建筑环境学

图书信息

内容简介

本书分为3篇、11章, 包括建筑外环境、建筑室内环境和建筑环境与能源应用三个大的模块。分别介绍了建筑与环境、建筑外环境的组成要素、建筑外环境对室内环境的影响、建筑热湿环境、室内空气环境、建筑力学环境等。

目录

1. 建筑环境学 节选
2. 绪论 建筑环境是人类生存和发展的重要载体，自从建筑出现以后，随着建筑技术的不断进步，人类逐渐告别了恶劣的气候条件对自身生存的严重挑战，大大提高了人类的寿命和生活质量，使人类得以可持续发展。建筑环境与能源应用工程专业的任务是以建筑为主要对象，在充分利用自然能源的基础上，采用人工环境与能源利用工程技术去创造适合人类生活与工作的安全、健康、舒适、节能、环保的建筑环境和满足产品生产与科学实验要求的工艺环境，以及特殊应用领域的人工环境(如地下工程环境、国防工程环境、运载工具内部空间环境等)。本专业所涉及的建筑环境是人工环境(也称为建成环境，Built Environment)的重要组成部分，包括民用建筑环境和工业建筑环境。前者是保障人们居住的安全、健康、舒适、节能和环保；后者是保障生产工艺环境的安全、节能、环保和高效。 1. 建筑环境学的基本概念 建筑环境学是研究各类建筑环境的营造机理、影响因素和创造方法的一门科学，是建筑环境与能源应用工程专业的特色专业基础课，是有别于能源与动力工程等专业的学科代表性课程。建筑环境学的英文名称可以译成“Building Environmental Science”，英国也有类似的教材称为“Environmental Science in Building”，是研究建筑内部环境以及与之密切相关的外部环境的科学。建筑有着悠久的历史，从原始社会人们开始利用穴居、树居以来有上万年的历史，而利用主动技术营造舒适的环境只有近百年的历史。因此建筑环境的营造有很多科学问题需要解决，如室内空气质量问题、病态建筑综合征、建筑中的能源消耗过高问题等相继出现。近年来中国大部分地区出现的雾霾现象，对建筑环境提出更严峻的挑战。建筑环境学的理论和研究内容随着时代的发展需要进一步拓宽和深入。 从建筑学或环境艺术的角度来讲，建筑环境学的概念十分宽泛，环境相对于人而言，环境等于场所，人生活在其中产生了各种各样的环境意识，包括艺术环境、审美环境、空间环境、文化环境、景观环境、心理环境、微观和室内环境、城市环境、水环境、光环境和声环境等。建环专业所指的建筑环境学概念与建筑学专业相比更加关注人在建筑环境中的安全、健康与舒适。 建筑环境学的概念不同于建筑环境工程学，因为前者更加关注建筑环境中的科学原理和共性规律，后者更加注重创造建筑环境所采用的工程方法。 建筑环境学的概念也有别于建筑学专业学习的建筑技术科学(也称为“建筑物理”)，后者主要研究建筑中的热学、光学和声学的一般原理和方法，和建筑环境学有交叉之处，两者也都会涉及建筑物理现象中与自然、气候相关的问题，但是建筑环境学还研究与人的舒适性相关的生理和心理问题以及室内空气质量和建筑环境的健康问题，因为涉及人-建筑-自然环境的相互关系，研究的深度和广度大大增加。建筑技术科学属于建筑学专业的一个研究方向，建筑环境与能源应用工程属于土木工程下属的二级学科，建筑技术主要侧重被动式的建筑环境调控方法，涉及的建筑声、光、热的基础理论相对成熟，而建筑环境与能源应用工程专业主要侧重运用主动的手段，如采暖、制冷、通风、空调、净化等人工环境设备与技术去调控环境。其实随着学科的发展，各专业的交叉和融合越来越明显，被动式的建筑环境调控方法也是目前建环专业的一个研究热点。要想营造良好的建筑环境也离不开材料科学与技术等学科的发展。因此建筑环境学是一门新兴的、处于正在发展中的基础科学，随着学科的发展而不断更新和完善，还需要更多的有志于改善人类建筑环境事业的人们付出艰苦不懈的努力。 2. 建筑环境学的研究内容 由于建筑环境涉及建筑外的大气候环境和微气候环境以及人与建筑的关系、人与气候的关系、建筑和气候的关系、建筑与能源的关系，还涉及人的心理和生理问题，因此建筑环境学是一门典型的交叉科学。由于涉及方方面面的内容，知识点非常多，对于初学者来说未免觉得知识有些零散，感觉抓不到重点。建筑环境学包含的各个组成部分，如建筑热环境、建筑光环境、建筑声环境、建筑空气环境和建筑电磁环境等，虽然各个部分遵循的基础理论有所不同，但是它们又是一个有机的整体，缺一不可。 建筑热环境重点研究建筑与外部环境的传热、建筑内部各组成要素之间的传热以及建筑围护结构的传热，不同地区、不同建筑类型的传热大有不同，这就形成了各种不同的建筑热环境。建筑是适应气候的产物，满足不同气候条件下营造热环境的要求，因此不同地区的建筑材料、建筑构造都有所差异。