当前课程知识点:绿色建筑与可持续发展 > 第二讲 绿色建筑相关的基本概念 > 2.2 建筑与环境的关系 > 2.2.2 人体需要什么样的环境品质(一)
下面我们要讨论一个大问题
就是人到底需要什么样的环境品质呢
因为我们前面谈到了整个建筑能耗中
空调能耗占了非常大的一部分
是占比最大的一部分
它是为我们人类创造一个好的环境品质的
这些环境品质包括热环境
光环境和声环境
那么创造合适的热环境和光环境
都要消耗很多的能源
前面我们可以看到
这个建筑物能耗中
第一大的就是空调能耗
第二大的就是照明能耗
所以我们要考虑人体
到底需要什么样的环境品质
是不是我们需要恒温恒湿加恒氧的环境啊
是不是我们需要空气中没有任何污染物啊
是不是我们要需要高水准的舒适啊
这些都是我们需要搞清楚的问题
和建筑能耗相关的室内环境
包括第一是热湿环境
我们涉及到我们的空调 供暖系统
第二是室内空气的质量
涉及的是我们的空调通风系统
第三是室内的光环境
涉及到我们的人工照明设备
这些都是要消耗能源的
那么要谈到我们需要什么样的环境
必然要牵扯到室内环境的标准
这个室内环境标准
它在建筑节能中具有非常重要的意义
那么首先不适合的室内环境标准
它会危害人体的健康
这个是毋庸置疑的
第二个呢
如果我们过于追求高舒适的这种室内环境
甚至追求到恒温 恒湿这样的室内环境
那么为了达到这个目标
我们往往会限制了自然能源的使用
增加了建筑能耗
比如说我们全年要把室温控制在24度
那么我们只有很少的条件下可以开窗户通风
我们就要使用大量的常规化石能源
来维持我们室内的舒适
如果我们室内的环境到夏天
我们认为到28度这个温度也都没有问题
我们都是舒适的
那么实际上呢
当室外温度低于28度的时候
我们都可以开窗户通风了
这样的话
我们就可以多使用这种
室外的自然能源
少使用常规的化石能源
实际上大家都知道
28度 打开窗户通风的时候
往往是非常舒适的
实在不行 我们加一点电风扇好了
并不需要空调
但是我们如果强调
一定要把室温控制在24度的话
那我们就必须关窗户开空调了
好 我们就谈谈第一个问题
热环境和热舒适的问题
热环境和热舒适 这很难度量
一想起来就很难度量
因为这里涉及到人的感觉
那么去怎么去研究人的感觉问题呢
人的个体差异是很大的
所以想想这个问题就很复杂
所以在做研究的时候
我们都必须通过大量的实验
采用环境参数测量
再加上这个受试者问卷的这样的方式
才能够得出可以用的统计结果
我们要采用大量样本的调查数据
然后得出它的统计平均值
那么我们采用这个平均值或者取一个范围
比如说85%的满意度 90%的满意度
这样来作为一个评价的标准
由于感觉是没有办法测量的
只能询问
那么我们再配上环境参数的测量
这种研究方法叫做心理物理学
它是研究感觉和刺激之间关系的这样的一个科学
我们来看看人的生理需要
人必须要往外散热才能生存
即便是很冷的环境下
人都是在往外散热的
因为人吃进去食物
在体内分解氧化
就会产生热量
我们叫做新陈代谢
那么这个产生热量的量
我们称作代谢率
这是人体的基本生理需求
但是人体的基本生理需求还有一条
要维持核心体温的基本恒定
核心体温指的不是人的表皮的温度
而是指的人的内脏
以及内部的骨骼
大脑部分的温度
实际上人的活动强度一定
他的代谢率也就确定了
那么人体产热就会通过体表
穿透你的衣服
向外部散热 散湿
还有一种散热方式
就是与你周围的表面进行长波辐射
只要外部这个表面与你身体的表面
存在着温差
那么它就存在着辐射
人对热环境存在这样的反应
对于不冷不热的环境
我们叫做热中性的环境
那么人体天然它有一种应激能力
偏热或者偏冷它都会进行一定的调节
这是人类在进化过程中适应环境 自我保护的产物
人要觉得热了 我们的血管就会扩张
增加血流 提高皮肤的温度
那么让皮肤尽量的往外散热
如果散热量不够
那么我们还会出汗
通过蒸发来进行散热
人要是觉得冷了的话
血管就会收缩
减少流到皮肤表面的血流
降低皮肤表面的温度
这样来减少皮肤对外的散热
如果还是不行的话
人就会进行冷颤
冷颤是一种不自主的行为
那么冷颤可以增加代谢率
来维持人的核心温度 保持恒定
那么人为什么会有这些反应呢
是因为人体存在着温度感受器
以及温度调节系统
而人的这个温度感受器系统
对冷的反应比对热的反应要更为敏感
这也是为了保护人不会遭遇寒冷
而导致生病或者死亡
因为人类是从热带雨林中过来的生物
那么它对热环境具有天然的较强的调节能力
天热的时候他会出汗
但是天冷的时候
人们往往需要穿衣
或者烤火来保持温度
那么人就需要对冷有一个比较敏感的感知
下面我们再来看看环境的热应力
和人体的热调节能力之间的关系
这张图
横坐标是环境的热应力
这里是考虑偏热环境
纵坐标是指这种热过劳现象
是指人体承受这个热量
热环境应力之后 他产生的反应
当热环境应力不是很高的情况下
就是在这个A区
人体是不需要调节的
人的核心温度 心跳的速度
以及他的排汗量
都保持一个恒定值
当热环境应力升高了
