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建筑环境学

教材大纲

朱颖心 张寅平 李先庭 秦佑国 詹庆旋

清华大学建筑学院建筑技术科学系

编写目的：

建筑环境学是一门融合热工学、流体力学、生理学、心理学、声学、光学、建筑学、城市气象学、劳动卫生学等多学科内容的交叉科学。通过本教材的使用，希望能够使读者了解和掌握（1）人和生产过程需要什么样的建筑室内环境（2）各种外部和内部的因素是如何影响建筑环境的（3）改变或控制建筑环境的基本方法及其原理。通过学习这门课程，为今后学习各种技术手段来创造健康舒适的、满足各种生产过程要求的建筑环境打下理论基础。

适用对象：

本教材是建筑环境与设备工程专业大学本科学生和研究生的专业基础课教材，也可作为建筑学、建筑物理、建筑给排水等其它土建类专业的本科生和研究生的参考教材。同时也可以作为从事暖通空调以及相关技术的研究人员和工程技术人员的自学用参考书。

编写特点：

由于这是一门非常前沿的课程，因此在本教材的编写中，除了采用了国内外公认的成熟的定论以外，还大量介绍了国内外最新的有关研究成果。除了力求使学生掌握构建、分析、评价建筑环境的基本理论与方法外，还为学生掌握本学科最新的动态提供了途径。

本教材给出了一些习题和思考题，建议了几个课程实验，给出了一些大作业题目，目的在于帮助学生建立对建筑环境的全面的和感性认识。

教材建议学时：

48学时，含课堂讨论和大作业。

第一章绪论

第一节          建筑环境学的作用与地位

介绍建筑的根本功能，建筑与室内外气候的关系以及人类追求满意的建筑物理环境与文明发展的关系，不同气候区域建筑类型的演变，人类对建筑环境的感性认识和逐步形成的理论以及控制技术的发展历史，现代工业高度发展导致的人类面临的新问题，建筑环境科学在人类住区可持续发展中的地位和作用等。

第二节          建筑环境学的主要研究内容及研究方法

建筑环境学研究的三个内容：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境，了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的，掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。涉及的学科内容和要求的基础等。

第二章建筑外环境**

第一节          地球绕日运行的规律

介绍地球与太阳之间的几何关系和定量描述模型，各种基本术语的物理意义。

  第二节太阳辐射

介绍太阳常数与太阳辐射的电磁波谱，落到地球表面上的太阳辐射能与各种影响因素之间的关系以及其能量的组成成分，太阳辐射作用与地球的热平衡关系、日照的作用等。

第三节室外气候

1．介绍自然的室外气候形成特点和影响因素，包括大气压力、地层温度、空气温度、有效天空温度、空气湿度、风、降水等。

2．介绍由于人工的建设活动导致的城市微气候特点和影响因素，包括热岛效应、城市和小区风场、建筑物的布局与日照效果的关系等。

 第四节我国气候分区与特点

介绍我国两个主要的气候分区法以及不同区域的气候特点，介绍国外研究者的全球气候分区方法。

第三章建筑环境中的热湿环境***

第一节太阳辐射对建筑物的热作用

  介绍围护结构外表面所吸收的太阳辐射热、透明和半透明材料对太阳辐射的作用、室外空气综合温度、夜间辐射等基本概念。

       第二节建筑围护结构的热湿传递

介绍得热的概念，分通过非透明围护结构和透明围护结构介绍其热、湿传递特征。介绍不同材料和结构的门窗和墙体的热过程特点，围护结构不稳定传热过程和传湿过程的数学模型。

第一节   以其它形式进入室内的热量和湿量

介绍室内产热产湿和空气渗透带来的得热的特点和定量描述方法。

第二节   冷负荷与热负荷

介绍冷、热负荷的定义，分别从物理原理和数学模型的角度阐述负荷与得热的关系。

第三节   典型负荷计算方法原理介绍

介绍国内外负荷计算方法的发展，不同类型负荷计算方法的适用条件，着重介绍积分变换法的原理和方法。

目前国内外典型的建筑热过程与负荷模拟分析软件的介绍。

第四章人体对热湿环境的反应***

       第一节人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础

介绍人体的热平衡、人体的温度感受系统、人体的体温调节系统、热感觉、热舒适等基本概念、原理和理论体系。是本章的基础。

第二节人体对稳态热环境的反应描述

介绍人体对稳态热环境的反应的研究历史与发展，介绍热舒适方程、预测平均评价PMV、有效温度ET和ASHRAE舒适区等人体对稳态热环境的反应描述方法。

第三节人体对动态热环境的反应

介绍人体对动态热环境的反应的研究历史与发展，以及目前最新的研究成果，包括人体对阶跃温度变化的反应、人体对变化风速的反应、过渡活动状态的热舒适指标RWI和HDR和久野觉的过渡舒适性二维评价等。