不同地区的人对热环境的耐受性不同，对室内热环境的参数要求也不同，即使同一地区的人由于性别不同、年龄不同等原因对建筑环境舒适性的体验也不同，这就造成了建筑热环境营造的复杂性。建筑热环境在建筑所有环境中居首要位置，人们首先改善了建筑热环境，夏季抵御炙热的酷暑，冬季抵御彻骨的严寒，这一基本要求满足之后，才能对其他建筑环境提出更高的要求。因此建筑热环境是本书的重点内容之一。 本书分为建筑室外环境、建筑室内环境、建筑环境与能源应用三个模块，每个模块又分为若干章节。建筑环境包括建筑热环境、建筑光环境、建筑声环境、空气质量以及建筑电磁环境、建筑水环境等。由于建筑水环境专门有建筑给水排水专业涉及，因此本书重点介绍前几种建筑环境。人们生活的环境，总受到热、光、声等各种因素的刺激，因此要设法调整控制各种刺激量，如环境温度、湿度、空气流速、日照、采光和噪声等，使这些环境的刺激量处于*佳的范围。 3. 建筑环境的营造方法 建筑环境的营造方法有主动式和被动式两种。建筑物建造完成后，本身已经创造了一个微气候环境，内部环境的调节是靠围护结构的隔热、隔声、天然采光和自然通风等手段实现的，这一系列手段称为被动式建筑环境营造方法。随着人们对建筑环境特性的理解进一步深入，单靠被动式建筑环境调控模式已经不能满足人们的需求，于是出现了供热、制冷空调等主动式调节方式，诞生了建筑环境与能源应用工程专业。建筑环境的控制技术也从简单到复杂、从单一参数过渡到多参数调节。建筑环境控制手段坚持“被动方式优先、主动方式优化”的原则，本专业近年来研究和推广的“绿色建筑”“被动式超低能耗建筑”“近零能耗建筑”等就是这一原则的具体体现。 随着建筑环境科学与技术的发展，建筑环境与能源应用工程专业不但培养能够熟练掌握和应用建筑能耗模拟软件、从被动式到主动式进行建筑能源设计和规划的建筑能源工程师，而且还培养掌握建筑室内和区域环境模拟预测的软件和方法为基础，对包括从建筑室内环境到城市热岛，以及针对建筑对全球环境影响的建筑环境问题进行规划和设计的建筑环境工程师。 4. 建筑环境学的研究型教学方法 建筑环境学的研究方法包括调查研究、实验研究和理论分析方法。对于大量不同的建筑环境现象，需要通过调查研究的方法积累基础数据，通过实验研究验证建筑环境现象的科学性，通过理论分析奠定建筑环境的理论基础，揭示其共性规律。在建筑环境学的学习过程中，不但要仔细阅读教材，对基本概念、基本原理理解掌握，还要采用上述方法动手实践，积极开展研究型的学习。 建议采用贯通式、参与式、研讨式、案例式等“多模式协同”的研究型教学新模式。采用参与式教学模式，学生亲自参与教学全过程，撰写报告并讲解。采用研讨式教学模式。如在讲授热舒适时，采用课堂调查问卷的方式，让学生对自己的热感觉进行投票，然后把投票结果进行分析讨论，和教材上的国际公认的热舒适公式进行对比，这样让学生完全参与到教学活动中，真正对基本概念和理论深入理解和掌握。关于热舒适和热感觉的关系，国际上也有很多学术争论，可以采用课堂辩论的方式，使学生意识到独立思考的重要性，自己应该有所发现、有所创新，从而增强学生的自信心。各种教学模式合理安排、协同发挥研究型教学的作用。教师在课堂上只讲授重要的、新的、学生理解起来有难度的内容，学生自己能看懂的完全交给学生，然后通过提问、随堂测验等方式检查学习效果。如果时间允许，由学生讲解部分内容，提高学生的分析问题能力和表达能力。 传统的课程考核主要依赖于期末考试，往往一卷定成绩，平时作业有时存在抄袭现象，因此成绩并不能真实反映学生的学习状况。为了改变以上情况，建议在期末考核中增加面试环节。面试一般占10～15分，通过面试能了解每一位同学的学习状况，也能增进师生的感情，增加教师和学生的相互沟通和充分了解，改变传统教学中大学教师不了解甚至认不全自己教的学生的情况。平时成绩包括考勤、作业，还包括课堂回答问题、课堂表现、研究型大作业完成情况、PPT的制作、研究报告的撰写情况等，比例达到50%。在期末考试环节，建议进行相应的改革，考试分为两部分，**小时闭卷考试，重点考基本概念和基本原理，但是也大大减少死记硬背题目的比例，取消诸如名词解释等题目，将只需要记忆就能答对的题目控制在30%以内，大部分的题目需要学生真正理解才能答对。第二小时开卷考试，考查学生能否利用学过的基本概念和基本原理解决实际问题，重点考学生是否真正掌握了基础知识。设置需要利用整门课程知识回答的综合题，比较灵活，密切结合实际，没有**的标准答案，学生之间无法相互抄袭。这种研究型考核模式更接近于学生的真实水平，成绩更加客观公正。 课外自学 1. 课外阅读《建筑环境与能源应用工程专业概论》(中国建筑工业出版社，2014年)的第1章“初识专业”和第3章“建筑环境的基本科学概念”。 2. 课外阅读顾孟潮编《钱学森论建筑科学》(中国建筑工业出版社，2014年第2版)，学习领会钱老对山水城市的概念以及对建筑科学发展的论述。