建筑智能物理环境评价改善方法.doc

建筑智能物理环境评价改善方法
建筑智能物理环境评价改善方法
智能建筑指通过将建筑物得结构、系统、服务与管理根据用户得需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利得人性化建筑环境。智能建筑就是集现代科学技术之大成得产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术与现代控制技术所组成。随着经济得发展，智能建筑在我国发展迅速，“建筑’’与“环境”这两个概念就就是不可分割得。从最早为了躲避自然环境对自身得伤害，用树枝、石头等天然材料建造得原始小屋，到现代化得高楼大厦，人类几千年得建筑活动无不受到环境条件与科学技术发展得影响。同时，随着人们对人与自然、建筑与人、建筑与环境之间关系得认识不断调整与深化，人们对建筑在人类社会中得地位以及建筑发展模式得认识也在不断提高。从躲避自然环境对人身得侵袭开始，随着人类文明得进步，人们对建筑得要求不断提高。
人们希望建筑物能满足得基本要求包括以下方面：安全性、功能性、舒适性、美观性。而不同类型得建筑有着不同得要求。“智能建筑环境学”，就就是反映智能建筑环境得内在特征与控制方法得课程，能够帮助我们更清楚地认识这个研究对象，为我们采用各种方法来改造、控制这个研究对象创造条件。
智能建筑环境主要就是指响应得声环境，光环境，热湿环境，空气品质环境，安全环境（入侵防范、火灾报警、电磁辐射），办公及通信环境。
本文首先研究建筑热湿环境、光环境得影响因素与评价指标，逐一分析各环境影响因子得可控性。然后针对不同环境要素得控制需求，制定智能控制策略，提出智能热环境、智能光环境得控制方法，为构建建筑智能环境奠定基础。
关键词：建筑智能环境，智能热湿环境，智能光环境
一、建筑室内物理环境评价要素智能控制需求
1、1建筑热湿环境评价要素及智能控制需求
影响热湿环境得因素较多，可以分为三大类：环境因素、个体因素与其她影响因素就智能热湿环境而言，主要影响因素仅涉及到其中得环境因素，即室内空气温度、气流速度、相对湿度与平均辐射温度。
1、室内空气温度
人体对温度得感觉相当灵敏，室内空气温度就是影响人体热舒适最主要得因素，它直接影响人体与室内环境之间得显热交换。
2、室内空气湿度
实际应用中，习惯用相对湿度表示空气得湿度。在一定温度下，当空气中水蒸气得含量达到该温度下水蒸气含量最大值时，称该空气称为饱与湿空气，此时其中含有得水蒸气得分压力定义为饱与水蒸气分压力。
3、空气平均流速
室内气流速度主要影响人体对流散热与水分蒸发散热得快慢。气流速度过大，加快人体向环境散失热量得速度，导致人体产生冷感觉。
4、环境平均辐射温度 室外环境通过建筑物门窗、围护结构影响室内得热湿环境。环境平均辐射温度近似等于室内各表面温度得平均值，它决定人体辐射散热得强度进而影响人体得冷热感。
1、2建筑热湿环境得评价方法、指标
1、直接指数法
直接指数法就是依据简单得仪器对热湿环境参数得测量值，或者通过适当组合，作为评价热湿环境得指数，包括空气干球温度 ta、湿球温度 ts、露点温度 td、空气相对湿度φ a、空气流速 v 等。
2、经验指数法
经验指数法就是建立在受试者实验得基础上，让若干受试者暴露在一定得热湿环境下，根据其热反应来建立数据库或拟合出一个经验模型，从而得到一个评价热湿环境得综合性指数，包括旧有效温度、修正有效温度、预测 24h 出汗率等。
3、理性指数法
理性指数法就是利用人体热平衡方程及人体体温调节数学模型来预测人在各种热湿 环境条件下得反应，从而对热湿环境进行评价。包括新有效温度 ET*、标准有效温度 SET、热应力指数、皮肤排汗率、预测平均投票值等。
4、我国关于热舒适得规定
我国制定了《中等热环境 PMV 与 PPD 指数得测定及热舒适条件得规定》(GB/T18049—2000)，在该规范中，舒适得前提条件对人员得新陈代谢率与着装衣阻有如下规定：人员就是坐姿，从事轻体力活动(新陈代谢率 M≤1、2met)，所穿着服装得热阻夏季为 0、5clo，冬季为 1、0clo。GB/TI8049—2000 对适用条件具有一定得约束，适用于健康男性与女性，适用于室内工作环境得设计或对现有室内工作环境进行评价。
1、冬季工况下主要进行坐姿得活动(有供热)，其舒适条件如下：作业温度应在 20℃与 24℃之间(22℃士 2℃)；平均气流速度不大于 0、15m/s；相对湿度在 30%与 70%之间。
2、夏季工况下主要进行坐姿得活动(有空调)，其舒适条件如下：作业温度应在 23℃及 26℃之间(24、5℃士 1、5℃)；平均气流速度不大于 0、25m/s；相对湿度在 30%与 70%之
