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建筑物理实验指导书

广东石油化工学院建筑物理实验平台

专业:
年纪:
指导教师:

二○一三年

试验一《室内热环境测定》
实验名称: 室内热环境测定
实验项目性质: 综合性
所涉及课程: 建筑物理
计划学时: 2
一、 实验目的
1、 学习测量热环境各参数( 温度、 湿度、 风速、 辐射) 的仪器原理
2、 使用仪器测量热环境各参数
3、 计算比较不同室内环境的热舒适度PMV
二、 实验原理
1.温度的测量 : 采用精密热敏电阻作为测量温度的敏感元件;
2.相对湿度的测量:采用集成化湿敏电容式相对湿度传感器;
3.室内风速、 风向的测量
风速计的头部玻璃球, 球内绕有镍铬丝线圈和两个串联的热电偶。热电偶的冷端连接在支柱上并直接暴露于气流中。当一定大小的电流经过镍铬丝线圈时, 玻璃球的温度升高, 温度升高的程度反映在热电偶产生的热电势, 经校正后用气流速度在电表上表示出来, 就可用它直接来测量气流速度。
4．平均辐射温度测量
平均辐射温度即室内对人体辐射热交换有影响的各表面温度的平均值。用黑球温度计测定来自周围物体平均辐射温度。
5．热舒适度PMV
PMV(Predicted Mean Vote)预期平均热舒适度,它是以人体热平衡方程式为基础,考虑心理、 生理学,综合影响人体热感觉的主要因素。使用环境参数综合测量仪6401能够测量空气参数并计算PMV。

PMV热感觉标尺
热感觉
热
暖
微暖
适中
微凉
凉
冷

+3
+2
+1
0
-1
-2
-3

M: 人体能量代谢率, 静坐时取1.2met。( 69w/m2) ,W: 人体所做的机械功, 静坐时取0 w/m2,ψ: 相对湿度,ta: 空气温度, ℃,tci: 衣服外表面温度, ℃,tr: 平均辐射温度, ℃,Va: 风速, m/s
三、 主要实验设备仪器
1.黑体温度计( TR102)

( 1) 温度计由铜球上部开口处经过橡皮塞插入, 并使温度计球部位于铜球中心, 锁紧螺母,固定温度计。
( 2) ”ON/OFF/ESC”键,打开或关断电源。
( 3) ”SELECT”键, 选择测量单位, ”OK”键确认。
( 4) 黑球放在空气中的测量时间为12分钟。
( 5) 黑球放在距地面以上1.1m的位置, 相对球体来自任何方向的热源和风力都不应受到阻挡。
注意事项:
A要避免球体摔落, 保持外表面清洁
B温度计放入铜球后, 应锁紧螺母, 防止铜球滑落, 避免温度计探杆弯曲。
C不可将黑球温度计放置在900℃环境中超过2小时。
2.ZRQF-D10φJ风速仪

( 1) 把仪器测杆放直, 测点朝上、 滑套向下压紧, 保证测头在零风速下校准仪器。
( 2) 按下”开”键开机, 仪表进入预热状态并自动进行风速的零位补偿。
( 3) 仪表完成温度、 湿度的测量, 在显示屏中显示结果。
( 4) 轻轻拉动螺塞, 使测杆探头露出( 长短可根据需要选择) , 并使探头上的红点面对着风向, 测量风速。
注意事项:
拉出探头时, 小心不可碰到热球, 在风速测量中, 使探头窗口对准来风方向。开机时, 把仪器测杆放直, 测点朝上、 滑套向下压紧, 保证测头在零风速下校准仪器。
四、 实验内容
1、 测量实验室室内空气温度、 湿度、 风速
2、 风向测量
3、 测量实验室室内辐射温度
4、 测量实验室室内环境热舒适度
五、 实验步骤和方法
( 1) 在实验室风扇关闭、 打开情况下, 分别测量空气温度、 湿度、 风速, 测量点选择房间中央区域5个点、 墙角4个点、 墙壁4个点, 门窗各一个点。
( 2) 用细纸条进行风向测定, 记录风向。
( 3) 辐射温度测量, 测量点选择房间中央区域5个点, 用黑体温度计测定来自周围物体平均辐射温度。
( 4) 计算房间的平均温度、 湿度、 风速、 辐射温度。
( 5) 使用空气环境参数综合测量仪6401测量( 风扇关闭、 打开情况) , 设定代谢率1.0met(静坐), 1.2met(轻作业), 衣服热阻0.7col( 夏季) , 记录环境热舒适度。
( 6) 画出房间温度、 风速分布图。
( 7) 计算热舒适度( 开、 闭风扇情况) , 分析讨论实验结果。
六、 实验要求
室内热环境测试实验是室内热舒适度评估的重要实验,实验要求测试人员对平均温度、 湿度、 风速、 辐射温度各项参数有一定的了解。经过实验过程,能够达到以下要求:
1、 了解室内热环境测量的基本原理和方法, 较熟练的掌握仪器设备的操作规程。
2、 掌握室内热舒适环境的评估方式。
3、 能够在实验方法、 实验操作等方面受到初步训练, 增强科研动手能力。
4、 经过小组成员的相互配合, 高质量的完成实验内容。
七、 考核形式
1、 考核形式为综合考查, 成绩分为优、 良、 中、 及格、 不及格五等。考核项目和成绩评定办法如下表所示:
实验考核项目和考核标准
考核项目
考核标准
权重
优
良
中
及格
不及格
现场操作

