热环境范文10篇

热环境范文篇1

1、半个世纪以来，中国经历的三次崛起

一是时代的政治崛起；

二是邓小平时代的经济崛起；

三是预计在本世纪中叶从一个政治大国向经济大国、从一个地区性的大国向一个全球性的大国的和平崛起。21世纪中国的崛起举世瞩目，去年我国进出口总额1.1548万亿美元，已经成为世界第三贸易大国。

2、历史跨越20多年，中国发生的巨变

从开放前的人均GDP不到100美元，发展到去年的人均GDP达到1270美元，从开放时的GDP只有1473亿美元，发展到去年16494亿美元，增长了11.2倍；进出口总额1978年只有206亿美元，去年达到11548亿美元，增长了56倍；外汇储备1978年只有1.67亿美元，到去年年底，已经达到6099亿美元，增长3652倍，成为世界第二外汇储备大国。

中国之所以享受20多年的繁荣，是因为中国共产党人告别了三个崇拜，一是突破了对的“两个凡是”，告别了个人崇拜；二是告别了对计划的崇拜；三是告别了对所有制的崇拜。

3、为发展营造一个零障碍的环境至关重要

民众是创造财富的主体，企业是市场竞争的主体，政府是营造环境的主体，要更新政府的行政管理理念，要降低企业的行政成本，让企业在一个比较宽松的环境中成长。城市竞争力、地区竞争力的差距在于政府工作的效率以及提供公共服务的差距。制度创新的差距就是城市和地区投资环境的差距。制度创新的核心就是市场化、规范化和法制化。政府服务的核心就是为企业创造好的投资环境，为人才发展提供好的人文环境。所以说，城市竞争力的基础是制度环境，城市竞争力的核心是企业和人才的竞争，城市竞争力的关键是政府转变职能、改善服务。作为一个地区的发展，要升华地区的理念，突破思想观念，创新管理方式，完善服务功能。一个地区要招商引资，项目是生命；环境是基础；服务是中心；特色是灵魂。

4、昆山经济的发展之路

昆山之路实际上是一条解放思想，锐意创新，艰苦奋斗，团结合作之路，又是一条坚持始终以“三个有利于”为标准，自觉实践“三个代表”，与时俱进之路，实际上他的灵魂是一条制度创新，转变职能，优化服务之路。

二、优化发展软环境，引来区域投资热

地区的发展，环境是竞争力和生产力，是一种财富，是吸引外资、发展外向型经济的有力载体，它能够提高地区的知名度和品味，体现现代文明。环境已经成为世界所有国家和地区综合竞争力的重要标志之一。环境可以塑造城市的灵魂，形成城市的特色。目前中国对外开放的竞争演化为开放环境的竞争，谁的环境优、谁的服务好、谁的投资回报率高，就具有更多的发展机遇。

硬环境是基础。经济发展不要以牺牲环境为代价，“有绿水青山才有金山银山”。

软环境是地区的资本，是生存之道、发展之路。软环境是一个系统，包括团结合力的环境，服务优化的环境，人才发挥作用的环境，政府形象的环境。它是一个地区经济发展快慢的决定因素。现在一个地区的发展关键在于政府形象，在于观念更新，在于制度创新，在于优化服务。

1、昆山从80年代以来，在优化服务环境中采取的主要举措

形成对外资企业服务的三个体系：项目审批的一条龙服务体系、项目建设的全方位服务体系、项目开工建成后的经常性服务体系。

成立外商投资企业服务中心。在服务上实现三个转变，即由单项服务变为整体服务，由对项目服务变为社会服务，由被动服务变为主动服务。

成立“马上办”办公室。对棘手难题做到件件有回音，事事有落实，实行首问负责制，二问终结制。

成立外商投资企业协会、外商投诉中心和外商沙龙，为外商提供优质服务。

每年召开隆重的外商为昆山招商引资大会，评出昆山的荣誉市民，给他们荣誉和一定的政治待遇，让他们参政议政，提出好的建议和意见。每年实际到位的引资中有三分之一是通过外商推介而引来的。

规范收费，增加收费透明度。让双方都了解和清楚，切忌实行零收费、乱作为或不作为甚至野蛮执法。

2、在软环境建设上需要把握的几个问题

看一个地区投资环境的好坏主要看两条：一是外来投资者在投资过程中是否感到方便，二是外来投资者能否挣到钱。他们能够感到方便和挣到钱就是好环境。

在优化软环境中，要确立服务理念，服务是第一投资环境，是一个永无止境的概念。服务是一种意识，不是机械的，不是某个领导，而是当地各个部门的服务，要树立和倡导人人都是投资环境的理念，大力营造无处不在、无微不至的服务氛围。

在建设和维护软环境中，要做到“四讲”，即讲规则，比讲承诺更重要；讲信用，比讲信誓更重要；讲服务，比讲优惠更重要；讲效率，比讲笑脸更重要。坚持“三多三不”，即多服务，不收取；多帮助，不添乱；多支持，不刁难。要克服两头热、中间冷和中梗阻的现象，克服不怕大官怕小鬼的现象，克服为了个人和部门利益而不顾全局的现象，克服行政不作为、乱作为的现象。

在优化软环境建设上，要做到六个方面：一是减化行政审批，提高行政效率；二是减少行政收费，降低企业的运营成本；三是规范行政检查，优化企业生产经营的环境；四是密切政企关系，不断改善对企业的服务；五是强化纪律，约束规范各项管理行为；六是加强效能监察，进一步优化软环境。

在招商引资过程，要把引进的项目抓在手，在手的项目抓到位，建设项目抓投产，投产的项目抓增值，关联的项目抓配套。要克服只注重前期，不注重后期协作或服务现象，只把招商当作任务的完成，不注重资金是否到位，经营是否正常，后期工作做不好也会影响投资效果。外资企业良好的发展环境就是对一个地方最好的宣传，通过他们的推介比自己千言万语的宣传效果要好的多。

3、在打造产业链上下硬功夫

软环境的竞争分为三种：低级竞争拼优惠；中级竞争拼环境；高级竞争拼区域主导产业的最低交易成本。产业是经济发展的脊梁，产业链形成的直接好处就是降低在产业链上企业的物流成本，有利于汇集信息资源，有利于所有企业的发展。在各种生产要素流动加速、制造业市场竞争激烈的情况下，客观上形成对产业链的强烈需求。企业如何在市场上挣钱，靠买和卖来实现，可以通过降低产业链上所有企业物流成本，增强企业的市场竞争能力。所以应该在具体规划地方产业发展中，形成龙头企业跟着配套企业走，配套企业跟着龙头企业走，下游企业跟着配套企业走，龙头引配套，配套引龙头的良性循环。有意识地集中同一产业的投资，完善产业链，是创造投资环境的有效途径。产业的配套是比硬政策更重要的一种环境，注意引进行业的领头项目，具有极强的规模支撑效益和产业的联动效益，上一个大项目，带来一批相关的产业，支持一个行业，带动一个产业，扩大利用外资的有效途径。

三、解放思想，更新观念

观念问题对一个地区的发展很重要，改革的本质就是发

展，发展的本质就是创新，创新的本质就是要对现有规则的一种突破，做前人没有做过的事，走前人没有走过的路，在每一个发展的关键时刻，要比别人醒的早、走的快、干的实，体现领先一步、快人一拍、高人一筹的率先理念。解放思想的程度决定着改革开放的力度，改革开放的力度决定经济发展的速度，对待一个地区的发展，观念和认识的落后是最大的落后，观念和认识的突破决定开放的水平，开放的水平决定经济发展的水平，地区之间经济发展的差异，本质上就是开放水平的差异。在市场经济条件下，党员干部要少讲官为本，多讲市场为本、发展为本、以民为本，少想级别，多想发展。城市不论等级，企业不论大小，关键靠实力，实力靠努力，有作为才有地位，地方才能发展，老百姓才能富裕，才能稳固我们的执政基础。

解放思想贯穿于改革开放的整个过程，要想争创新优势，赢得新发展，必须以思想解放为先导，过去每一步的发展都伴随着思想的解放、思想的创新和思想的领先，没有思想的大解放，不可能有改革的大突破、经济的大发展和面貌的大变样，实践不断发展，认识永无止境，思想解放也决不能停滞不前。

四、几点体会

1、坚持十五个“不”，即不争论、不观望、不等待、不看形式看效果、不看过程看结果、不看经验看成果、不浮夸、不浮躁、不内耗、不高调、不反调、不胡调、不招旗、不左不右、不管东西南北风要抓住发展不放松。

热环境范文篇2

对北京88户自然通风居民住宅现场测试了夏季室内干球温度、相对湿度、风速等热环境参数，以问卷方式和ASHRAE的7级热舒适指标调查记录了居民的热感觉，考察了居室热环境改善措施。调查结果表明，自然通风条件下北京普通住宅的热环境基本处于ASHRAE舒适区之外，80％居民可接受的热环境对应的有效温度上限为30℃，对温度的敏感程度与其它地区相近。

关键词：住宅热舒适热环境热感觉

Abstract

Presentsafieldinvestigationinto88non-airconditionedresidentialunitsinBeijing,duringwhichtheindoorthermalenvironmentconditionsweremeasured,thethermalsensevalueoftheoccupantsquestionedandrecorded,andthemethodstoimprovetheindoorthermalconditionsexamined.TheresultsrevealthattheyarecoincidentwithlittleoftheASHRAEcomfortzone,thattheupperlimitoftheeffectivetemperaturecorrespondingtotheacceptedthermalenvironmentbyupto80%oftheoccupantsis30℃,andthattheresponseofthesubjectsinBeijingaresimilartothoseinsomeotherpartsofworld.

Keywords：residence，thermalcomfort，thermalenvironment，thermalsensation

1引言

热舒适是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标。关于人体热舒适和热环境之间关系的研究从本世纪初便开始了。目前，ASHRAE55-1992[1]和ISO7730[2]是世界上普遍采用的评价和预测室内热环境热舒适程度的标准。ASHRAE标准中给出了至少满足80%居住者的舒适区。ISO7730阐述了丹麦工业大学Fanger教授提出的预测人体热感觉指标PMV。与PMV模型相似的还有Gagge教授提出的有效温度指标（ET*）和标准有效温度指标（SET）[3]。这类模型共同的特点是它们变为环境参数不随时间改变，而且批人体看作是外界热刺激的被动接受者。一定的热环境参数对人体的作用，是通过两者之间的热湿交换来影响人体的生理参数，进而产生不同的热感觉。所以，这类模型可以被认为是稳态的和以热平衡方程为基础的。按照这一类模型制定的ASHRAE标准旨营造一种稳态的、至少80%居民能够接受的热环境。

可是，一系列实地测试表明，这类模型并不能准确地预测出人体的热反应[4～7]。人的适应性可以被认为是产生实验室研究和实地测试的结果差异的一个主要原因。这种适应性包括生理的、行为的和最主要是心理上的适应性。文献[8]就曾指出热感觉的评判在很大程度上取决于人员背景和对环境的一处种期望。所在，舒适性研究应该既有实验室的实验，又不能忽略实地的测试分析。

随着人们生活水平的提高，对热舒适的要求也相应提高。北京市居民安装家用空调的人数逐年增加，但随之而来的是较重的经济负担和时常听到的人们对空调环境的抱怨。究竟北京气候区应该采用什么样的空调方式和建筑模式，才能既保证居民的舒适和健康要求，又能尽可能多地节省能源？这正是需要探索的问题，为此，笔者在1998年夏季进行了一次北京市住宅热舒适调查。

2调查目的与方法

2．1本次调标题要解决的主要问题

2．1．1考察北京市普通居民住宅（基本上是没有安装空调的家庭）的热环境情况。

2．1．2调查在这类自然通风建筑内居民的热舒适状况，并将结果与ASHRAE标准和其它研究成果相比较。

2．1．3了解居民在改善居室热环境方面采取的措施。

2．1．4分析数据，用统计分析的办法确定现有热环境条件与居民热反应之间的相互关系。

2．2调查方法

2．2．1住宅的选择

因为本次调查主要想了解在自然通风方式下居民的热舒适情况，所以选择调查的88家住房基本上没有装空调，或虽然有空调，也处于极少开启的状态。在选择这些住房时，主要考虑了房间的楼层、朝向以及自然通风情况。调查了总楼层为2～6层的低层建筑及总楼层为20层的高层住宅；在这两类建筑中，即选择了位于整幢建筑物四个角上的房间，也选择了中部的房间。另外，还照顾到东、西、南、北四个朝向的房间在样本中分布均匀。一半的住宅位于北京市西南部的石景山区，另一半则在清华大学的校园内。住宅外部的绿化程度，也有明显的不同。调查过程中，对受试者的选择尽可能做到男女比例相近。

