2 0.001一氧化氮 NO 0.0005,47,室内空气污染物的来源 -室外来源,燃料的燃烧、交通工具、工业企业、城市垃圾等造成的：NOx、SOx、H2S、悬浮颗粒物、烟雾等 地层放射性污染 被污染的水,48,室内空气污染物的来源 -室内来源,生产工艺工程：有机溶剂的蒸汽、燃烧产生的有毒气体、刺激性气体、生产性粉尘等 家电的电磁辐射 设计或管理不良的HVAC系统 以及,49,装修材料、日化产品,50,微生物,51,空气污染物的种类及其
15、所造成的污染,气体污染物 CO2 氡 氨 挥发性有机化合物VOC 气味分子污染 悬浮颗粒物 微生物（病毒、细菌、尘螨） 其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）,52,CO2 常用指标,室内来源 主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占4，与人体代谢率有关；儿童为成年人的 50%。排出CO2越多，同时排出其它代谢废气也越多。 有机物燃烧过程：炊事、抽烟 在室外空气中的浓度 CO2为 300400 ppm，O2为 209460 ppm 目前居住建筑的控制标准 高级客房：700 ppm 普通居住空间：1000 ppm 过渡空间：2000 ppm,53,氨,特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质，可感觉最低浓
16、度为 5.3 ppm。 来源：冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂，释放期较长，危害大。 装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危害较小。,54,甲醛(HCOH),特点 无色，有强烈刺激性气味。 水溶液为福尔马林 大气中平均浓度0.005-0.01mg/m3，低于0.03mg/m3， 新装修宾馆可达 0.85mg/m3，控制标准为0.12mg/m3 来源 工业废气、汽车尾气、光化学烟雾 建筑材料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板* 装修材料：胶粘剂、涂料* 日化产品：清洁剂、消毒剂、液化石油气,55,危害 浓度0.1mg/m3有异味影响 0.5mg/m3以上刺激粘膜(眼、呼吸道等)，产生变
17、态反应(眼红、流泪、咽干等)、恶心、胸闷等。 6.5mg/m3以上引起肺炎、肺水肿，甚至导致死亡。 有致畸、致癌作用。 对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。 释放特性 释放期长，315年。 高温、高湿条件下甲醛散发力度加大。,甲醛(HCOH),56,气味分子污染,影响空气的新鲜度和IAQ的可接受性。 低浓度污染，不会超过权威机构的上限值。 分子的重量为1m微粒的1/1010倍，扩散速度极快，难以控制。因此源控制最重要。 来源 厨房、卫生间 人体生物污染 烟草烟雾 低浓度VOC和其它有气味的污染物,57,包括烟气、大气尘埃、纤维性粒子及花粉，其中直径小于10 m的微粒称为可吸入颗粒物。按质量计，
18、大气尘中10 m以下占72%；工业过程产尘，10 m以下占30%，可吸入并停留在呼吸道中，造成矽肺和肺癌。 来源 室外来源和生产过程 人员活动：行走、抽烟 石棉建材 一、二次扬尘和室内湿度过低是其产生的主要原因。避免扬尘、增强过滤、控制湿度等方式以及控制产生源等手段来避免污染,悬浮颗粒物,58,微生物,病毒和细菌 附于悬浮颗粒物上传播，是传染病的来源 霉菌：滋生于潮湿阴暗的土壤、水体、空调设备中军团病(legionnaires disease)：一种大叶性肺炎 1976年在美国费城的宾西法尼亚美军军团会议的参加者中发生的军团病是典型的例子。死亡率高达15-20%。 军团肺原菌是一种普遍存在的嗜
19、水性需氧细菌：Legionella，可通过风道、给水系统进入室内空气。,59,微生物,尘螨 适宜环境2030，7585，空气不流通场所 可引起哮喘、过敏性鼻炎、过敏性皮炎 孳生地：纯毛地毯、床垫 控制方法：通风换气，保持清洁,60,烟草烟雾：最常见的室内空气污染,危害：刺激和臭味 香烟烟气的典型组成成分(mg/支)： 成分 主流烟气 二次烟气 燃过的烟草 350 400 全部颗粒 20 45 尼古丁 1 1.7 一氧化碳 20 80 二氧化碳 60 80 氧化氮 0.01 0.08 丙稀醛 0.08 - 产生烟气时间 20s 550s,61,民用建筑工程室内环境污染控制规范,民用建筑工程室内环
20、境指标类民用建筑工程：住宅、宿舍、医院病房、老年建筑、幼儿园、学校教室等建筑工程； II 类民用建筑工程：旅店、办公楼、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、商场(店)、公共交通工具等候室、医院候诊室、饭馆、理发店等公共建筑工程。,室内污染物控制方法,通风换气空气过滤活性炭吸附杀菌消毒利用植物,63,通风换气或空气调节稀释方法,通风 自然通风：依靠自然风压、热压作用进行通风 机械通风：利用风机等机械设备进行通风 空气调节 传统方式：调节温湿度、流速、洁净度 新方式：空气成分、气味 污染严重：直流式系统（即机械通风系统） 污染不很严重：部分回风系统,64,空气过滤：去除悬浮颗粒物,(a)
21、截留效应：粒径小的粒子惯性小，粒子不脱离流线。在沿流线运动时，可能接触到纤维表面而被截留。 (b) 惯性效应：粒子在惯性作用下，脱离流线而碰到纤维表面。 (c) 扩散效应：随主气流掠过纤维表面的小粒子，可能在类似布朗运动的位移时与纤维表面接触。 (d) 重力作用： 尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移而沉降到纤维表面上。 (e) 静电效应：由于气体摩擦和其它原因，可能使纤维带电。,65,活性炭吸附气体污染物,原理：经过活化加工后，碳的内部形成了极小的空隙，表面积很大，1g的活性炭的有效表面积可以达到1000m2， 具有极强的吸附性。 性能：吸附量一般是其自身重量的1/61/5，到了饱和状态就会失效，需要更换。,66,杀菌消毒,紫外线 可杀灭各种微生物，破坏蛋白质结构 对照射量和照射时间有要求：数分钟 臭氧 氧化剂 ，把微生物还原成氧和水，在环境中不留残留物 对反应时间有要求：数分钟,利用植物,小结,声光热室内环境品质控制,