40%
实验报告

60%
综合实验成绩
综合实验成绩=现场操作×40%+实验报告×60%
2、 期末考试笔试中, 实验内容占考试内容的比例为10%, 实验考核成绩占建筑物理课程总成绩的20%。
八、 实验报告要求
实验报告的内容包含以下几项:
课前预习
一、 实验名称
二、 实验目的
三、 实验内容
四、 实验原理
五、 实验仪器
六、 实验方法与步骤 各小组应事先设计好实验方案, 确定实验方法和步骤, 进行小组分工。
实验操作
七、 实验记录
包括测量场所、 结构形式、 采光形式、 测量时间、 天空状况、 测量仪器设备型号、 测量人及小组分工、 原始数据的记录、 采光实测测点布置图等, 可另附纸。
撰写实验报告
八、 实验报告表
九、 实验结论

实验二《建筑光环境实测》
实验名称: 建筑光环境实测
实验项目性质: 综合性
所涉及课程: 建筑物理
计划学时: 8
一、 实验目的
对建筑光环境进行测量然后评价是建筑物理实验中的重要内容。虽然能够作一系列采光设计计算, 但由于影响因素十分复杂, 因此只有对建筑采光和人工光源照明进行实测才能对室内光环境质量做出正确评价, 进而了解建筑物采光设计的实际效果和存在的问题, 以便采取有针对性的解决措施。
一个良好的光视觉环境应包括适当的照度水平, 舒适的亮度对比, 宜人的光色和避免出现眩光的干扰。随着采光和照明设施使用时间的增长, 光环境效果也会变化, 要继续保持良好的光环境必须采取适时的维护保养。因此定期的光环境实测对于建立采光和照明实施的合理维护保养制度也是不可缺少的。
本实验目的是使学生学会用照度计进行光环境实测, 并经过实测加深对照度、 采光系数及材料反光系数、 透光系数的理解, 培养学生的综合试验能力。
二、 实验内容
光环境实测的内容包括: 天然光采光和人工光源照明实测。
2.1 天然光采光实测
2.1.1室内典型剖面( 工作面) 上各点的照度和室外无遮挡水平面上的扩散光照度的测量。
2.1.2 室内墙面、 顶棚、 地面等饰面材料的光反射系数的测量。
2.1.3 采光口采光材料的光透射系数的测量。
2.2人工光源照明实测
2.2.1室内选定测量点的亮度测量。
2.2.2 亮度实测作图。
三、 实验原理
3.1 采光系数的概念
室内采光的最终目的是在工作面上获得适当的天然照度, 采光测量最主要的工作也是测定由天空光所产生的室内工作面上的照度值。由于天空光所产生的室内工作面上的照度值是随室外照度值不断变化的, 为此采用室内照度与同一时刻室外照度的比值这一相对照度值作为评价天然采光的定量指标, 就是采光系数的概念。
根据采光系数的定义, 我们在测定室内工作面上天然采光的照明水平时就不能只测定室内工作面上的照度值, 还要同时测定室外无遮挡的空旷地面的水平面照度值, 才能据此计算出相应的采光系数。
3.2 光反射系数的概念
材料光反射系数的定义: 反射系数ρ是投射到某一表面的光通量φi与被该表面反射出的光通量φρ的比值, 即: ρ=( φρ /φi) ×100%。
对于扩散反射的表面, 我们可分别以入射照度Ei代替φi, 以反射照度Eρ代替反射光通φρ, 以反射照度与入射照度的比值得出该表面的反射系数ρ:
ρ=( Eρ/Ei) ×100%
3.3 光透射系数的概念
材料光透射系数的定义: 透射系数τ是透过某一表面的光通量φi与入射到该表面的光通量φ0的比值, 即: τ=( φi /φ0) ×100%。
对于透过材料, 我们可分别以透过材料测得的照度Ei代替φi, 材料外表面测得的入射照度E0代替总入射光通φ0, 二者的比值即为光透射系数τ:
τ=( Ei / E0) ×100%
四、 实验仪器
照度计、 激光测距仪、 亮度计。
五、 实验要求
该实验是建筑物理课程当中重要的教学环节, 它经过对实际房间的采光实测和人光源照明实测, 把抽象的理论知识转化为具体的实验数据, 使学生对物理光环境可感、 可知。每位同学经过这次实验过程, 能够达到以下实验要求:
1、 了解采光测量的基本原理和方法, 较熟练的掌握仪器设备的操作规程。