2．2．2数据的采集

调查是在1998年7月上旬进行的，此时北京进入盛夏不久，而且雨水较多，气候基本上属于温度较高，且比较潮湿的状态。

调查分析两种方式同时进行，一种是对房间物理参数的测量，包括空气温度、相对湿度和空气流动速度。所用的测量仪器是干湿球温度计和热线风速仪。另一种是问卷的形式，内容包括：①基本的背景情况，如年龄、性别，在北京居住的时间，办公室是否有空调等；②调查时刻居民的热感觉，以及对此时环境的风速、空气清新程度和潮湿状况的主观评价。热感觉投票值采用ASHRAE的7级指标表示（-3冷，-2凉，-1凉爽，0不冷不热的中性状态，+1有点热，+2热，+3很热）；③通常采用的改善室内热环境的适应性措施，包括遮阳、风扇等有关改变房间物理参数的手段和人员增减衣服、喝饮料等自身的适应性行为。

2．2．3调查的步骤

一个调查小组通常由3人组成。在征得住房主人同间的情况下，进行20～30min的调查。其中一个人负责测量环境参数，另一个人负责对整个居室的建筑特性进行测绘，最后一个人则进行问卷的询问和填写的工作。

2．2．4舒适性指标的计算

在调查过程中，详细记录了受试者当时的衣着情况，以及坐椅的形式（是硬椅还是沙发，是否铺有凉席等）。按照ASHRAE55-1992标准，计算出受试者所穿服装的热阻值，以单位clo①表示（1clo=0.155℃·m2/W）。目前在热舒适研究领域，有文章讨论椅子对坐姿受试者的服装热阻的作用[9]，本文参考它们的研究结果，考虑不同坐椅对服装热阻的影响，对热阻值进行了修正。

新陈代谢率无法直接测量出来。因为整个调查过程历时至少20min，在这段时间内，受试者通常是坐着仔细看介绍材料和回答问题，所以把新陈代谢定为1.2met②,这是坐姿轻微活动者所具有的新陈代谢水平。

采用Gagge的人体二节点模型[3]，编写程序，以现场测量的物理量、服装热阻和新陈代谢率为输入量，计算有效温度ET*和PMV指标。

二节点模型反人体分成两个同心的圆柱体，分别代表人体的核心层和皮肤层，它们的热平衡方程式分别为：

(1)

(2)

式中Mcr，Msk为单位体表面的核心层质量和皮肤层质量；ccr，csk为核心层及皮肤层平均比热容；Tcr，Tsk为为核心层及皮肤层温度；t为时间；M为单位体表面新陈代谢率；Msh为单位体表面积寒战调节产热量；W为单位体表面积对外所做的机械功；Qre为单位体表面积呼吸热损失；Qdr为单位体表面积与环境间的显热换热量；Qev为单位体表面积与环境间的潜热换热量；K为核心层与皮肤间的导热系数；mbl为核心层与皮肤层间的血流量；cp,bl为血液比热容。

有效温度ET*是一个等效的干球温度量，如果在环境温度ET*，平均辐射温度与环境温度相同，相对湿度50%的等温假想热环境中，人体的皮肤湿度和通过皮肤的换热量与真实环境下的值相同，那么就可以用ET*来表示这一真实环境的温度。换句话说，ET*值把真实环境下的空气温度、相对湿度和平均辐射温度规整为一个温度参数，使具有不同空气温度、相对湿度和平均辐射温度的环境能用一个ET*值相互比较。PMV指标是Fanger提出的预测平均热感觉投票值。

3调查结果

3．1人员背景

表1表示了此次被调查人员的基本情况，平均年龄为49.2岁，在北京平均居住时间为36.5年，说明大多数被调查者已经完全适应了北京的气候。77%的被调查者办公室没有空调，基本上不生活在空调环境中。

表1被调查人员背景的统计归纳样本数目88

性别

男57%

女43%

年龄/岁

平均值49．2

标准偏差16．9

最大值82

最小值16

在北京居住的时间/年

平均值36．5

标准偏差19

最大值76

最小值1

办公室有空调的人数的比例23%

办公室无空调的人数的比例77%

3．2室内气候及服装热阻

对测量得到的室内气候参数和服装热阻值进行统计分析的结果见表2。可以看出ET*值位于26.6℃到32.8℃之间，相对湿度在53%到88%之间。对照ASHRAE55-92中舒适区要求，ET*值应在23℃到26℃之间，相对湿度小于60%，可以看出夏季北京自然通风形式下的普通住宅的热环境基本上都在ASHRAE舒适区之外。

表2室内物理参数及服装热阻的统计归纳

平均值标准偏差最大值最小值

空气温度/℃28.61.163126

相对湿度/％77.46.78853

空气流速/m/s0.180.251.50.02

ET*/℃30.31.4932.826.6

服装热阻/clo0.310.080.50.15

图1表示了实测得到的室内空气温度、风速、服装热阻和计算得到ET*值的分布频率。温度测量中，29℃室温出现的频率最高，占样本总数的23.5%。由于空气的平均相对湿度大于50%，所以计算得到ET*值比测量的空气温度要大，而且它的分布也较测量值均匀。ET*为31.5℃时的情况最多，占样本数的16.5%。在风速的分布情况中，0.1m/s的风速为最多，占48.2%；样本总数的91%风速小于0.5m/s。服装热阻的平均值为0.31clo,频率最大值出现在0.4clo，为28.2%，可以看出，夏季北京市居民在家中的普遍着衣量不大。

图1实测空气温度、风速、服装热阻和计算有效温度

3．3热感觉

选取风速小于0.2m/s的工况（占总样本的75%），分别回归出实测的热感觉值TSV随空气温度Ta和ET*变化的曲线，曲线方程分别为：

TSV=-7.950+0.298ET*(R=0.925)(3)

TSV=-8.068+0.319Ta(R=0.963)(4)

R为相关系数。

从这两个回归方程中，我们就可以得到当TSV=0时，ET*和Ta分别为26.7℃和25.3℃，其物理意义是热中性状态所对应的温度。

关于热环境的可接受率，通常的研究方法有两种。一种是直接法，即在热舒适问卷中让受试者明确判断对此环境是否可以接受。另一种则是间接法，即按照惯例，当受试者的投票值在-1到+1之间时，认为他们对此时的热环境能够接受。ASHRAE标准就是要寻求至少80%的居民可接受的热环境。这里的可接受率和Fanger提出的PPD（预测不满意率）有些许差别。图2表示了本次调查中得到的随ET*的增加，可接受率的变化规律。以80%界定，可以得以北京市自然通风建筑中居民可接受的热环境温度上限大约在30℃（以ET*表示）。

图2可接受率随有效温度(ET*)的变化

3．4风速的主观评价

调查中，测得平均风速值为0.18m/s。问卷中受试者对空气流动速度的评价，47%认为知中，43%认为小，其余10%认为太小，没有人认为风速偏大。曾经试图寻找空气清新程度和潮湿程度与风速的关系，但没有得到可靠的关系式。

3．5适应性手段

在人与环境的相互关系中，人不仅仅是环境物理参数刺激的被动接受者，同时也是积极的适应者，。调查过程中发现，至少85%的居民对居室热环境有不同程度的调节行为，包括用窗帘或外遮阳罩来挡射入室内的阳光，用开并门窗或用电扇来调节室内的空气流速；自身对热环境的调节行为有空舒适简便的家居服装、喝饮料、洗澡等等。这些适应性手段无疑增加了人们的舒适感，提高了他们对环境的满意程度。调查发现，90%的住房有电扇，其中31.6%的居民认为他们对电扇的使用频率为常开，16.5%的居民认为是常关，其余认为使用频率为30%到80%不等。对于喝饮料，47.4%的人喜欢喝热的至少是温的饮料，如热茶或凉开水，46.1%的人喜欢喝冷饮，只有6.5%的人不喜欢喝任何饮料。NickBake[10]等人的研究发现，754次观测中，喝冷饮的出现次数是308次，只有12次是喝热饮。从中我们可能明显地看出中国人与西方人在生活习惯上的不同，这必然会对热感觉产生影响。

4讨论

4．1实测的热感觉值PMV的比较

将实测的热舒适参数空气温度、相对湿度、风速、新陈代谢率和服装热阻（这里由于测量设备有限，无法在短时间内测出平均辐射温度值，假设它与空气温度相等）代入程序，计算得到PMV值，并把它们与实际测得的热感觉值画在同一张图上，见图3。横纵坐标都是量化的热感觉值。从图中可以看出，实测的热感觉值TSV普遍低于PMV值，这说明所调查的人群对热的承受能力要高些。

图3热感觉实测值与PMV计算值的比较

4．2与其它调研结果的比较

关于热舒适的实地调研，在世界各地有许多研究者都曾进行过，他们的结果给我们提供了极好的对比机会。另外，笔者认为以ET*为变量比以空气温度或操作温度为变量要好，它能更准确地体现热环境的热湿交换特性。

Bush[11]对泰国曼谷夏季自然通风建筑的研究发现，热感觉投票值（TSV）随ET*变化曲线的斜率为0.234/℃，Schiller[12]对洛杉矶的研究发现，同样也以ET*为变量，TSV变化曲线的斜率为0.318/℃，这一结果与本文的0.298/℃极为相近。此斜率表示人们的热感觉对温度变化的敏感程度与其他地区的居民相似。

热中性状态下对应的温度，研究成果见表3[13]。本文得出的北京夏季自然通风建筑中居民的热中性温度（Ta和ET*）分别为25.3℃和26.7℃，与布里斯班地区的结果相近。

表3实地热舒适实验：热中性状态下对应的温度地域及气候热环境控制手段热中性状态下对应的空气干球温度/℃

墨尔本－夏季自然通风21.8

布里斯班-夏季自然通风25.6

泰国－夏季自然通风28.5/27.4(ET*)

新加坡－夏季自然通风28.5

4．3适应性的问题

如前所述，调查析室内工况基本上处于ASHRAE舒适区以外，但结果表明，北京无空调家庭居民的热中性温度为26.7℃（以ET*表示），而且直到ET*为30℃，仍有80%的居民感到环境可以接受。究其原因，笔者认为一方面是由于居民在家中的着衣量较少（平均服装热阻为0.31clo），而且室内风速较空调环境的风速要大，另一方面也与居民的生理适应性和对环境的心理期望有关。被调查者在北京居住的时间平均在30年以上，绝大部分人已经适应了夏季的炎热气候，对热有一定的承受能力，而且由于家中没有空调，从心理上就已经对室内较高的温度有所准备，同时，在热不适时可以采取一些适应性手段来改善热感觉。从心理学角度上看，当人们能够对引起不快的因素加以控制时，不快的程度将会减弱。另外，在调查发现，空调带来的经济负担、对环境的关注和喜欢自然环境的心理都增加了无空调住户对热的环境的适应性。

5结论

5．1由于夏季室外气温较高，室内热状况普遍偏热，以ET*表示，平均温度为30.3℃；但自然通风建筑中的居室对室内的较高温度有较强的承受能力。

5．2风扇是这类建筑居民改善不适的主要手段，90%的家庭备有风扇，且有31.6%的家庭认为风扇的使用频率为常开。另外，居民普遍能有意识地以多种适应性行为来改善自身的热感觉。

5．3热感觉随ET*的变化曲线的斜率是0.298/℃，与其它地区自然通风建筑中的居民对温度的敏感程度相似。

5．4居民的热中性温度以ET*表示为26.7℃，测量得到可接受的热环境温度上限大约在30℃（以ET*表示）。

5．5在预测人体热感觉时，应该考虑建筑环境、生活习惯、经济条件和对环境的可调节程度等因素的影响。ASHRAE标准55-92规定的夏季舒适区对本次调查的北京气候区自然通风建筑来说，显得有些狭窄了。

6参考文献

1ASHRAE.ANSI/ASHRAE55-1992,Thermalenvironmentalconditionsforhumanoccupancy.Atlanta:AmericansocietyofHeating,RefrigeratingandAirConditioningEngineers,Inc.1992.

2ISO.InternationalStandard7730,Moderatethermalenvironments-determinationofthePMVandPPDindicesandspecificationoftheconditionsforthermalcomfort.Geneva:InternationalStandardsOrganization.1984.

3GaggeAP.Astandardpredictiveindexofhumanresponsetothethermalenvironment.ASHRAETrans,1986,92(2):709-731.

4HumphreysMA.Fieldstudiesofthermalcomfortcomparedandapplied.BuildingServicesEngineer.1996,44:5-27.

