建筑工程室内空气调节的基础

第二节　室内气候

室内热环境主要指室内的微气象条件。当以人为主体考虑室内热环境时，必须研究人的热舒适感，即使以生产或实验为主要对象的工艺性空气调节工程，只要有工作人员参与，就应同时考虑人的热舒适感。

确定室内的计算标准温度，必须从人的热舒适感来讨论，但要对热舒适感进行确切的定义却很困难，因为人的感觉很难直接定量测定。现有的热舒适感的定义有两种：一是由D.A.Mclutyre提出的“没有不舒适就作为舒适” 。它基于当人体处于过热或过冷环境时，若人体的局部受到反向的适量的冷或热的刺激时，会感到局部的舒适感；另一是美国采暖、制冷和空气调节工程师学会（ASHRA置）制定的标准中，认为“令人满意的热感觉是一种自我感觉状态，它表现为对周围环境温度的满意感” 。实际上是指人在心理状态上感到满意的热环境。

在室内，与人体的冷热感觉有关的气象因素有四个：温度、湿度、辐射和气流。据研究，人体与环境的热平衡式为：体内储热量为代谢产生热量减去蒸发放热、对流放热、辐射放热的差值。其中，温度通过改变与人体表面的温度差，气流通过改变人体表面的热传导率而起作用的。

为了评价这些因素对人体的生理反应和感觉反应的综合影响，广泛研究了考虑多种因素的综合性热舒适指标。下面介绍普遍应用于世界各地建筑工程界的标准有效温度（SET）。

标准有效温度（SET），该指标定义在某一标准环境中的温度。标准环境指室内均匀的环境条件，空气温度等于平均辐射温度（一般为黑体辐射源的温度，是辐射量的一种温度当量），相对湿度为50%，静风状态（因人体温度可产生的气流速度约0.125m/s）。在此标准环境中穿着标准热阻服装（0.6Cio^[1]）的人员，其活动量对应于新陈代谢率^[2]为58W/m²（相对于伏案工作）；此时人体的皮肤温度、皮肤湿润度和热损失均与标准环境相同，该标准环境温度即标准有效温度。它是上述6个因素的函数，与实际空气温度没有单一的关系，而决定于人的感觉。当标准环境的温度在22.2～25.6℃范围内时，人感觉舒适满意。例如标准有效温度为10℃，即意味着人在这种环境中的热感觉和在均匀环境空气温度为10℃，相对湿度为50%的室内静风状态下，穿一件便衣坐着休息时的热感觉一样。

标准有效温度表示的环境是一种常见的，可以创造的热环境。虚线即为等标准有效温度线，在相对湿度50%线上所标注的温度即标准有效温度，等标准有效温度线上各点所表示的空气状态的实际干球温度；相对湿度均不等，但各点的空气状态给人体的冷热感觉都相同。如平行四边形的阴影区就是ASHRA E推荐的冬夏舒适区。从该图可了解标准有效温度指标的一般特征：在温度较小的条件下，等标准有效温度线接近于竖直状，说明此时对空气温度的影响很小，而当温度较高时，等标准有效温度线倾斜度增加，高湿区密集，说明不舒适感首先决定于温度，同时湿度增高，不舒适感迅速增强。

我国关于室内空气计算系数迄今尚未进行系统研究，也未制定出统一的评价热舒适的指标和方法，上述研究结桌和应用指标可供参考。

为此，通过建筑房屋来控制这四个主要气象要素，实现适宜的室内气候，这是建筑环境工程学的主要目的。

关于辐射，当地板、墙壁和天花板等表面温度与空气温度不同的时候，会出现来自这些物体的辐射影响。一般可将室内气温和平均围壁温度之平均值视为有效温度。室外有气流时，就会给温感带来很大影响。哪怕风速只有每秒0.5米。就开始影响温感。这个数据常作为设计的标准。

由于室内空气的流动，上下温度不匀，冬天室内供暖时，冷空气下沉，暖空气上升，出现地板附近温度较低，天花板附近温度高的现象，有时在三、四米高度间产生10～20℃的温差。温差一大，人们会产生脚下寒冷，头部发热的不舒适感。这样不仅达不到供暖的目的，且浪费了燃料。另外，由于人们在活动，常常要进进出出，当室内外气温差别过大时。人们又会感到不适，据研究，冷气空调时的室温，规定不得与室外气温相差7℃以上，否则人们一进一出都感到不适。

当然，要做到这点绝非容易，在进行复杂的科学计算时，既要考虑到房子墙壁的热导率，又要考虑到房子的换气量。我们知道，热容量大的混凝土建筑物具有不易暖和与不易冷却的特点。因此，有空调设备的房间里，夜间一般在就寝时可停止供暖，因为即使到了早晨，室内还能保持使人感到舒适的温度。

然而事物总是一分为二的，这个优点在特定条件下又会转化成缺点了。这种混凝土的房屋（无空调），夏季的白天，热空气会一直持续到夜晚，使人难以入眠。在早春季节，暖气团突然侵入并稳定时，只有混凝土还保持其以前的寒冷壮态，有时甚至在墙壁面上发生结露现象。

在夏季开放冷气时，外界空气中的水汽含量对室内空调有较大影响。因为当空气冷却时，相对湿度即上升，当相对湿度达到100%时，即饱和，如果再继续冷却的话，即会产生水汽的凝结。在进行空调时，要考虑到气象因素，应把凝结潜热部分计算到冷气空调负荷中去。只有这样，才能达到使人舒畅的目的。