2、 进一步感受采光口的形式、 室内界面材料、 人光光源对室内光环境的影响;
3、 能够在实验方法、 实验操作等方面受到初步训练, 增强科研动手能力。
4、 经过小组成员的相互配合, 高质量的完成实验内容。
六、 实验步骤和测量方法
1、 检查照度计并熟悉照度计的读数方法
将电源开关置于”开”, 读数窗口则有读数显示, 由于光照并非恒定不变, 因此显示的照度值是变化的, 这是正常现象。
2、 测量墙面、 地面及顶棚的反光系数
选择不受直接光照影响的被测面, 不宜选择在狭窄的窗间墙、 近窗的侧墙等处。测量时, 将探头紧贴在墙面上, 受光面向外, 测下入射照度值Ei, 再将受光面对着墙面测定, 将探头平行墙面向外逐渐移开, 这时照度计逐渐上升, 当探头离开墙面一定距离后( 约20~40cm) , 照度趋于稳定, 再向外移动, 照度值反而下降, 记下照度最大值Eρ。则这个最大值与入射照度之比即为墙面的反光系数。在被测表面上选取3~5个测点, 然后求出算术平均值作为该被测面的光反射系数。注意测量过程中, 应使被测表面照射状况保持不变, 否则会影响测量精度。
用同样方法可测地面和顶棚的采光系数。
3、 测量玻璃的透光系数
选择天空投射光照射的窗户( 如北向的窗) , 先将探头贴玻璃室外侧放, 受光面向室外, 读取入射照度值E0, 再将探头贴玻璃同一点室内侧放, 受光面仍向外, 再读照度值Ei, 这两个照度值之比即为玻璃的透光系数。窗户内外两侧的测点应在同一轴线上。可选取不同的并具有代表性的外窗透光材料2~3块作为试件, 每块透光材料可选一个或多个测点, 最后取各测点的透光系数的算术平均值作为该采光材料的透光系数。
4、 测房间的水平地面积、 窗面积, 计算窗地比。
5、 测房间的采光系数。
为了满足采光系数定义所要求的同一时刻室内外照度之比的条件, 室内外的照度应同时进行测定。
5.1 室外照度的测量
应选择室外的一块空地或在建筑屋顶上测量。光接收器与周围建筑物或其它遮挡物距离应大于遮挡物高度的6倍以上。
测量时, 操作人员要将照度计的接收器水平放置在测点处, 然后离开接收器一段距离, 以防止测量人员遮挡射向接受器的光线。测量前应将光电池在相近的照度环境下曝光2min后才能施测。测量时要待检流计的指针或数码显示屏稳定后再进行读数, 以免惯性引起测量误差。
5.2 室内照度的测量
对于侧面采光应选取房间里两个有代表性的横剖面, 其中一个经过侧窗中心线, 另一个经过窗间墙的中心线。对顶部采光, 还要增加两个以上的纵剖面, 其中一个纵剖面应该与纵向天窗水平投影的纵轴线相重合。
剖面图上布置测点的间距取2~4m, 如果房间面积不大也可把测点间距缩小到0.5~1m, 测点距墙或柱的距离为0.5~1m。单侧采光应在距内墙1/4进深处设1测点, 双侧采光时应在横剖面中间设1测点, 中间的各测点按等距离布置。假想工作面一般选取距地面高度为0.8m的水平面。
测量时要关闭室内所有人工照明灯光; 尽量选择北向或无阳光直射的房间。如果测点受到从采光口入射的直射阳光的照射则要用遮挡板挡住直射阳光, 并对这些情况做详细记录。
6、 检验室内亮度分布状况
1) 先选定一个工作地点作为测量位置, 在此观测点可看到的各种表面, 都选作测量点; 同一表面的测点数, 则视该表面面积大小、 亮度变化程度而定。
2) 测量时间选择在晚上, 室内所有人工光源都开启时。
3) 观测者位置: 室内采用照明时, 亮度计放在房间长度方向的中轴线上, 离墙0.5m, 离地高1.2m( 坐姿) 或1.5m( 站姿) 处, 亮度计朝向另一端墙。
4) 将得到的数据直接标注在以同一位置同一角度拍摄的室内照片上, 或以测量位置为视点的透视图上。
7、 整理数据, 填写采光实测报告表并做采光曲线和亮度分布状况图。
七、 考核形式
1、 考核形式为综合考查, 成绩分为优、 良、 中、 及格、 不及格五等。考核项目和成绩评定办法如下表所示:
实验考核项目和考核标准
考核项目
考核标准
权重
优
良
中
及格
不及格
现场操作