进入到逐渐向右部迁移的时候
那么人的心跳会增加
人的排汗量也会增加
增加这些的全部的目的
都是为了维持人体内部的温度恒定
如果环境的热应力继续上升 越过了这条红线
那么人的心跳速度再增加 排汗量再增加
也无法控制人体内部温度保持恒定
这时候人的核心温度就会上升
这就进入了失调区
这条红线就是疲劳极限
我们在控制建筑环境的时候
就一定要控制这个建筑环境
不能超过这个疲劳极限
实际上我们在舒适性的空调
也就是说普通的这种民用建筑里面
我们往往都是把室内环境
大部分时候都控制在A区
最多是越过B区一点点
但是在某些极端的环境 劳动环境下
我们没有办法完全控制室内的环境
在非常舒适的这个区域
我们就要控制这个环境不要超过这条红线
这是一个劳动保护的温度范围
好 我们现在讨论的基本都是民用建筑中
舒适空调的这部分
所以我们控制的环境
都是这张图中的靠左的部分了
那么我们怎么来评价这个环境合适不合适呢
其实影响人体热感觉它有好多因素
目前来讲
我们确认的是有六个因素
其中有两个是人员的参数
包括人的活动强度
因为这个影响了人体的代谢率
也就是它的产热量
第二个就是人穿的衣服的多少
我们叫做服装热阻
而另四个环境参数
包括什么空气温度 湿度 空气流速 还有辐射
这个辐射包括两种
一个是太阳辐射
也就是短波辐射
还有一种远红外辐射
也就是说叫做长波辐射
那么丹麦技术大学的P.O. Fanger教授
他提出了一个PMV的指标
他来评价这个热环境到底合适不合适
他把上面这六个参数呢
与人的舒适感联系到了一起了
整理成了一个公式
那么成为国际通用的评价标准
目前来讲
中国标准 国际标准
美国标准 欧洲标准等等
都采用的这个PMV指标
在这种情况下 只要测出四个环境参数
再给出两个人员的参数
就能够算出这个PMV值
这个PMV是什么意思
就它的翻译成中文
就是预测平均热舒适投票
是这个中文名词的英文缩写
它是上述6个参数的函数
那么PMV又是怎么表示呢
它的表现出来的数值又是多少呢
它很有意思
它是从负3到正3
我们叫做七点标度
负3表示冷 正3表示热
零呢 表示不冷不热
这个表达的方式是根据
我们常规应用的那种
热感觉标度是一致的
我们常规应用的热感觉标度
也是从这个负3到正3
这样的一个七点标度
那么在进行问卷调查的时候
我们会问这个受试者
你到底是什么一个状态
那么就请他在从负3到正3
这七个数中进行选择
那么他就给出
他是冷了 还是热了
还是不冷不热
还是有点冷
还是有点热
那么PMV也能算出这个数来
当然PMV算出这个数
不是所有人的数
而是一个统计平均值
也许在现场有100个人
那么他认为实际上这个数
可能是百分之八九十的人都有这样的感觉
那么还有少数人离开了这个感觉
这也是很正常的
因为人体存在着个体差异
我们大家都知道温度起什么作用
温度高了我们觉得热
温度低了我们觉得冷
那么湿度到底起什么作用呢
实际上偏冷的环境下
人体主要还是靠显热散热
那当环境温度过高
显热带不走足够的热量的时候
人体就会出汗来进行散热
这是蒸发散热
所以说在偏热的环境下
我们会觉得越湿就越热
因为我们要靠蒸发散热
那么我们会觉得很难散出去
环境越湿的话 这个热量很难散出去
我们的皮肤湿润度就会越高
出的汗散不走
就覆盖在皮肤之上
那么皮肤湿润度越高 黏滞性越大
人就觉得不舒服
身体就觉得发闷
另外一个发闷的感觉
就是呼吸道排出的潜热量也会变少
感觉到肺部很不爽
人也觉得气闷
如果湿度太高
人体出汗全都被汗浸湿了之后
也不能够带走全部热量的话
人的体温就会上升
我指的是核心温度就会上升
这样就有中暑的危险
那么在偏冷的环境下
人们又往往会觉得越湿越冷
这又是怎么回事呢
偏冷的环境下
如果环境很湿的话
我们往往就会出现我们的衣服
会被这个湿空气弄得偏潮湿
衣服里面可能会吸有一部分空气中吸出的水份
这样服装的热阻就会下降
服装的保温性就会变差
这样人们就会觉得更冷
它的原理跟偏热环境下是不太一样的
-课程前言
--课程前言
-1.1 建筑概论
-1.2 建筑与气候
-1.3 建筑与资源
-1.4 建筑与文化
-第一讲 建筑与气候、资源和文化--作业1
-2.1 什么是绿色建筑
-2.2 建筑与环境的关系
-2.3 绿色建筑相关的技术介绍
-第二讲 绿色建筑相关的基本概念--作业2
-3.1 建筑相关的能源消耗
-3.2 建筑使用过程中的能耗
-3.3 北方城镇采暖
-3.4 商业建筑节能途径
-第三讲 中国建筑节能状况与实现途径--作业(3)
-4.1 绿色建筑技术辨析(一)
-4.2 绿色建筑技术辨析(二)
-第四讲 绿色建筑技术辨析--作业(4)
-5.1 绿色建筑相关政策法规与标准(一)
-5.2 绿色建筑相关政策法规与标准(二)
-第五讲 绿色建筑相关政策法规与标准--作业5
-6.1 可持续建筑案例介绍(一)
-6.2 可持续建筑案例介绍(二)
-6.3 可持续建筑案例介绍(三)
-第六讲 中外绿色建筑案例--作业6