5deDearRJandAAuliciems.ValidationofthepredictedmeanvotemodelofthermalcomfortinsixAustralianfieldstudies.ASHRAETrans,1985,91(1):452-468.

6SchillerGE.Acomparisonofmeasuredandpredictedcomfortinofficebuildings.ASHRAETrans,1990,96(1):609-622.

7deDearRJandMEFountain.Fieldexperimentsonoccupantcomfortandofficethermalenvironmentsinahot-comfortinofficebuildings.ASHRAETrans,1990,96(1):609-622.

8McIntyreDA.Indoorclimate.London:AppliedSciencePublishersLtd.1980.

9McCulloughE,BWOlesen.Thermalinsulationprovidedbychairs.ASHRAETrans,1994,100(1):795-802.

10BakerN.Thermalcomfortforfree-runningbuildings.EnergyandBuildings,1996,23:175-182.

11BuschJF.Ataleoftwopopulations:thermalcomfortinair-conditionedandnaturallyventilatedofficesinThailand.EnergyandBuildings,1992,18:235-249.

热环境范文篇3

关键词：数值模拟实验验证变参数模拟

0.引言

随着计算机的大容量化和高速度化以及计算流体力学的发展，在室内热环境方面，特别是大空间建筑室内热环境设计中已逐渐普及采用CFD来解决室内气流组织、热环境等问题的研究[1]，从而使室内热环境特性研究及其全面评价成为可能。

本文应用软件Airpak，利用第三类边界条件对某实验室室内热环境进行数值模拟，并通过实验予以验证，进而利用数值模拟对室内热环境特性进行分析。

1.环境实验室简介

如图1所示，环境实验室内尺寸为4.9m×3.5m×2.5m，墙体均采用保温材料。气流组织采用顶送下回，送风口尺寸为16cm×69cm，距东墙中侧设有一30cm×30cm的回风口。室内东西墙附近各有一个散热器，图1中Z向为北向。

2.数值模拟计算与结果

2.1物理模型及数学模拟概况

模拟用物理模型如图1所示，其墙体传热系数为0.383W/(K×m2)，墙外侧温度28℃。送风速度为2.35m/s，送风温度17.8℃，靠近东、西墙处的散热器散热量分别为840W、2410W，且室内日光灯关闭。

数值模拟用数学模型为K-ε紊流模型，利用第三类边界条件对房间进行热环境模拟。对送、回风口及回风管处、散热器等采用了网格加密的处理，总网格数18655个。

2.2数值模拟结果

2.2.1温度场分布

如图2（a）、（b）所示，沿着风口自上而下，温度逐渐变化。近风口处等温线密集，温度分布存在明显的扩散现象。在图2（a）中，由于右侧存在一个散热器，导致了两边温度分布并不对称。在图2（b）中，水平方向温度梯度明显变小，存在衰减现象，回风口处等温线相对稀疏，房间居住域温度变化相对缓慢。图2（c）为南墙表面的温度分布，从图中可以看出，墙面自下而上温度逐渐升高，离风口较远处的温度相对较高，等温线较密集。图中所标数字单位均为℃。

2.2.2速度场的分布

图3为室内速度场模拟结果。模拟结果表明，射流断面速度从射流中心开始逐渐向边界衰减并沿射程有所变化，导致流量沿程增加，射流直径略有增大。回风口的气流近似于流体力学中所述的汇流。离开汇点距离越大，流速衰减越大，呈二次方衰减[2]。从图中可以看出，风口下方速度较大，自上而下存在衰减现象。其余区域速度较小。图3（a）中，气流在左右两侧各形成一个较小的涡流。图3（b）中，除送风口与回风口处速度较大，整个房间的速度较小，且分布比较均匀。

3.实验验证

3.1实验布点与测量方法

实验中共布置九个速度测点，在宽度方向上取中间截面布置七个点，两个散热器附近各布置一个测点。空气速度采用万向风速仪，其输出信号通过Fluke采集器进行集中采集。布点位置如图4（a）所示。

采用垂直方向上均匀布点的原则，实验中布置二十个温度测点，采用带防辐射屏蔽罩的T型热电偶进行测试，数据采集通过Anjelun采集器集中采集，每分钟采集一次，布点位置如图4（b）所示。

3.2实验结果与模拟值的对比分析

表1、表2分别为图4（a）、图4（b）各测点实验值。定义系列测定误差为：

其中xs——实测值；

xm——模拟值；

n——测点总数。

计算σ时剔除最大偏差值。经计算，速度系列误差σv=0.15m/s，温度系列误差σt=1.66℃。速度误差相对较大，这是由于在速度均匀区域测点较少，某些点实测值与模拟值相差较大造成的。温度误差相对较小。对比表中的各个数值，说明模拟热环境与实际热环境基本一致，数值模拟结果可靠。

表1速度模拟值与实测值比较测点序号123456789

实测值(m/s)2.131.731.690.110.170.090.70.181.16

模拟值(m/s)2.041.711.350.140.110.160.520.120.08

表2温度的模拟值与实测值测点序号12345678910

实测值（℃）25.225.9925.2618.4920.220.8220.5724.3823.9423.75

模拟值（℃）22.9622.7622.4618.6919.5520.1120.1623.8623.4823.2

测点序号11121314151617181920

实测值（℃）23.7522.8924.322531.4225.1524.1223.0322.9623.35

模拟值（℃）22.8222.1424.6923.5522.6722.4522.3723.7423.226.91

4.室内环境特性模拟

对围护结构传热系数、室外空气温度、以及送风温度、速度等参数进行了变参数模拟。选取在房间中间位置点10和靠近出风口处点5作为观察对象。（参看图4（b））

4.1变送风参数模拟结果

分别设置送风温度14、16、17.8、20、22℃，由图5（a）可知，随着送风温度的增加，点10，5的温度都在增加，室内温度也随之升高，点5温度增加的趋势要高于点10。

分别设置送风速度1.8、2.1、2.35、2.7、3.0m/s，由图5（b）可知，随着送风速度的增加，点5的速度增加趋势略为明显，这是与点5位于风口附近，受送风速度影响较大有关。点10的风速变化并不明显，速度较均匀。

4.2变热工参数的模拟结果

分别设置墙体的传热系数为0.383、2.5、4.5、6.5、8.5W/(K×m2)，其他参数不变，由图6可知，随着传热系数的增加，室内温度略有升高。这是因为随着传热系数的增加，材料的保温性能降低，比较容易受到室外参数的影响，点5影响较小。

5.3变室外温度的模拟结果

分别设置送风温度20、24、28、32和36℃，由图7可知，随着室外温度的升高，点10，5的温度略有增加，室内热环境受室外温度影响较小。

6.结论

采用Airpak软件对某实验室热环境数值模拟，经实验验证结果表明基本吻合，模拟结果可靠。利用经验证后的数值模拟体系进行一些列变参数模拟结果表明，随传热系数增加，室温提高，当传热系数增加到2.5W/(K×m2)以上后，室温影响减弱，这是由于室内热源较大，墙体热工参数影响相对减弱所致。此外室内温度受送风参数影响较大。通过论文研究表明，借助一定的实验，利用数值模拟研究室内热环境是一种比较有效、可靠的研究方法，其研究成果可为空调设计提供参考和指导。

参考书目：

热环境范文篇4

关键词:博物馆；文物热安全度；文物保护；环境控制；低碳节能

1前言

博物馆是一个城市，乃至一个国家的文化符号，承载了丰富的国家历史和文化内涵，作为文物最为主要的储存地之一，做好相应的文物保护工作必然是重中之重［1］。当前保护文物最基本且最有效的途径就是给文物提供一个适宜的保存环境［2］，如温度、相对湿度、风速、光照这些对文物有着重要影响的环境因素就是重点关注对象，通过空调控制手段，可为文物创造出一个非常合适的保存环境，避免文物由于被侵蚀而遭受损害，达到长期保护的目的［3］。但在这个科技发展迅速且能源消耗巨大的社会，对博物馆文物保护和管理的要求也在逐步提高。为此，本文提出了一种可对博物馆文物保护、空调节能进行科学评估的文物热安全度，并以北京市某博物馆的文物展厅为研究对象，对展厅内文物环境与系统耗能进行了分析研究。

2文物热安全度

2．1文物热安全度的提出

现行规范对文物保护环境的控制温度就是文物周围的环境温度，传统的博物馆微环境控制系统也没有考虑到灯光辐射温度和空调系统风速对文物温度的影响，环境温度与文物表面的温度还是存在着较大的差异，以环境温度为空调系统的控制参数对文物保护环境来说并不准确。针对这一问题，本文提出了文物热安全度，可真正反映文物本身温度且以此衡量文物的热安全，它受环境温度、湿度、风速和辐射四种指标对文物温度的综合影响。文物热安全度(Tgw)计算公式和方法与人体体感温度完全相同，具体计算公式如下:Tgw=Taw+Trw+Tuw－Tvw(1)式中，Tgw为文物热安全度(℃);Taw为环境干球温度(℃);Trw为辐射作用对热安全度的修正(℃);Tuw为湿度对热安全度的修正(℃);Tvw为风速对热安全度的修正(℃)，展柜内文物可忽略不计。

2．2文物热安全度的分析

在没有外窗的室内，灯光是重要的环境影响因素之一，其所具备的能量，会产生一定的热辐射反应［4］。如果文物长时间暴露在光的照射之下，室内环境温度可能还处于适宜的范围，但由于热辐射对文物的直接作用，文物表面温度会随之增加或产生波动［5］，这可能会导致文物的热安全度超标或大幅度波动，进而加速文物发生物理或者化学变化，使文物产生变色、氧化等不利的影响。建设部2015年的《博物馆建筑设计规范》［6］46除了在第十章规定了博物馆陈列展览区的室内空气设计计算参数，如:夏季舒适区的温度范围为25～27℃，相对湿度范围为45%～60%外，还明确规定了文物所处环境的温度需控制在16～22℃，相对湿度控制在40%～60%，同时由于温湿度的波动对文物有着很大的破坏，因此温度的波动一般不能超过±1．0℃，相对湿度的波动不超过±5．0%［7］。而规范中的文物环境控制范围即为附加上湿度、辐射、风速对文物温度影响后的文物热安全度的控制范围，且波动须≤±1．0℃。

3测试实验

3．1测试对象

本研究选取北京市某博物馆的文物展厅(见图1)作为研究对象。该展厅共陈列出土文物70余件，建筑面积约809m2，采用中央空调的形式提供适宜的室内环境。

3．2测试内容

测试实验的时间为2021年7月2～4日的上午时间段，实验仪器采用分体式数字温湿度计、热敏式风速风量计和热度指数计，分别测量温度、相对湿度、风速和黑球温度。现场测试根据展厅空间规模和文物布置特点选择展柜周边测点共33个，测量各测点在不同时间段的各项环境参数。本文以代表性时间7月4日的测试结果为例，进行分析研究，其中，室内风速测试数据较小，本文不予研究。

3．3测试结果

3．3．1干、黑球温度测试的结果分析由图2可知，同一时间段展厅内不同测点温度波动范围在±1℃以内，但室内干球温度维持在21．8～22．4℃之间，低于《博物馆建筑设计规范》［6］46的夏季展览区温度设计参数25～27℃，这降低了室内参观人员舒适度，还增加了空调系统的能源消耗。此外，室内黑球温度在22～23．1℃之间波动，大多测点的黑球温度tg均比干球温度taw高，最大差值为1℃，说明灯光作为博物馆内主要的热辐射源对文物热安全度起着非常重要的影响。3．3．2相对湿度测试的结果分析图3是展厅内各测点相对湿度的变化图，该厅内各测点相对湿度波动较为稳定，波动仅在±2．3%之内，远远低于国内外公认的相对湿度±5%波动要求。但相对湿度维持在65．7%～68%之间，超过了《博物馆建筑设计规范》［6］46夏季展览区相对湿度的设计参数45%～60%的上限，湿度太高容易滋生微生物及病虫害，对于书画、卷轴类的文物保存十分不利，而且，一般认为人体最适宜的相对湿度为50%～60%［8］，因此，该文物展厅的相对湿度偏高，对文物安全保护与人员舒适度的影响都是不利的，还有待改善。3．3．3文物热安全度计算的结果分析本研究基于测试展厅内的室内干球温度、黑球温度、相对湿度和风速各参数的值，以确定Taw、Trw、Tuw、Tvw，进而得到文物的热安全度Tgw。图4即为展厅内各测点的文物热安全度分布图，整体文物热安全度处于22．14～23．28℃，不满足文物热安全度的所要求的控制范围16～22℃，且波动值最大为1．14℃，说明该展厅环境的控制对文物保护是不够的。图4展厅热安全度的各测点分布测试期间7月4日，由于该日的黑球温度和室内相对湿度均较高，对热安全度的影响较大，使得环境温度大多处于规范要求的文物环境温度控制范围内，但文物热安全度却超出了该范围。可见，以环境干球温度作为空调控制的基础数据对文物保护是不准确的。而且，展厅内热安全度的波动相较于环境温度更大，忽冷忽热对文物的热胀冷缩和衰变问题的影响也相应较大［9］。