40%
实验报告

60%
综合实验成绩
综合实验成绩=现场操作×40%+实验报告×60%
2、 期末考试笔试中, 实验内容占考试内容的比例为10%, 实验考核成绩占建筑物理课程总成绩的20%。
八、 实验报告要求
实验报告的内容包含以下几项:
课前预习
一、 实验名称
二、 实验目的
三、 实验内容
四、 实验原理
五、 实验仪器
六、 实验方法与步骤 各小组应事先设计好实验方案, 确定实验方法和步骤, 进行小组分工。
实验操作
七、 实验记录
包括测量场所、 结构形式、 采光形式、 测量时间、 天空状况、 测量仪器设备型号、 测量人及小组分工、 原始数据的记录、 采光实测测点布置图等, 可另附纸。
撰写实验报告
八、 实验报告表
九、 实验结论

实验三《城市噪声测量》
实验名称: 城市噪声测量
实验项目性质: 综合性
所涉及课程: 建筑物理
计划学时: 4
一、 实验目的
1、 掌握噪声的基本评测方法。
2、 了解噪声及其频谱的概念。
3、 主观检验噪声对室内工作的影响, 以及初步了解解决方法。
二、 实验原理与方法
1、 概述
建筑环境以及建筑室内的噪声测量是为了了解因噪声源的存在而对测点产生的噪声情况: 声级、 频谱和时间特性。因为噪声源的种类很多, 差别很大, 因此对不同的噪声源和在不同的环境中的测量方法是不一样的。我们在测量时, 主要考虑噪声的特性、 环境的特性和对人的影响来确定测量地点、 时间和频带范围。
从噪声的分布特性来看, 噪声分为稳态噪声、 脉冲噪声和随机分布噪声。稳态噪声是指相当长一段时间内, 噪声是稳定的, 其强度和频谱没有太大的变化。脉冲噪声的持续时间很短。随机分布噪声是随机的, 包括声源发声的随机性, 发声体的出现是随机的, 例如交通噪声。
2、 噪声测量
对于稳态噪声一般采用A计权声级测量。如果要做频谱分析, 需要采用滤波器来测量各个频带的声压级。测点位置一般选在声源附近( 以了解声源情况) 和接收者的代表性位置( 了解噪声对人的干扰) 。
对于脉冲噪声需要脉冲声级计来测量, 它设有脉冲保持档, 脉冲声过后能够将脉冲的声级保持住, 便于读取, 如果需要进一步分析, 需要示波器等其它设备。
随机噪声的产生具有不确定性。如果起伏不大, 能够测量一个短时间内的值, 可用声计级采用慢档测出一个平均值。如果起伏大而且要求了解较长时间的特性, 需要测量统计噪声级( 累计分布声级) 。
Ln是累计噪声级, 它表示在测量时间内, 有n%的噪声的声压级超过了Ln。一般测量L10, L50, L90。L10反映了随机噪声的峰值, L50反映了平均值, L90反映了背景噪声。
如果把时间T内的噪声按照能量求和平均, 得到等效连续噪声级Leq, 能够用计算公式计算, 也能够在加有积分功能的声级计上直接读出。等效连续噪声级相当于拿一个稳定的连续噪声来替代随机噪声。
三、 主要实验设备
1、 声级计或声级校准器
国产嘉兴恒升HS5671型精密积分声级计, 构造图见下图。

