板房室内热湿环境及改善措施的研究

论文摘要

板房建筑在救灾现场和建筑施工现场都有着重要的作用。由于其是临时性建筑,且考虑安装、运送方便等特点,围护结构与常规建筑有很大的不同。板房建筑围护结构薄,热惰性和热阻都较小,保温隔热性能不好,使得板房建筑室内热湿环境比较恶劣,夏季闷热,冬季寒冷。因此对板房室内热湿环境和改善措施的研究具有十分重要意义。本文首先从国内外常规建筑研究的现有理论入手,结合板房的实际特点,以及影响板房室内热湿环境的相关因素,分析板房建筑与周围环境之间的热湿交换情况。在此基础上,对夏季灾区板房和四川大学灾后修复工程建筑工地用活动板房进行了实测,采集温度、湿度等相关参数,加以整理分析。分析结果表明:板房建筑夏季室内温度和内壁面温度均较高,室内温度可达36℃以上,内表面温度最高达50℃;板房室内含湿量较大,最高湿度达22g/kg,在这种高温高湿的环境中,居民很难向体外散热,有中暑和热疲劳的危险。冬季室内温度和内壁面温度较低,夜间冷室效应明显,在夜间冷辐射作用下,室内温度较低,出现了低于室外温度的现象,加剧了居民的不舒适感。在对板房建筑进行实测的同时,作者分别对灾区和建筑工地活动板房区居住者的健康状况等进行了调研,结果显示:居民普遍反映板房建筑存在着夏季炎热、蚊虫多、冬季寒冷潮湿等问题,在这种室内环境下生活,有一定比例的居民出现了饮食量减少、精神状态变坏、发病率和就医次数增加等现象,这更反映了板房建筑室内环境恶劣,有亟待研究和改善的必要。使用fluent软件对板房建筑的温度场进行了模拟。通过模拟板房室内温度分布,对夏季敞开与封闭板房室内温度进行对比,对冬季有无内热源板房室内温度进行对比,得到以下结论:夏季,敞开板房室内温度较封闭板房室内温度有一定的改善;冬季有内热源的板房也比无内热源板房室内温度要高一些,模拟结果与实测得出的结论基本一致。本文最后对一些简单的改善措施进行了实验研究,主要得到以下结论:板房围护结构热工性能是影响室内环境的重要因素,围护结构材料、厚度、朝向选择等因素,在一定程度上影响室内热湿环境。在夏季,利用自然通风或机械通风、加装吊顶等方法能弥补板房建筑隔热性能不好的现象,同时,通过遮阳等措施能一定程度上减少板房直接得热量,有利于改善室内热湿环境。冬季,则可以充分利用白天太阳辐射能改善室内环境,增加内热源、加强保温、减少冷风渗透等措施能很好的维持室内温度,对于减少居民不舒适感有较好的效果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 常规建筑热环境方面的研究现状
• 1.2.2 特殊建筑热湿环境研究现状
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 实验法
• 1.3.2 调查问卷法
• 1.3.3 数值模拟法
• 1.4 课题主要的研究内容
• 1.5 本论文的技术路线和创新之处
• 1.5.1 技术路线
• 1.5.2 本课题的创新之处
• 1.6 本章小结
• 2 人体热感觉理论
• 2.1 人体热调节
• 2.1.1 人体热平衡方程
• 2.1.2 对流换热量
• 2.1.3 辐射换热量
• 2.1.4 蒸发换热量
• 2.2 影响人体热感觉的因素
• 2.2.1 空气温度
• 2.2.2 平均辐射温度
• 2.2.3 相对湿度
• 2.2.4 风速
• 2.2.5 新陈代谢
• 2.2.6 服装
• 2.3 典型热环境下人体热反应
• 2.3.1 高温出汗环境
• 2.3.2 低温环境
• 2.4 板房与周围环境的热湿交换
• 2.4.1 外扰因素
• 2.4.2 内扰因素
• 2.5 本章小结
• 3 板房建筑室内热湿环境实测分析
• 3.1 测试目的
• 3.2 测试参数和使用仪器
• 3.2.1 室内外温度和湿度
• 3.2.2 表面温度
• 3.3 夏季灾区板房测试
• 3.3.1 测试时间及对象
• 3.3.2 测试方案
• 3.3.3 测试步骤
• 3.3.4 测试结果分析
• 3.4 建筑工地板房测试
• 3.4.1 测试时间及对象
• 3.4.2 测试结果分析
• 3.4.3 冬季测试结果分析
• 3.5 辐射作用分析
• 3.5.1 太阳辐射
• 3.5.2 夜间冷辐射
• 3.6 本章小结
• 4 板房居民居住环境与健康状况问卷调查
• 4.1 调研背景
• 4.2 调研目的
• 4.3 调研内容
• 4.4 调查问卷的设计与调查方法
• 4.4.1 问卷设计依据
• 4.4.2 问卷设计及内容
• 4.4.3 调查方法
• 4.5 调查范围
• 4.6 调查样本统计
• 4.7 灾区板房区调研情况分析
• 4.7.1 被调查人员的基本情况
• 4.7.2 板房居住人数及人均面积
• 4.7.3 板房区生活设施情况
• 4.7.4 白天灾民在板房内的停留时间
• 4.7.5 板房内存在的主要问题
• 4.7.6 居住环境对精神状态的影响
• 4.7.7 居民饮食和睡眠变化
• 4.7.8 居住环境对患病及就医情况的影响
• 4.7.9 人们最不能忍受的问题
• 4.8 建筑板房区调研情况分析
• 4.8.1 被调查人员的基本情况
• 4.8.2 被调查人员居住板房类别
• 4.8.3 板房内存在的问题和不能忍受的现象
• 4.8.4 板房居民睡眠情况
• 4.8.5 板房环境对居民身体状况和精神状态的影响
• 4.8.6 板房居民简单改善措施
• 4.9 本章小结
• 5 板房建筑室内环境的模拟研究
• 5.1 板房模型的建立
• 5.1.1 网格的划分
• 5.1.2 选择求解器
• 5.1.3 湍流模型
• 5.1.4 辐射模型
• 5.1.5 求解方法
• 5.1.6 求解过程
• 5.2 板房夏季室内热环境模拟研究
• 5.2.1 模型的建立
• 5.2.2 简化假设
• 5.2.3 边界条件
• 5.2.4 封闭板房与敞开板房对比研究
• 5.3 板房冬季室内热环境模拟研究
• 5.3.1 模型建立
• 5.3.2 边界条件
• 5.3.3 有无内热源板房对比研究
• 5.4 本章小结
• 6 板房建筑室内环境的改善措施研究
• 6.1 板房本体改善
• 6.1.1 围护结构
• 6.1.2 板房朝向的选择
• 6.2 夏季改善措施
• 6.2.1 通风
• 6.2.2 遮阳
• 6.2.3 吊顶
• 6.2.4 夜间冷辐射利用
• 6.2.5 下垫面的利用
• 6.3 冬季改善措施
• 6.3.1 内热源
• 6.3.2 减弱夜间冷辐射
• 6.3.3 太阳辐射
• 6.3.4 吊顶
• 6.3.5 其他措施
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 本论文的主要结论
• 7.2 后期工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 灾区板房区夏季居住环境基本状况调查问卷
• B. 灾区板房区居民冬季居住环境基本条件调查问卷
• C. 建筑工地用板房调查问卷
• D. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录