4文物热安全度指标用于智能空调的节能性分析

传统文物环境智能控制方法是以文物周围环境的温湿度参数作为标准，将测得的参数与设定值进行比较，从而智能地调节空调系统机组或设备的运行情况［10］。根据前述研究可知，室内环境中的光照等辐射温度对文物造成的影响不可忽视，将文物热安全度指标用于智能空调控制系统，可实现空调系统对文物安全的高精度调控和节能性运维。研究对展厅内文物周围环境的干球温度、黑球温度、相对湿度和风速进行了连续3．5h的测试，每隔15min测取一组数据。本文以典型的某测点为例，将11个时间点的干球温度、黑球温度和文物热安全度的数据绘制如图5所示。如图5所示，室内测点的文物热安全度均大于干球温度，差值均大于1℃，最大可达1．97℃。据美国国家标准局统计资料表明，如果在夏季温度值上调1℃，将减少9%的能耗［11］，因此，将文物热安全度作为智能空调控制系统的基础数据［12］，本展厅将平均减少约17．73%的能耗。

5结论

结合博物馆环境调控现状及要求，本文以北京市某博物馆的夏季文物展厅环境为研究对象，通过测试实验对比研究了整个展厅在中央智能空调调控下的室内干球温度、相对湿度、文物热安全度，结果表明:(1)当展厅内环境温度处于规范要求的文物保存环境温度需控制范围内时，由于室内灯光等热辐射效应的影响，会出现文物热安全度不满足控制要求的情况，而且环境温度波动较小的时候，文物热安全度未必也小，因此，以环境温度作为智能空调的控制参数是不合理的。而将文物热安全度引入到智能空调中，并作为基础调控参数，一方面，可有效减少空调调控的波动，这不仅有利于文物的高精度保护，避免文物温度的起伏，而且温差调节区间的缩小还可降低能耗。另一方面，文物热安全度较干球温度更高，相当于提高了空调系统的温度设计参数，这将更进一步实现节能降耗的目的。(2)展厅内环境温度较低，不满足《博物馆建筑设计规范》［6］46的夏季展览区温度设计参数的要求。这是因为展厅内人员与文物微环境均由中央空调集中控制，为保证文物安全，室内温度控制较低，但测试结果却是文物保护环境没有得到保证，人体舒适度也降低了，还造成了大量的能源浪费。因此，本文建议博物馆内空调系统应该分区进行控制，展厅内的大环境温湿度应放宽要求，以满足人体舒适度为主，而保证文物安全所需温湿度则靠展柜内加装微环境的恒温恒湿设备来局部调控，这是最行之有效的兼顾文物安全、人员舒适和低碳节能的智能空调控制系统模式［13］。(3)灯光对文物的影响是不可忽视的，长期照射会对光敏文物材料造成褪色、老化等辐照损伤，尤其对字画、染色丝绸、彩绘陶器等颜色非常丰富的光敏性文物损伤巨大，不利文物安全［14］，光源选择要严格遵循博物馆设计的照明标准，尽量减少灯光对文物的辐射强度。(4)展厅内相对湿度波动较小，但是厅内湿度较高依然也是不利于文物安全的，会给文物带来虫、霉、锈蚀等潜在危机。因此，该展厅需要根据实际情况进行降湿处理，将调控的目标值降低至文物安全保存的限值内。本文提出的将文物热安全度应用于博物馆智能空调系统，以保证文物热安全为原则，可在高精度要求下保证文物保护的环境舒适和系统运维的低碳节能，通过测试实验证明该方法具有可行性，值得在博物馆设计中大力推广、借鉴和应用，具有较大的社会、经济效益［15］。

参考文献

［1］张佳敏．信息时代背景下博物馆文物保护措施研究［N］．大同日报，2021－06－04(6)．

［2］徐方圆，解玉林，吴来明．文物保存环境中温湿度研究［J］．文物保护与考古科学，2009，21(S1):69－75．

［3］汪怡珂，罗昔联，陈思宇，等．文物的赋存环境及其预防性保护问题［J］．文物保护与考古科学，2020，32(2):95－102．

［4］宋家慧．关于预防性保护措施在馆藏文物保护中的应用［J］．文物鉴定与鉴赏，2020(15):96－97．

［5］张蕾．影响博物馆文物保护的环境因素及文物预防性保护探讨［J］．文物鉴定与鉴赏，2020(15):132－133．

热环境范文篇5

关键词：地热能；浅层地热能；水热型地热能；干热岩型地热能；建筑环境

随着城市化建设的不断发展，供热供暖、生活热水等能源消耗占整个建筑能耗的50%左右[1]。地热能作为一种绿色环保、可再生的能源，在建筑节能方面具有应用潜力。随着技术的不断发展更新，在一些环境友好城市已经实现对浅层地热能的开发与利用，达到保护环境、提高人们生活水平的效果。对地热资源的合理开发利用已受到各界的重视，对地热能的开采研究已成为当下的研究热点。地热能的能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，并且地热能的储量也非常可观。地层深处的地热能经由高温熔浆、地下水传递到地表附近，然后利用一系列设施设备对被地下水传递到地表的热力进行捕获利用。综合考虑热流体传输方式、温度范围以及开发利用方式等因素，地热资源可分为浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能。

1不同地热能在建筑环境中的概述

1.1浅层地热能的优势与应用

浅层地热能资源指蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中可利用的热能资源。浅层地热能的能量一般储存在距离地表200m深的岩土体、地下水中；有的直接存储在地表水中。浅层地热能温度一般低于25℃，且较为恒定，可用于供暖、供水。由于浅层地热能不产生任何其他污染物，因此是一种清洁环保、安全性高、不易受气温影响、来源稳定可靠的可再生能源。目前对浅层地热能的开发利用方式主要以热泵技术为主，采用地源热泵技术开发浅层地热能。热泵技术进而发展出4个分支技术包括：地下水源地源热泵技术、土壤源地源热泵技术、地表水水源热泵技术和污水水源热泵技术[2]。通过铺设在地下的管道网络以及地表对应设备，可以在冬季寒冷时节为建筑捕获热量，夏季炎热时节为建筑释放热量，从而使建筑物减少对其他能源的依赖，达到提高建筑周遭环境的洁净程度。已有浅层地热能技术被用于现代化建筑中，如浅层地热能与地下结构的协同利用技术，主要应用在桩埋换热器中，此项技术在日本札幌城市大学建筑、南京朗诗国际街区等建筑中都有应用[3]。合肥市绿色节能建筑示范项目中，科学园小区内有720个深入地下的双“U”型地热管，通过管网水循环将恒温地热能输送至各住户内，让室内达到冬暖夏凉的效果。浅层地热能技术的应用为建筑物供给相当一部分的清洁能源，根据中国地质调查局的研究资料显示，我国每年可以开采利用的浅层地热能资源，折合约为7亿吨标准煤[4]。浅层地热能作为一种分布广泛、优势明显的可再生能源，通过热泵技术主要应用于调节室内居住环境，创造舒适的室内温度环境。随着浅层地热能技术的发展，使室内环境达到一种全面舒适的最终效果[5]。

1.2水热型地热能的优势与应用

水热型地热能以蒸汽和液态水为主要载体的地热能源，具有绿色环保、清洁稳定、分布广泛的优势。水热型地热能是对地下深层蒸汽与液态水热能的直接利用，采用的技术也相对简单、经济，提高了水热型地热能开发利用的普遍性。水热型地热能资源的开发利用方式分为两种，一种是通过设备直接抽取位于地下的热水，即“取水”；另一种利用深井换热技术，又可以细分为同轴管换热、深井热交换器换热和对接井换热等技术，即“不取水只取热”[6]。两种技术的应用可在相对较低的成本消耗下，为建筑直接提供生活供水或供暖供冷，例如在天津某小区内的两口地热深井，地热井平均深度约为2800m，每个地热井在一个采暖季的平均换热功率高达725kW，为该小区的建筑供暖提供一定的能源支持。为了保护地下水资源，近年来出台了一系列针对地下水资源地保护政策，强调“既要抽取也要回灌”的地下水资源利用方针，但回灌也不是100%的，鉴于不同的热储形式，回灌效率不同[7]。对于水热型地热能资源开采利用“不取水只取热”的方式，换热效率低于“取水”的方式，发展同轴管换热、深井热交换器换热等能够提高换热效率技术具有重要意义。刘硕[8]等对太原市城区水热型地热能的资源承载力进行研究，科学地评估当地地热能可利用以及开发潜力，为当地建筑环境工程带来收益。

1.3干热岩型地热能的优势与应用

干热岩型地热能是一种新型地热能资源，特指埋深千米、温度较高、有相当规模的开发经济价值热岩体。干热岩型地热能是一种清洁、高效、绿色环保的可再生地热能资源，具有极大的发电与供暖潜力。据有关资料统计，我国陆地3~10km地层深度的干热岩型地热能资源总量，相当于2010年我国能源总消耗量的4400倍。

2建筑环境中地热能的相关应用研究

杨茜[9]等将地热能资源在建筑环境中的开发利用模块化，并在每个模块中细化，涵盖地热能建筑利用的适用范围、设计要点等，给出各个模块的区分界限方便设计。地热能直接利用模块适用于地热水品质较高的场合，而地热能间接利用模块则适用于具有腐蚀性、容易生成矿物质结垢的地热水。由于地热能在建筑环境设计中存在特有的复杂性，光靠简单的混合分析不完全可靠，但将其整理为各个模块，再结合所处地域的自然条件、资源，就可以做到自上而下、逐步求精的效果，极大地提高建筑设计中关于节能减排方面的设计难度。姚燕枫[10]通过对位于天津市滨海新区的供暖热源案例进行分析，为“地热井+水源热泵”供热系统方案提供可行性证明。该供热系统通过地热井以及水源热泵技术，实现对地热能的二次利用，从而提高深层地热能的利用效率。经过计算，“地热井+水源热泵”供热系统提供的热量占所有设备总热负荷的78%，即该供暖系统可以在一个供暖季提供大部分热能，同时整个热源系统在整个试验期运行良好，为建筑提供稳定舒适的供暖温度，并且经过经济性分析，该系统为建筑供暖方面，每年节约800t标准煤，该系统具有向外推广的积极意义。房贤印[11]在建筑节能的理论探讨中开展关于地热供暖设计控制策略的研究。通过对自控策略的运用，加上对地热、水热物性参数的分析，进行节能技术升级改造，例如加入自控阀门等，有效提升地热能的利用效率，也使系统的运行费用下降。地热能在建筑节能中的设计应按照地热供暖系统的独特性能，合理调配相应的控制策略。

3地热能在建筑节能中的创新性研究

Lyu[12]等研究认为，浅层地热能的温度非常适合建筑物外壳与建筑物内部空气的加热与冷却。由此设计一种综合集成系统，通过TRNSYS在北京某办公楼对该集成系统进行模拟仿真，并对集成系统的运行温度及能耗进行分析，最后得出集成系统相较于传统地源热泵，全年运行温度不超过28℃，节能效率提高29%，建筑年累计负荷与二氧化碳排放量更低、热泵容量更小。该综合集成系统提高了渐层地热能的能量利用率，也同时印证该系统具有更大的节能价值与潜在的经济效益。Seyam[13]等在一栋3层住宅建筑设计一套地热能与太阳能的混合能源系统，利用EES软件对系统及建筑进行热力学、电气分析。结果得出在使用该混合能源系统时，可以减少太阳能电池板的使用面积，同时也能达到一定的能量收集率。混合系统与仅使用地源热泵的加热技术的建筑物相比，不论在加热季节还是冷却季节，混合系统的热泵COP均增加近1倍。该混合系统的使用使得化石燃料-丙烷的使用量减少93%左右，极大地提高建筑室内的安全性，增强建筑对生态环境的友好程度。