HS5671型精密积分声级计构造图
四、 实验内容
1、 交通噪音测量
以城市干道为观测对象, 观测一定时间内的车流车种以及对应的噪声级。
2、 城市环境噪音测量
观测城市繁华市区、 典型居民区、 工厂、 交通干线在一定时间内的噪声级。
五、 实验步骤和测量方法
( 1) 测量条件
1、 测量一般选择在无雨、 无风的时间, 风力在三级以上时, 传声器应加防风罩, 大风天气停止测量以避免风噪声影响。
2、 测量地点要避免外加噪声的干扰。
3、 传声器应离地1.2m, 在一米之内无反射面。
( 2) 交通噪声测量
1、 测点选择: 城市干道, 距车站50～100米以上, 离开交叉路口, 沿人行道边定点。
2、 测量方法: 用声级计慢档A 声级计每隔五秒钟在每个测点上读一次瞬时值, 连续读取100个数据 ; 与此同时记录下车流量和车种( 大客车、 拖拉机为重型车, 旅游车、 吉普车、 轿车为轻型车)
( 3) 城市环境噪声监测
1、 测点布置: 一般希望不少于7个测点, 其中: 繁华市区、 典型居民区、 工厂各设一点; 交通干线和混合区各设两点。
2、 测量方法: 每次用A声级慢档测量, 每五秒钟读一个数, 连续读100个数据。
六、 实验要求
城市噪声测试实验是建筑声学的重要实验, 实验要求测试人员对噪音测量的各项参数有一定的了解。经过实验过程,能够达到以下要求:
1、 了解城市噪声测量的基本原理和方法, 较熟练的掌握仪器设备的操作规程。
2、 了解城市噪声对室内工作的影响和初步处理方法。
3、 能够在实验方法、 实验操作等方面受到初步训练, 增强科研动手能力。
4、 经过小组成员的相互配合, 高质量的完成实验内容。
七、 考核形式
1、 考核形式为综合考查, 成绩分为优、 良、 中、 及格、 不及格五等。考核项目和成绩评定办法如下表所示:
实验考核项目和考核标准
考核项目
考核标准
权重
优
良
中
及格
不及格
现场操作

40%
实验报告

60%
综合实验成绩
综合实验成绩=现场操作×40%+实验报告×60%
2、 期末考试笔试中, 实验内容占考试内容的比例为10%, 实验考核成绩占建筑物理课程总成绩的20%。
八、 实验报告要求
实验报告的内容包含以下几项:
课前预习
一、 实验名称
二、 实验目的
三、 实验内容
四、 实验原理
五、 实验仪器
六、 实验方法与步骤 各小组应事先设计好实验方案, 确定实验方法和步骤, 进行小组分工。
实验操作
七、 实验记录
包括测量场所、 结构形式、 采光形式、 测量时间、 天空状况、 测量仪器设备型号、 测量人及小组分工、 原始数据的记录、 采光实测测点布置图等, 可另附纸。
撰写实验报告
八、 实验报告表
九、 实验结论

附: 《城市区域环境噪声标准》( GB 3096-93) , 各类的标准值见下表。
城市5类环境噪声标准值
等效声级LAeq: dB
类别
昼间
夜间
0
50
40
1
55
45
2
60
50
3
65
55
4
70
55
各类标准的适用范围如下:
0类标准适用于疗养区、 高级别墅区、 高级宾馆区等特别需要安静的区域。位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。
1类标准适用于以居住、 文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。
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道路两侧区域, 穿越城区的内河航道两侧区域。穿越城区的铁路主、 次干线两侧区域的背景噪声( 指不经过列车的噪声时水平) 限值也执行该类标准。
夜间突发的噪声, 其最大值不准超过标准值的15dB。