   第四节其它热湿环境的物理度量

                     介绍非舒适状态下的人体热反应评价指标，如热应力指标HIS、风冷却指数WCI等，以及其它有关劳动保护场所的热评价指标。

第五节热环境与劳动效率

              人体激发水平与劳动生产率的关系原理；不同劳动类型的效率与热湿环境的关系。

第六节人体热反应的数学模型

介绍Gagge的二节点模型等，可作为研究生学习的内容和本科生的提高部分参考学习内容。

第五章空气污染物与人体健康

第四节   空气环境质量的评价指标

介绍室内空气质量概念的提出与定义的发展，各种不同污染类型的评价指标。

第五节   空气污染物种类及其所造成的污染及清除方法

介绍各种污染物类型及危害原理，以及这些污染物的物理化学特性。包括气体污染物（VOC、放射性气体、有害无机气体、臭味等）、生物污染、悬浮颗粒物、微生物、生产过程产生的有害物等。

对空气污染的控制方法进行概述：堵源、节流、稀释与清除。

       第三节  清除空气污染的控制方法

              介绍目前各种空气污染的清除方法、原理、应用和研究进展，如过  滤、光催化、活性炭吸附等。

第六章气流分布与室内空气环境

第一节   通风的目的与方法

讲通风的目的：稀释污染。两种通风方法：自然通风和机械通风

介绍自然通风的原理以及通风量的影响因素与确定方法。

第二节   常见机械通风方式和末端

三种方式：混合通风、置换通风和个性化通风及相应末端

第三节   气流分布与评价方法

介绍气流分布与室内空气质量的关系，着重介绍气流分布的定性和定量确定方法，不同气流分布形式的室内参数分布特点等。

介绍气流分布的评价指标：换气次数、空气年龄、通风效率等。

       第三节气流分布的模型介绍

       介绍国内外适用于气流分布研究的CFD模型的发展和应用。

第七章  建筑声环境

第一节声音的度量与声环境的描述

介绍声学的基本概念，如声音的性质和基本描述物理量，声音的、传播规律等。

第二节人体对声音环境的反应原理

介绍人耳的听觉特征、等响曲线，以及噪声的评价和标准，如A声级、NR、NC曲线等。“噪声面罩”的原理。

第三节声音传播与衰减的原理

第四节在建筑设计中控制噪声的途径

介绍建筑设计中控制噪声的基本方法和原理，介绍不同吸声材料和建筑吸声结构的性能、作用，在建筑设计上噪声源的隔离、房间的吸声减噪等。

第五节在建筑设备系统中控制噪声的基本原理和方法

介绍在建筑设备系统中控制噪声的基本原理和方法，如设备隔声减少噪声源噪声、消声器种类和原理、减振和隔振等。

第八章             建筑光环境

第一节   光的性质与度量

介绍光学基本原理和概念，基本光度单位及相互关系、光的传播特性。

第二节   视觉与光环境

介绍人眼与视觉特征、人体对光环境的反应、颜色对视觉的影响、视觉功效与舒适光环境要素

第三节   天然采光

介绍自然采光光源的能量特性和光环境特性；自然采光原理与设计简介；天然采光的数学模型（DOE-2和EnergyPlus的采光模型）。

第四节   人工照明

介绍各种人工光源的能量特性和光环境特性，适用条件。不同类型的建筑空间的照明方式和设计方法简介。

第五节   光环境控制技术的发展

介绍国内外节能光环境控制技术的研究新进展。

第九章 部分工艺过程的室内环境要求

第一节   室内环境对典型工艺过程的影响机理

介绍部分典型工艺过程和劳动者的工作特点对室内环境的要求，如棉纺织、半导体器件生产、药品和生物制剂加工、医疗过程、宇航工业等。

第二节   典型工业建筑的室内环境设计指标
 

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