4结语

热环境范文篇6

关键词：地铁热环境测量方法

1测量背景与目的

地铁具有不同于其他民用建筑设施的热环境特征，其结构复杂，设备繁多，建设资金投入巨大，如何更好的提高地铁工程的经济性已成为行业发展关注的焦点。

作为地铁系统环境控制核心部分的通风空调系统，担负着地铁线路站厅、站台、隧道正常工况的通风、供冷以及事故工况的火灾通风、阻塞通风等功能，在地铁系统中占有重要的位置。地铁系统运行总能耗巨大，其中以通风空调系统的能耗为主要组成部分。为了了解地铁热环境的主要特性参数及空调系统的运行情况，分析车站能耗组成，需要进行实际工程测量。

目前由于地铁工程的复杂性、庞大性，尚无完整、系统、合理的地铁热环境测量方法，因此需要在一定基础的实际测量过程中，总结地铁热环境的特点，分析提炼出简明、合理、适用于工程应用的测量方法，为地铁实际工程的热环境测量提供指导与帮助。

2测量原理与内容

2.1测量原理与模型建立

本文采用四出口地下双层岛式车站作为地铁热环境测量标准站，以夏季空调系统开启工况作为主要测量环境。根据热力学基本定律，地铁标准站能量平衡关系式与气体流量平衡关系式分别如下：

（1.1）*

式中，：通过壁面进入车站的热量；：通过壁面流出车站的热量；

：出入口进风焓值；：出入口出风焓值；

：隧道列车活塞风进风焓值；：隧道列车活塞风出风焓值；

：地铁空调系统送风焓值；：地铁空调系统回排风焓值；

：列车设备发热量；：车站电力设备发热量；

：车站人员发热量；

（1.2）

式中，：出入口进风量；：出入口出风量；

：列车活塞风进风量；：列车活塞风出风量；

：空调系统送风量；：空调系统回排风量；

在实际测量中，地铁车站气体流量平衡关系式具有重要意义，是能量平衡关系式成立必要前提条件，并作为检验实际测量数据准确性的重要依据。

为了进一步详细了解地铁空调系统的运行情况，根据热力学原理，可得到空调系统风量平衡关系式、能量平衡关系式及负荷平衡关系式：

G回排风＋G新风＝G排风＋G送风（1.3）

H回排风＋H新风＝H排风＋H送风＋Q冷机（1.4）

综合地铁标准站能量平衡关系式与空调系统能量平衡关系式，可以得到地铁标准站空调负荷平衡关系式，可作为评价空调系统运行状况的依据。

L空调＝L人员＋L设备＋L列车＋L新风＋L活塞风（1.5）

根据热力学知识，可以将能量平衡关系式中各种形式的能量计算式分别写出：

传热量计算公式为。其中，为壁面传热量，为壁面瞬时热流密度，为壁面传热面积，为计算时间步长。这里规定，取值为正，因此计算出的与均为正值。

空气焓值计算公式为。其中，为流动空气焓值，为空气密度，为流动空气瞬时速度，为计算时间步长，为流动空气过流断面的面积，为空气比焓。比焓又是空气温度与相对湿度的单值函数。

发热量函数关系式为。其中为总发热量，为发热单元数量，为发热单元发热功率，为发热时间。

2.2测量内容

通过对地铁车站热环境进行能量平衡关系式及拓展关系式的理论分析，可以得到地铁热环境测量需要获得的目标参数，主要包括：空气温度、空气湿度、空气流速、过流断面、热流密度、水温度、水流量、固定发热单元（包括设备与人员）发热量等。在不同的测量参数中，又分别包含不同位置、不同对象、不同时间的测量，因此地铁热环境的测量是相当复杂的。

2.3测量仪器

针对地铁热环境测量的主要参数，测量使用的仪器一般有温度计、湿度计、热流板、风速仪、流量计等。为了达到测量的目的和要求，所用仪器必须符合地铁系统热环境特点，便于实际工程应用，否则不能满足工程测量的要求。

3测量方法与优化

3.1传统测量方法的局限

一般的工程测量，根据前期理论分析，确定测量的对象及所需仪器，按照常规测量方法即可获得预期参数。由于地铁系统自身的复杂性及特殊性，传统测量仪器和测量方法在地铁热环境测量中具有很大的局限性，往往不能满足实际测量的需要。

地铁热环境测量的特点主要表现在测量空间大、测点布置分散、测量数据多、参数变化频繁、采集时间长等方面，这就对实际测量中采用的仪器及方法有很高的要求。地铁工程实际测量，测量仪器的布置既不能影响地铁系统正常运行，还需达到采集准确数据的要求。通过多次测量与摸索，不断研究相应测量手段，同时也促进了地铁热环境测量仪器的开发和应用。目前适合地铁热环境测量的仪器需具备以下特点：（1）体积小，便于布置，工作稳定，抗震性能好；（2）记录数据量大，自动采集数据，预设启动时间及采样步长，具有较高的人工智能性；（3）测量精度高，范围大，响应时间短，适合动态测量等。

仪器的改进不能完全满足实际测量的要求，因此测量方法也需要进行必要的优化。这种优化是在多次测量基础上加以总结所得，更适用于实际工程测量，满足准确性要求。除进行一定的优化外，也可以根据实际应用、理论计算、误差允许等方面的要求对数据结果进行合理的简化。

3.2空气温度与湿度的实际测量

空气温度与湿度作为地铁热环境的重要参数，是计算空气焓值不可缺少的部分。测量空气的温度与湿度，可采用热电偶温度自记仪与空气相对湿度自记仪，自动记录地铁全天运行期间的各测点的温度与湿度。地铁系统各部分空气状态各不相同，分为逐时动态（如室外气象参数）与相对稳态（如空调送风参数）。对于动态空气参数可采集记录全天大量数据，对于相对稳态空气参数可在正常工况下进行一定量的数据采集，同时也可在误差允许范围内进行合理的近似与简化。

3.2.1简化站厅及出入口温度、湿度的测量

通过已进行的实际测量发现，一般情况下地铁标准站的各出入口，在全天运行期间，进出空气的状态接近且变化趋势近似，因此可减少出入口温度、湿度测点的数目，以一个出入口的参数测量情况代表其他若干出入口空气的状态。若进一步简化，近似认为站厅空气性质均一，各个出入口对应的室外气象参数一致，则可以认为由各出入口进入的空气状态即为室外气象参数，由各出入口流出的空气状态即为站厅空气参数。图3-1为实际测量获得的某地铁站三个出入口的空气温度逐时曲线（夏季，午后雨），变化趋势一致，测量值近似相等；图3-2为同一车站当天站台、站厅实际测量结果曲线，可近似认为在空调季为稳定状态。

当实际工程中各出入口土建结构不同，站厅、出入口温度分布差异较大时，应布置不同的温度、湿度测点，保证测量的准确性。

3.2.2简化站台及列车活塞风温度、湿度的测量

通过已进行的实际测量发现，区间隧道内的空气参数在地铁全天运行期间较为稳定，由列车周期运动影响而产生的波动幅度较小，一般温度波动在0.5℃，湿度波动在15％。列车在进站前刹车电阻已启动，活塞风会吸收一部分热量，引起站端隧道口位置空气温度随列车运行呈周期性变化较为明显。列车在站台停靠后，由于轨底排风系统的作用，刹车电阻剩余发热量虽全部释放，但仅引起站台轨道两侧空气温度随列车运行呈周期变化（见图3-7、图3-8），而站台空间的空气状态由空调系统决定。在正常工况下，可近似认为站台空间的温度参数相对稳定（见图3-2）。图3-3为实际测量获得的隧道区间空气与壁面温度随列车周期运行的变化情况，图3-4为站端隧道口位置空气温度逐时曲线。

图3-3地铁隧道区间某测点位置壁面与空气温度测量曲线图3-4地铁站端上、下游隧道口位置空气温度测量曲线

3.2.3简化空调系统温度、湿度的测量

通过理论分析与实际情况相结合，将空调系统设备使用发热量记入车站设备发热量，因此不考虑风机温升对空气的影响，因此空调系统中的空气温度、湿度测量不必全部测出送风、回风、排风、新风的参数。新风参数使用室外气象参数即可，回风参数与排风参数一致，但需区分站台回排风与站厅回排风。空调系统全天正常运行时送风参数应保持不变，站厅、站台的回排风会有一定的波动。实际测量情况见图3-5、图3-6。

图3-5某地铁站空调系统新风参数测量曲线图3-6某地铁站空调系统送风、站厅回排风、站台回排风温度测量曲线

3.2.4简化壁面传热的测量

为了分析车站与边界壁面的热交换情况，以及分析列车停靠站台时刹车电阻发热量进入车站系统的具体情况，需要对站台轨道两侧壁面的热流密度进行测量。使用热流密度板必须与壁面紧密接触，但地铁列车运行时产生振动较大，易使热流密度板脱落，增加了实际测量的难度。因此可将壁面与空气间热交换的测量方法做出修改，通过测量壁面温度、空气温度及空气综合温度，分别获得壁面与空气间对流换热量和辐射换热量。

通过已进行的实际测量发现，空调正常运行的地铁标准站，边界壁面温度保持稳定，波动幅度很小，若认为站台空气性质均一，则车站通过壁面进行稳态热交换。由于列车的运行，刹车电阻发热量一部分由隧道活塞风吸收，其余发热量均在列车停靠站台时释放。这部分释放的热量，一部分由车站轨底排风系统排出，一部分通过空气与壁面进行周期性热交换。因此，车站壁面与空气的动态热交换主要集中于轨道两侧下部，尤其是列车停站时刹车电阻箱位置对应的壁面附近为主要动态热交换区域（见图3-11）。测量结果显示，站台轨道两侧空气的温度波动幅度较大，充分反映出空气瞬时能量变化的剧烈程度；但轨道两侧壁面由于热工性质的差异，温度波动幅度较之空气显得很小，且具有一定的迟滞现象（见图3-7、图3-8）。

为在实际测量获得站台轨道两侧由列车刹车电阻箱放热引起的壁面与空气热交换情况，需在至少包括一节完整列车长度停车位置范围内，沿长度方向布置温度与湿度测点（见图3-9、图3-10），沿高度方向只需重点考虑下部壁面与空气的测点布置（见图3-11、图3-12），其余未测车厢段壁面与空气传热情况与测量位置车厢具有相似的变化规律。

图3-7站台轨道内侧某测点A位置壁面与空气温度测量曲线图3-8站台轨道内侧某测点B位置壁面与空气温度测量曲线

图3-9某时刻（12：12）站台轨道外侧下部壁面

与空气温度水平分布测量曲线图3-10站台轨道外侧下部某测点D

（图3-11中11测点）壁面与空气温度测量曲线

图3-11站台轨道外侧某测点C位置壁面温度垂直分布测量曲线图3-12站台轨道外侧某测点C位置空气温度垂直分布测量曲线

3.3空气流速的实际测量

地铁系统中风速的测量所用方法为使用热线风速自记仪记录地铁运行周期中某选定过流断面内一点或若干点处的瞬时风速，进而获得通过该断面的风量参数。实际测量过程中根据被测风速的三种特点，测量方法稍有不同，便于在工程中简单易行地实现测量。

3.3.1单向稳态空气流速的测量

地铁空调系统正常运行时，风机风量、风阀开启状态固定，各管道流量基本不变，空气流动近似为单向稳态流动。实际测量中可不使用风速自记仪记录全天逐时运行数据，而使用转轮、转杯等手持式测量仪器测量空调系统正常运行时各相应管道断面、风口等的风速。具体测量步骤见图3-13，测量情况见图3-14。

图3-13不同断面测量风速方法示意图图3-14车站空调系统某风口风速测量曲线

3.3.2单向动态空气流速的测量：

根据Stess模拟、CFD模拟及实际测量结果，当一列地铁列车进入地铁标准站时，活塞风由上游隧道进入车站，并由下游隧道流出车站，而同时引起站台内部空气由异侧线路隧道流出车站的风量较小，因此可认为列车活塞风在车站四条隧道内为单向动态流动，即车站四条隧道的活塞风方向与列车运行方向一致。在地铁标准站活塞风测量过程中，选择无变径、无弯头、接近车站的区间隧道断面作为测量断面，将风速自记仪布置于隧道壁面，并保证测头距壁面0.8米以上，且不可超过车辆限界。由于列车运行会产生较大的振动，风速自记仪必须放置牢固，必要时可布置备用风速自记仪，测量情况见图3-15。

图3-15列车活塞风测量逐时风速曲线图3-16某地铁站两出入口风速测量曲线

3.3.3双向动态空气流速的测量

地铁车站气流情况中，出入口空气流动为典型的双向动态流动。测量时除了记录逐时风速值外，还需区分测量风速的流动方向。在实际测量过程中，需获得列车运行一个以上完整周期时出入口进出风的风速，根据不同时段发车对数可计算该时段通过车站出入口进出风的总量。由于车站土建结构不同，会影响各出入口空气流速大小、流动方向，因此一般情况下需测量每个出入口的气流参数。实际测量情况见图3-16。