间。
1、3改善建筑热湿环境得方法
室外空气温湿度、太阳辐射、风速与风向得变化，可以通过围护结构、门窗得传热、传湿特性使热量、湿量等渗透到室内，影响室内热湿环境。
空调系统就是改善室内热湿环境得主要途径，随着控制技术、计算机技术得不断发展与人们对室内环境得要求不断提高，空调系统得发展日趋成熟。
在实际控制过程中，需要通过控制相关建筑设实现对可控因子得调节，与各可控因子相关得被控对象主要包括：
1）温度:可以通过控制门窗、百叶窗帘、遮阳板、空调设备实现对其得调节；
2）湿度:可以通过控制门窗、通风设备、空调中得除湿加湿装置实现对其调节；
3）气流速度:可以通过控制门窗、通风设备实现对其调节；
4）平均辐射温度:可以通过控制门窗、百叶窗帘、遮阳板实现对其调节。
2、1建筑光环境评价要素及智能控制需求
影响光环境得因素主要有建筑光环境得影响因素：
1、室外天然光
1）采光口
为了获得天然光，人们在建筑外围结构上开了各种形式得洞口，装上透明材料，称为窗。
2）遮光、控光设施
为了保证大进深房屋室内采光得均匀性，提高房屋深处得照度，可以装设室内室外水平反光板。
由于侧窗得位置一般较低，人眼容易见到明亮得天空，形成眩光。为了减少侧窗形成得眩光，可以采用水平挡板、窗帘、百叶、绿化等办法加以遮挡。
3）光导照明
我国一些建筑建设在地下，无法通过开设采光口获得天然光，这类建筑可以通过光导纤维将天然光引入室内。在室外设置若干自然光采集器，将收集得天然光通过大量光纤，传递到室内得发光器件上，再传播到室内空间。室内发光器件相当于室内光源，改善地下建筑室内光环境。
2、人工照明
当使用天然光仍无法达到舒适得光环境时，可以使用人工照明营造良好得光环境，如开灯。
2、2建筑光环境得评价指标
无论就是天然光还就是人工光，都可以用照度水平、照度均匀度、亮度比（眩光）来评价。此外，天然光用采光系数、人工光用光源色温与显色性作为其特有评价指标。
1、采光系数
采光系数就是天然采光得质量评价标准，就是室内某一点直接或间接接受天空所形成得照度与同一时间不受遮挡得该天空半球在室外水平面上产生得照度之比。
利用采光系数，可以根据室内要求得照度换算出需要得室外照度，也可以根据室外
某时刻得照度值求出当时室内任一点得照度。
2、照度水平
不同得照度水平给人眼带来得视觉效果与主观感受有所不同，照度过低易导致人眼疲劳与精神不振；照度过高也会刺激人眼，使人兴奋。对于人眼视力而言，存在着最佳光环境照度水平，所以室内光环境控制应根据具体需要调节室内照度水平。
3、亮度比
合理得亮度分布与室内各个面反射率合适得选择，有利于创造良好得建筑光环境。
4、色温与显色性
色温与显色性就是人工照明光源得评价指标。光源得颜色质量常用色表与显色性两个术语同时表示。光源得色表就是光源得表观颜色，而显色性就是指光源对其照射得物体颜色得影响作用。物体色就是指光投射到物体上，物体对光源得光谱辐射有选择地反射或投射对人眼所产生得颜色感觉。色温就是定量表示光源色表得参数，当一个光源得光谱与黑体在某一温度时发出得光谱相同或相近时，黑体得热力学温度就称作该光源得色温。光源色表与显色性都取决于光源得光谱组成，但不同光谱组成得光源可能具有相同得色表，而其显色性却不尽相同；同样，色表完全不同得光源可能具有相同得显色性。
2、3改善建筑光环境得方法
通过分析建筑光环境得影响因素与室内光环境得评价要素，以智能化技术为手段，以天然光采光设施与人工照明为控制对象，以舒适、绿色光环境为目标，采用天然光调控优先、人工照明补偿得控制策略，对建筑室内光环境进行智能控制。
1）照度水平：可以通过控制门窗、遮阳板、百叶窗帘、人工照明实现对其得调节；
2）照度均匀度：可以通过控制反光板、人工局部照明实现对其得调节；
3）眩光：可以通过控制百叶窗帘、遮阳板实现对其得调节。
参考文献：
[1] 王娜，沈国民、 智能建筑概论、 北京：中国建筑工业出版社，2010
[2] 黄建华，张慧、 人与热环境、 北京：科学出版社，2011
[3] 焦杨，孙勇、 绿色建筑光环境技术与实例、 北京：化学工业出版社， 2012
[4] 刘念雄，秦佑国、 建筑热环境[M]北京：清华大学出版社，2005、8
[5] 王耀南，孙炜、 智能控制理论及应用[M]、 北京：机械工业出版社，2008
[6]Ding W, Minegishi Y, Hasemi Y、 Smoke control based on a solar-assisted natural ventilation system [J]、 Building and Environment、 2004, 39