此外实际工程中出现的侧式站台、单洞双线、迂回风道、活塞风井等形式，若需测量这些地铁结构中的气流情况，一般都作为双向动态流动进行处理。

3.4统计参数的实际测量

3.4.1人员参数的测量

车站人员分为固定人员（包括车站工作人员、商业服务业人员等）与流动人员（主要为地铁乘客）。固定人员的数量全天逐时基本保持稳定，发热量计算参考静坐（或站立）售货状态下人体新陈代谢率，平均停留时间按工作时间计算；流动人员的数量全天逐时变化，高峰时段数量较大，发热量计算参考行走（或站立）状态下人体新陈代谢率，在车站的平均停留时间一般按照4分钟计算。

3.4.2车站设备参数的测量

车站各种电力设备，如电梯、检票机、照明等的使用时间、数量、发热情况可根据统计或运行记录获得。

3.4.3列车设备参数的测量

列车主要发热设备为刹车电阻、列车空调冷凝器及其他附属电力系统，列车设备的使用时间、数量、发热情况可根据统计或运行记录获得。

3.5实际测量的辅助手段

通过一系列的测量方法，针对不同目标参数进行测点选择、仪器布置、数据采集，就可以获得较为翔实准确的测量结果。但常规测量方法在改进优化的基础上也不能全部满足测量分析需要，因此需要采用其他特殊方法或相关模拟软件作为必要的辅助手段。

例如，为验证空调系统负荷平衡关系式，必须计算列车活塞风进入站台部分的负荷，但这部分负荷不能直接从活塞风进出风的温度、湿度、风速等测量值求得。可在计算中引入“掺混系数”理论，通过示踪气体实验或CFD模拟可得到较为准确的结果，解决列车活塞风负荷对车站空调系统影响的问题。

又如，对于地铁系统设计时非正常工况（如阻塞、火灾等）的验证目前采用实际测量方法的条件还不成熟，可通过Stess进行模拟计算获得相关工况的结果作为参考数据。

4测量结论与意义

通过理论分析建立的地铁热环境能量平衡关系式、地铁风量平衡关系式、地铁空调系统负荷平衡关系式，不仅为检验测量方法是否合理提供了依据，也为深入分析研究地铁热环境特性、空调系统运行状况、优化系统设计与运行管理、评价地铁空调系统能源利用经济性等方面提供了翔实的数据基础，具有重要的实际意义与指导作用。

通过对地铁热环境的实际测量，了解地铁热环境的特点，发现测量过程中存在的问题，不仅促进了相关测量仪器的研发与应用，更重要的是总结出一种较为准确实用、系统完整的地铁热环境实际测量方法，并通过对测量方法的优化与简化，拓展了地铁热环境测量的普遍性及应用性。

本文论述的地铁热环境测量方法，经过不同地铁工程的数次实际测量，基本满足工程要求，获得了预期的数据结果。在不同的实际测量过程中，应根据不同的被测对象、不同的工程条件、不同的目标参数，对常规测量方法做出必要的修改及优化，使之符合当前测量的要求，达到工程测量的目的。

参考文献

热环境范文篇7

关键词：超市热环境热舒适现场测试

随着人们生活水平的提高，人们越来越关注建筑内热环境的舒适性问题。目前已有人对住宅建筑[1~5]、办公建筑[6，7]、体育馆建筑[8，9]的室内热环境进行了现场研究。随着许多大型超市连锁店应运而生，其室内热环境究竟如何呢？笔者尚未见有关报道。哈尔滨市某大型超市于2003年正式投入使用，为了了解其室内热环境状况，笔者于2003年7月对该超市室内热环境进行了现场测试。

1建筑及空调系统概况

该超市地上两层为卖场、地下一层为车库。本次测试对象为地上一层和地上二层，这两层采用全空气集中空调系统，空调机组分区设置，末端采用百叶风口侧送风。制冷机房设于地下室，共有2台离心式冷水机组，每台额定制冷量为1758KW。测试期间只开一台冷水机组，且在80%负荷状态下运行。平时冷水机组的运行调节是根据室外天气情况由人工设定机组的开启时间、运行台数，而冷水机组则根据室外气象资料自动设定其运行负荷。

2现场实测方法

2.1测点布置

笔者于2003年7月6日至7月9日用便携式数字温度计对室内温度进行了实地调查与预测，发现不同区域温度差别较大，如一层冷柜区域附近温度较低，二层天窗下部区域温度较高，其他区域温度差别不大，为了准确反映超室内热环境状况，正式测试时按照不同区域的温度分布情况共布置了18个测点，其中一层冷柜区布置1个测点，二层天窗区（共2个天窗）布置2个测点，分别代表最冷区温度和最热区温度，其余区域范围较大，均匀布置15个测点。

2.2数据采集

在2003年7月13日至7月30日，也就是今年夏天最热的一段时间，对该超市的室内热环境及室外气象参数进行了现场测试。

2.2.1室外环境参数测量

室外温度采用CTMC-B型微机温度测控仪测量，每15秒钟采集一次室外干球温度和湿球温度。室外风速、风向采用旋杯式风速仪测量，一天测量4~5次。

2.2.2室内环境参数测量

⑴测试仪器

采用丹麦进口的室内气候分析仪，其中空气温度传感器采用带有防辐射屏蔽的铂电阻，当空气温度ta=5～40℃时，其精度为0.2℃；相对湿度传感器为露点传感器，当ta–td<10℃时（td为露点温度），其精度为0.5℃；风速传感器基于恒温式热线风速仪的原理，在风速为0.05～1.0m/s范围内，其精度为0.05m/s；辐射温度传感器采用两个半球包裹的平面黑体感温元件，当-15℃≤tr-ta≤15℃时（tr为辐射温度），其精度为0.5℃。

⑵测点选择

在上述各测点距地面垂直高度为0.1m、1.1m和1.7m三个测点上（分别代表站姿的顾客的脚踝、腰部和头部高度）分别测试空气温度和风速，在距地面垂直高度为1.1m的测点上测试空气相对湿度、水蒸气分压力、露点温度、平均辐射温度、围护结构表面温度。

3测试结果与分析

3.1室外环境参数

图1是7月14日室外空气干、湿球温度变化曲线。其中16:20干球温度最高，为30.6℃，21:50干球温度最低，为21.3℃；湿球温度最高值出现在下午16:20，为30.4℃，湿球温度最低值出现在21:50，为20.6℃。7月14日室外风向、风速见表1。

图1室外空气干、湿球温度变化曲线

表1室外风向、风速表时间

8:30

10:30

13:30

15:30

18:30

风速m/s

0.7

0.5

0.8

1.2

1.0

风向

西南

西南

西南

西南

西南

3.2室内环境参数

经过测试发现，除了最冷区域（测点14）和最热区域的测点（测点23、28）外，其余各区域环境参数均处于热舒适范围内。由于受篇幅所限，本文只给出了室外气温最高的一天7月14日下午室内18个测点的空气温度、相对湿度、空气流速、平均辐射温度和垂直空气温差的测试结果，见图2~图6。图中21点表示二层第一个测点，11点表示一层第一个测点，其余依此类推。

图2空气温度测试结果图3相对湿度测试结果

图4空气流速测试结果图5平均辐射温度测试结果

图61.1m和0.1m垂直空气温差

对图2~图6进行分析，可得到以下结论：

⑴测点14（冷柜区）温度为19.0℃（图2），由于夏季顾客购物时着装较少，对照ISO7730标准[10]中规定的夏季热舒适温度为23~26℃的范围，该温度偏低；而测点23（天窗下部）温度为26.7℃，也超出了夏季热舒适温度的上限值。其余测点温度皆满足热舒适标准要求。

⑵相对湿度为47%~57%（图3），满足夏季热舒适要求。

⑶测点28（天窗下部）的空气流速最大，为0.32m/s（图4），超出了夏季热舒适标准规定的空气流速不大于0.25m/s的范围，而其余各测点的空气流速为0.14~0.24m/s，满足夏季热舒适要求。

⑷因为天窗下部受到太阳辐射影响较大，测点23和28的平均辐射温度最高，分别为33.5℃和32.8℃（图5）；而冷柜区域的测点14因为受到冷柜冷辐射的影响，其平均辐射温度最低，为20.7℃。

⑸1.1m与0.1m处的垂直空气温差小于1.4℃（图6），ISO7730标准[10]中规定：1.1m与0.1m处的垂直空气温差小于3℃，故满足夏季热舒适标准要求。

4热舒适性评价

20世纪70年代初丹麦Fanger教授提出了预测平均投票数PMV（PredictedMeanVote）指标和预测不满意百分数PPD（PredictedPercentageofDissatisfied）指标，已被编入ISO7730标准[10]，PMV-PPD计算公式见文献[10~12]。

ISO7730标准推荐以PPD≤10%作为设计依据，即90%以上的人感到满意的热环境为热舒适环境，此时对应的PMV=–0.5~+0.5。上述研究成果是以白种人为试验对象得出的。这些国家的气候条件、人民的消费水准、生活习惯和饮食结构等都与中国人有着很大的差别。根据研究的具体情况，在确定PPD值时，本文考虑进行一定的调整。首先，我国属发展中国家，没有必要在热舒适标准上向发达国家“看齐”；其次，超市内的大多数人（顾客）在室内停留的时间不长，因此，可适当将上述推荐值降低标准，在此研究时，取PPD≤20%为设计依据，此时对应的PMV=–0.75~+0.75。

本文以上述热舒适指标为依据，对超市室内热环境进行了热舒适性模拟计算。在模拟计算中，作了以下几点假设[10~14]：

⑴顾客在超室内购物相当于从事轻体力活动，对应的人体新陈代谢率为M=69.78W/m2；

⑵按照ISO7730标准，夏季服装的基本热阻取Icl=0.5clo；

⑶人的机械效率η=0；

图7~图8是7月14日下午18个测点的PMV—PPD计算结果。

图7PMV计算结果图8PPD计算结果

其中测点14（冷柜区）的PMV为-1.75，PPD为64.67%，不在热舒适范围内。测点23（天窗下部）的PMV为1.31，PPD为40.78%，不在热舒适范围内；而同在天窗下部的另一个测点28的PMV为0.66，PPD为14.17%，在热舒适范围内。这是因为：测点28的空气流速很高（0.32m/s），尽管该测点的平均辐射温度也较高，但空气温度并不很高（25.1℃），故其PMV和PPD值都满足热舒适标准要求。由此可见，通过加大送风量，提高送风速度，可以改善天窗下部的室内热环境状况。

5结论

本文对哈尔滨市某大型超市夏季室内热环境进行了测试分析，并用热舒适指标PMV-PPD对超市室内热环境进行了热舒适性评价，结果表明：

⑴超市大部分区域的室内热环境参数满足热舒适标准要求，个别特殊区域的热舒适指标PMV-PPD值偏离热舒适范围较大。

⑵超市的垂直空气温差均小于3℃，满足热舒适标准要求。

⑶建议天窗下部加大送风量、提高送风速度并降低送风温度，而在冷柜区在满足物品冷藏温度要求的前提下尽量提高送风温度、减小送风量、降低送风速度。

参考文献

1王昭俊.严寒地区居室热环境与热舒适性研究.哈尔滨工业大学博士学位论文.2002:27~57

2王昭俊,方修睦,廉乐明.哈尔滨市冬季居民热舒适现场研究.哈尔滨工业大学学报.2002,34(4):500~504

3Z.JWang,G.Wang,andL.MLian,2003,“AFieldStudyoftheThermalEnvironmentinResidentialBuildingsinHarbin,”ASHRAETransactions,Vol.109,Part2,June,2003

4夏一哉,赵荣义,江亿.北京市住宅环境热舒适研究.暖通空调,1999,29(2):1~5

5唐鸣放.重庆夏季居住热环境研究.暖通空调.2001,31(4):16~17

6谭福君.办公建筑冬季室内热环境和舒适性调查及研究.哈尔滨建筑大学硕士学位论文.1993

7吕芳,涂光备,李景广.天津地区夏季人体热舒适的测试与分析.全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集,南宁,2000

8黄晨,李美玲,邹志军等.大空间建筑室内热环境现场实测及能耗分析.暖通空调,2000,30(6):52~55

9黄晨,李美玲,邹志军等.大空间建筑冬季室内热环境现场测试及能耗分析.暖通空调,2002,32(2):5~7

10ISO.InternationalStandard7730，Moderatethermalenvironment—determinationofthePMVandPPDindicesandspecificationoftheconditionsforthermalcomfort.Geneva：InternationalStandardOrganization，1984

11P.O.Fanger.ThermalComfort.Copenhagen:DanishTechnicalPress.1970

12D．A．McIntyre.IndoorClimate.London：AppliedsciencepublishedLTD,1980

热环境范文篇8

郑州、开封和洛阳位于河南省中心部位，同属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，洛阳西有崤山，北有邙山，南有洛河伊河，位于山谷中，相比之下，开封整体地势较为平缓，郑州北有黄河、邙山，西南有嵩山.为了详细地了解郑、开、洛三地的地表温度情况，将2011年的46期白天和晚上的数据进行了分析，去除研究区内被云覆盖的部分，还有37期数据可以使用，对这些数据进行了时间序列分析，找出了一年中白天和晚上的温度变化情况，分析了同一时期三地不同的温差，试图从区域尺度上发现城乡热环境变化的规律.

2分析方法

卫星遥感资料选用2011年MODIS11A的地表温度资料，地表温度采用了8d合成的平均温度.MODIS卫星遥感资料所用的投影方式为常规正弦曲线投影，格式是HDF-EOS.应用modisMRT工具将其投影方式转化为Lambert投影，数据为TIFF格式.应用ENVI软件的layerstack功能将图像叠加生成一个按时间序列排列的图像.应用ARCGIS软件对获取的图像进行了剖面分析.而后又用描述法对各地的温差变化情况进行了分析.

3结果

从上图1可以看出，建设用地在全年中白天的地面温度变化出现两种情况：一种是在冬天，地面温度为0；另一种是在一年中的其余时间里，地面温度维持在一个相对平稳的区间中，但也随着季节的变化，经历了一个从逐步升温而后降温的过程，地面温度的最大值出现在初夏，到秋末地面温度降至零点.且从白天的地面温度图上可以看出，在1km的尺度上，整个城市的地面温度变化与土地利用方式密切相关.从上图2可以看出，建设用地在全年中夜晚的地面温度变化是一个先升后降的过程，在春天时段，夜晚地面温度变化幅度较大，进入夏天之后，呈现出直线上升的趋势，到6月初温度上升到最大值，这种趋势一直持续到8月初，而后地面温度又呈直线下降趋势.从夜间城市的地面温度变化来看，还呈现出明显的同心圆式的梯度变化，且这种同心圆有随着城市半径的增大，两圆间的间距也增大的趋势.这种梯度变化的另一个特点是，随着温度的升高，同心圆半径有增大趋势，如图3所示.分别对洛阳市、郑州市和开封市的市中心与郊区的白天和晚上的温差进行了比较，并对这三个市的一年四季的热岛强度进行了计算，结果如表1所示.从表1中可以看出，三个城市夜间的温差经历了先升后降，再升再降的过程，其中在第16期数据即时夜间市中心与郊区温差达到一年中的最小值.市中心与郊区白天的温差变化冬天最大，温差最小值出现在第28期数据.对于热岛强度，从表中可以看出，市中心在冬天和春天的温差远远高于郊区，而在夏天和秋天温差要低于郊区.从全年数据来看，市中心温差在夏天最小，冬天最大；郊区的在夏天最小，春天最大.

4结论与讨论

热环境范文篇9

关键词座椅送风热舒适

1引言

座椅送风是近年来在影剧院、会堂及体育场馆等固定座位的场所被较多运用的一种送风形式[1]。其送风口和座椅相结合，有的即为座椅的底座，将处理过的空气直接送入人体就座区，有的风口设置的座椅的背部，一次气流送入椅背，诱导周围的空气后送出。

在底座送风口型的座椅送风中，送风温度一般低于室内设计温度2～4℃左右，关以很低的速度送出（一般小于0.5m/s）[2]。由于速度小且温度低，因此送入空气不会和室内原有的空气形成掺混，而是沿地面流动，形成较冷的空气湖。当遇到热源（人体）时，空气被加热，受浮升力作用，单向向上流动，形成羽状流动，带走热源产生的余热和余湿，同时带走污染物，从位于房间较高位置处的排风口排出。因此，座椅送风可以为人员提供良好的空气质量[3]，是置换通风的一种具体形式。

但由于送风风口的限制，座椅送风风量不会很大，可以承担的负荷有限，根据国外的研究表明，在办公室环境中，座椅送风可以提供的最大冷量为40W/m2[4]。当负荷加大时，可以加大通风量，或加大送回风温差来维持空调要求。然而，如果加大通风量，势必要提高送风的速度，会使得地面附近的新鲜空气层加速流动，加之其温度较低，从而在人的足部产生"吹风感"，当送风速度过大时，甚至会引起较大范围内与室内空气的掺混，破坏良好的空气质量，因此前者不可取。对于后者，随着送回风温差的加大，室内的温度梯度也会随之加大[5]，而据ISO7730的要求，人体的对热舒适标准为垂直温度梯度应小于3℃/m[6]。因此若加大送回风温差，也可能造成不舒适。对于影剧院、会堂等人员密集的环境，我们对其室内条件，如建筑形式、围护结构、人员密度，使用时间等影响空调效果的因素了解有限，因此有必要进行现场测试分析，作出相应的分析与评价。

2剧场概况

实测的大剧场总建筑面积为62803m3，总高度为40m。整体建筑包括大剧场、中剧场和小剧场等不同空间，是一个以剧院为中心的现代化综合性建筑，分为地下2层、中段6层和拱顶2层。其中空调面积为35000m3，以全空气系统为主。

大剧场共有1800座，池座要用座椅下送风，送风口为圆柱形座椅送风器，直径140mm，高190mm，其上开有均匀布置的圆孔，开孔率为40%。该风口起到支撑座椅和送风的双重作用（见图1）。

图1圆柱型座椅送风器

3测试过程及说明

本次测试安排在剧院的一次实际演出过程中，演出过程持续了两个多小时，空调处于正常运行工况。测试内容包括：每个座椅送风口实际风量的测量、观众席上不同人员附近的温度测量、人员热舒适问卷调查。

风量的测量选择了一个典型的座椅风口进行，采用热球风速仪测得风口处送风速度，乘以风口的净面积，即可算得实际送风量。

温度的测量是在出风口处、人员的踝部、膝部、臂部、额部分别布置测试自计仪，测量出风及人体敏感部位处的温度。图2给出了受试人员周围的温度测点布置示意图，表1则给出了各测点位置离开地面的距离。测试中，共选择了三名观众作为受试人员。由于每名受试人员的放热有所差别，因此人员附近的温度也是不同的。

图2温度测点布置

测点位置表1

测点编号12345

位置出风踝部膝部臂部额部

热舒适性调查在演出过程中进行，共分类六个时间点，分别为：（1）入场时、（2）静坐十分钟后、（3）静坐30分钟后、（4）静坐一小时后、（5）静坐1.5小时后、（6）静坐2小时后（演出结束前）。对这六个阶段进行热舒适性调查，内容包括对整体热感觉、局部热感觉有无吹风感和可察觉空气质量的逐时投票。

4测试结果与分析

4．1风口风速与风量

座椅送风风口为均匀开孔，但上下各排小孔处的风速并不相同，其实测特点为上大下小。最上排小孔处的速度约为0.8m/s，最下排小孔处的风速约为0.2m/s，平均风速为0.4m/s。计算得送风风量为48.23m3/h，和设计风量基本一致。

4．2送风温度

测试过程中，送风温度都比较稳定，最大值为19.3℃，最小值19.5℃，平均19.4℃，为设计送风温度。

4．3受试人员附近温度分布

（1）受试人员1温度分布

图3给出了受试人员1附近的温度随时间的变化值。表2给出了受试人员1附近的温度的平均值。

图3受试人员1附近的温度分布

受试人员1附近温度的平均值表2

受试人员1测验点12345

平均温度（℃）19.520.822.523.723.0

从这组数据可以看到，各测点的温度都比较稳定，温度的波动在0.8℃以下。从送风口到人员踝部的水平距离中，温度升高了1.3℃。在置换通风中，空气温度随着高度的增加而上升，吊顶的温度一般高于其他壁面的温度并向其他壁面辐射热量。当室内热交换达到稳态时，地面将这部分辐射热量以对流的形式传给风口送出的冷风，所以地面对出流空气有加热的作用[7]。从踝部到膝部0.4m的距离中，温度升高了1.3℃，从膝部到臂部0.2m的距离中，温度升高了1.2℃，相反的，从臂部到额部0.5米的距离中，温度降低了0.7℃。整体温度升高了3.5℃，其中地面温升按1.3℃计，则点总温升的0.37，说明地面对空气的加热作用不大。

人臂部到额部的温度降低，可能是送风时，一部分冷空气在椅子背部形成向上的气流，由于这部分气流不接触热源，因此温度基本没有升高，当通过顶时，与人体前面的气流汇合，使得到达额部的温度有所降低。

根据这种温度分布的特点，无法对整体气流的温度分布进行分析。但是可以看到，温度梯度在臂部以下还是很大的，以臂部和踝部为例，其温度梯度达到4.8℃/m。同时，可以计算空气带走的冷负荷：

受试人员1，为成年男子，当日着装为短袖衬衫、长裤和皮鞋。其在室温25℃时的统计散热量为67W，座椅送风带走的热量稍低于这个数值。

（2）受试人员2温度分布

图4给出了受试人员2附近的温度随时间的变化值。表3给出了受试人员2附近的温度的平均值。

图4受试人员2附近的温度分布

受试人员2附近温度的平均值表3

受试人员1测验点12345

平均温度（℃）19.321.723.525.023.2

从这组数据中可以看到，地面对空气的加热作用较大，约为2.4℃，从踝部到膝部0.4m的距离中，温度升高了1.8℃，从膝部到臂部0.2的距离中，温度升高了1.5℃，相反的，从臂部到额部0.5m的距离中，温度降低了1.8℃。整体温度升高了3.9℃，地面温升占总温升的0.62。

在这个测试人附近，空气温度了发生从臂部到额部的温度降低。因此无法对整体气流的温度分布进行分析。其他特点与测试人1的相似，只是温度变化的幅度加大，相应的温度梯度也增大了，以臂部和踝部为例，其温度梯度达到5.5℃/m。同时，可以计算空气带走的冷负荷为63W。受试人员2，为成年女子，当日着装为短袖衬衫，长筒裙和凉鞋。在室温25℃时的统计散热量为57W，由座椅送风带走的热量比这个数值略高。

（3）受试人员3温度分布

图5给出了受试人员3附近的温度随时间的变化值。表4给出了受试人员3附近的温度的平均值。

图5受试人员3附近的温度分布

受试人员3附近温度的平均值表4受试人员1测验点12345

平均温度（℃）19.621.024.524.324.2

据测试温度的曲线来看，测试人员3的测点总体温度存在起伏，总体稳定。这是因为，测试人3为本次实验的具体测试人，整个测试过程中，都需要不定期的安排测试和调查，因此其测试数据不能代表一般静坐的测试人。但可以以时间段20：00～20：35为采样时间，各测点温度基本平稳。

从这组数据可以看到，地面对空气的加热作用一般，约为1.4℃，从踝部到膝部0.4m的距离中，温度升高很大3.5℃，从膝部到臂部0.2℃的距离中，温度下降0.2℃，从臂部到额部0.5m的距离中，温度降低了0.1℃。整体温度升高了4.6℃。空气带走的冷负荷为74.5W。受试人员3为成年男子，当日着装为短袖T恤衫，长裤和皮凉鞋。在室温25℃时统计散热量为67W，座椅送风带走的热量比这个数值略高。

（4）比较与分析

为了便于比较分析，受试人员1、2、3的特征参数整理如表5：

受试人员的特征参数表5

12345678

测试1

成年男子23.0

(19.5)3.5

(4.8)6

膝一臂3.21.30.3756.8

(67)

测试2

成年女子23.2

(19.3)3.9

(5.5)7.5

膝一臂3.52.40.6263.0

(57)

测试3

成年男子24.2

(19.6)4.6

(4.7)8.8

踝一臂4.21.40.374.5

(67)

其中各项含义如下：

1．测试人序号，代表类型；

2．额部温度（送风温度），℃；

3．踝部和额部的温差，（踝部和臂部的温差），℃；

4．最大温度梯度，出现位置，℃/m；

5．踝部和额部的温度梯度，℃/m；

6．送风到踝部的升温，℃；

7．地面处温升所占比例，θf；

8．冷负荷（统计冷负荷），W。

根据各测点温度变化，整理成右图6。

图6受试人员各测点温度变化比较

根据以上的测试数据图表，可以得到，在一般静坐条件下，踝部和额部最大温差小于4℃，但是最高温度不是出现在额部。这可能是由于存在自椅背向上的贴附气流而形成的。地面部分的送风温升变化很大，占总升温的0.37～0.62，符合文献[8]的范围。考虑到送风分流问题，只有一部分送风气流被加热。则总风量的平均温升变小，所占总温升的比例也随这减小。同时，在测试过程中，温度最高点不是出现在额部，而是出现在臂部，从而使得从踝部到臂部出现更大的温度梯度，远高于标准范围。但是由于出现的部位一般都有衣服遮挡，因此人员感受的温差，不是很强烈的冷感，使测试者感到不舒适。

对于有轻微运动的测试人，其温度分布与静坐下的有所不同，主要体现在额部与膝部的温度变化小，由于测试数量的限制，这里只是一个特例，有待于进一步研究。

4．4热舒适性投票结果与分析

座椅送风热舒适调查问卷共发出9份，收回有效问卷9份。表6为投票人的序号与其当晚的着衣特点，*表示没有记录。

热舒适投票人的序号及特点表6

序号性别年龄上装下装其他备注

1女60长袖单外衣长薄裤凉鞋

2男33短袖衬衫长裤皮鞋受试人员1

3女27短袖衬衫长筒裙凉鞋受试人员2

4男25短袖T恤长裤皮鞋受试人员3

5女51短袖衬衫中长裙皮鞋

6女79短袖衬衫长裤*

7男84短袖衬衫长裤*

8女60短袖衬衫中长裙凉鞋

9女21短袖连衣裙凉鞋

（1）热感觉投票

热感觉投票，采用标准PMV热感觉标尺[9]。

从热感觉的投票，可以看到，大部人员总体感觉凉爽。在刚入场时感觉适中或微热，而在经过30min左右，人员的热感觉基本都达到适中或凉爽，随着时间的延伸，人员的逐步增加了冷的感觉，而且习惯了这种感觉，在时间为1.5h后，感觉趋于定值，体现为凉爽。可以看出，对于总体的热平衡，19.4℃的平均送风温度是合适的。

（2）局部热感觉投票

人员的局部热感觉采用五点方式，对人员的额部，颈部、臂部、膝部和踝部分别进行投票。对于额部的感觉，所有的投票人在整个过程中，都选择适中，说明额部的感觉是适宜的。对于颈部的感觉，在刚入场时，大部分投票人选择适中，而在演出进行到30分钟后，有2位投票人觉得较冷，在1小时后，感到冷，然后适应。这可能是由于分流的送风空气，直接到达颈部，因此引起了冷感。臂部感觉变化很大，但是没有投票人感觉热。膝部和踝部，在入场时，有几位投票人感觉较冷，其他人感觉适中，在演出中，大家逐渐加重了冷感。可见，由于座椅送风风口离人员较近，送风与室内空气参混较少，容易在人员座位下方部分产生不舒适。且因为座椅设计的缘故，气流在椅背处形成贴附直接到达颈部，造成不适。

在所有的投票中，没有感觉较热或以上的投票。

（3）吹风感投票

在入场时，7位投票人没有吹风感，随着演出进行，其中的三位，有吹风感，但是选择了能够接受，其余的人则没有吹风感，并保持以演出结束。其他两投票人，选择了有吹风感，但是较舒服的选项，并且保持到结束。没有人选择不能接受。这说明，在设计的风量下，该座椅送风的送风速度是很小的，未造成不良的感觉。

（4）可察觉的空气质量投票

绝大多数人对于觉察到空气质量选择一般，有些投票人在整个过程中，选择好。没有其他选择。这说明，置换通风的空气质量还是令人满意的。

5．结论

本次测试对一场演出中座椅送风的送风温度、人员周围的温度分布以及人员热舒适投票分别作了考察。测试结果表明：

本次测试对一场演出中座椅送风的送风温度、人员周围的温度分布以及人员热舒适投票分别作了考察。测试结果表明：

（1）该座椅送风系统运行基本良好，且在设计风量和设计送风温度下能将人体散发的热量带走，并提供了较好的空气品质；

（2）座椅送风的出风受到地面的加热作用，其温升占总体温升的比例变化较大；

（3）座椅送风的出风存在着分流情况，一部分气流贴附着椅背自下而上进入人员颈部，致使人员有冷感；

（4）由于存在着出风分流，座椅送风的最高温度不是出现在额部，而是臂部。且从踝部到臂部的温度梯度比踝部到额部的温度梯度大，超出了标准范围。但因为这些部位都有衣服遮挡，因此人员感受的温差不是很强烈。

（5）座椅送风中的气流速度都比较小，人员未有吹风感出现。

参考文献

1范存养，大空间建筑空调设计及工程实录，北京：中国建筑工业出版社，2001

2KRANTZKOMPONENTEN.Productintroduction.Germany,2001.

3YuguroLi,MatsSandberg,LaszloFuchs.Effectsofthermalradiationonairflowwithdisplacementventilation:anexperimentalinvestigation.Energy&Buildings,1993,Vo1.19.263～274

4A.K.Melikov,J.B.Nielsen.Localthermaldiscomfortduetodraftandverticaltemperaturedifferenceinroomswithdisplacementventilation.ASHRAETransactions,1989,Vo1.95.1050～1057

5ElisabethMundt.Displacementventilationsystems-convectionflowsandtemperaturegradients.BuildingandEnvironment,1995,Vo1.30.129～133

6ISO7730,1993.Moderatethermalenvironments-DeterminationofPMVandPDindicesandspecificationoftheconditionsforthermalcomfort,InternationalStandardOrganization.

7ElisabethMundt.Theperformanceofdisplacementventilationsystem:[Ph.Dthesis].Sweden:RoyalInstituteofTechnology,1996.

热环境范文篇10

1地热资源的开发利用过程

浅层地温能和深层地热能的开发利用过程包括勘查与评价、开采利用和运营管理等阶段，其环境影响伴随整个过程［9］。勘查与评价阶段主要通过采用航卫片图像解译、地质调查、地球物理、地球化学、地热钻井、产能测试和动态监测等技术方法进行综合性勘查，查明地热地质背景，确定地热资源可开发利用的地区及合理的开发利用深度［10］；开采利用阶段主要包括地下热水的开采、传输、供热和回灌等过程；运行管理阶段主要包括动态监测、设备维护和人员管理。

1．1浅层地温能的开发利用过程浅层地温能开发利用主要有地下水源热泵和土壤源热泵两种方式。热泵机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、调节阀控制系统和换热器组成，在能量转换时需要消耗一定的辅助能量（一般为电能），在压缩机和机组内部制冷剂共同作用下，从环境（地下水、土壤）中吸取低品位热能，然后转换为高品位热能释放至循环介质中加以利用。地下水源热泵系统的热源为地下热水，冬季热泵机组从生产井提供的地热水中吸收热量，提高热能品位后，对建筑物供暖，取热后的地热水回灌地下；夏季则生产井与回灌井交换，将室内余热转移到低位热源中，实现降温或制冷。土壤源热泵系统的原理与地下水源热泵系统大体相同，区别在于前者的热源为土壤。由于土壤源热泵系统和大部分地下水源热泵系统都为能量循环利用模式，即只取热不取水，所以浅层地温能整个开发过程中对环境的影响相对较小，主要是热泵机组运行过程中产生的噪声，以及勘查、钻井过程中占用场地造成的生态破坏和土壤扰动等环境问题。

1．2深层地热能的开发利用过程深层地热能开发利用可分为直接利用和间接利用两种方式。间接利用主要指发电，用于发电的地热流体一般要求在180℃甚至200℃以上才比较经济［11］。直接利用对水温要求相对较低，包括供暖、洗浴和养殖等。地热供暖工程包括地上部分和地下部分，地上部分主要为地热站，其中安装除砂器、除铁罐、换热板、循环泵和补水箱等配套装置，通过运输管道将热能输送给用户；地下部分包括水泵抽水和地热尾水回灌，受地质条件限制，有些地区难以回灌，尾水直接或进行多级利用后排放到城市污水管道。地热发电工程需要安装发电机组、凝气器和工质泵等。地热水洗浴工程比较简单，直接将地热水通过运输管道送往用户，从经济角度考虑往往与地热供暖工程共用一套生产井和部分运输管道，或者将地热尾水用于洗浴。对深层地热能若开发利用过程中能实现完全回灌，则对环境的影响较小，主要是产生噪声和对大气环境的影响；若不能实现回灌，则对环境的影响较大，尤其是对生态环境的影响较大（见图2）。此外，在地热工程结束时，还须对地热废井和废弃装置进行妥善处理。

2地热资源开发利用过程中产生的环境问题

2．1地下水环境问题地热资源开发利用对地下水环境的影响主要体现在水质、水位（资源问题）和水温（热污染）三个方面。（1）水质问题。深层地热水水质因地而异，其成因决定了地热水矿化度较高，往往富含微量元素和重金属元素。如图1和图2所示，随尾水排放、异层回灌或钻井阶段井壁套管破裂，高矿化地热水会进入浅部地下水并与之混合，导致浅部地下水水质改变。已有水质监测数据表明，我国北方某些地热开发区浅部地下水中矿化度和含氟量较高［12］。（2）资源问题。深层地热能资源往往埋藏深，地下热水补给缓慢且补给量小，若长期无回灌的持续开采必将造成地下水位持续下降，不但会造成地热能源浪费，而且会导致地热资源枯竭，并产生地面沉降或塌陷等一系列次生地质灾害。（3）热污染问题。地热水经过一级或多级次利用后温度降低，但相对于地下水而言其尾水温度仍较高，如我国西藏羊八井热田尾水温度为70～80℃，华北地区的天津、河北雄县地热尾水达40℃以上［13］，当地热尾水渗入地下后，由于其温度较高会打破地下水原有的温度场平衡，导致局部地下水水温升高。

2．2大气环境问题地热水中往往含H2S、CO2等气体，排放到大气中会影响周围的大气环境。H2S气体对人体危害较大，浓度低时能麻痹人的嗅觉神经，浓度高时可致人窒息而死。CO2是地热气体中的主要成分，含量可高达80％～95％［13］，若任意排放，会加剧温室效应。此外，热泵机组中冷凝器和蒸发器所用的工作介质（如R22、二氟一氯甲烷）排放到大气中也会影响臭氧层。地热工程施工过程中的扬尘也会影响大气环境，扬尘主要来自平场土地、打桩、挖土填方、建造建筑物、材料运输和搅拌等过程，尤其在干燥无雨的有风天气，扬尘对大气污染较严重，主要表现为增加大气中的总悬浮颗粒物（TSP）的含量。

2．3地表水生态环境问题地热资源利用过程中对地表水的污染主要体现在水质和水温两个方面，而受水水体水质和水温的改变将会引发一系列生态环境问题（见图3）。一方面，地热水利用后仍含有大量余热，尾水温度甚至可达40℃以上［13］，地热尾水排入地表水体后，受水水体的温度升高，这会加速水中含氮有机物分解，导致地表水体富营养化；同时有机物分解会消耗水中大量的溶解氧，导致水体缺氧，影响水生生物正常生长；此外，地表水体水温升高还将使水分子热运动加剧，水汽在垂直方向上的对流运动加速，水体周围土体中水分蒸发加速而造成土体失水，导致陆生动植物因生活环境改变而大量死亡或迁移，破坏了原有的生态平衡。另一方面，地热水含有氟、重金属和其他有害元素，地热尾水与受水水体混合后会影响受水水体水质，但影响程度在我国南北方有所差异，如福州郊县永泰鳗鱼场地热水养鱼后尾水排入附近的小溪，经监测表明溪水中氟化物的含量仅为0．56mg／L，远小于地热水中氟化物的含量15～15．7mg／L，而北京小汤山地区的地热尾水直接排放入附近的葫芦河，河水中氟的含量由0．84mg／L增加到2．43mg／L［14］。这主要是因为我国南方雨水充沛且河水流量大，有限的地热水排入水体后由于降雨和流动水的稀释作用，氟和其他溶解性有害元素的含量明显降低，其影响不显著；在我国北方利用地热水供暖主要集中在冬季，该季节尾水排放量大且河水量较少，这会导致有些地方的地热水排放量与河水量几乎相当，此种情况下地表水体受污染的程度相对较大。而受水水体水质的改变则会影响到鱼类及微生物等的生存。另外，在地热资源开发勘查与评价阶段，以及钻井过程和地热站建设过程等都会占用场地，破坏周围的植被，从而影响所在地栖息动物的生活环境。

2．4土壤环境问题地热水中矿化度较高，随着尾水或农业灌溉用水而进入土壤，使土壤溶液浓度增高，其浓度达到一定程度后，会导致植物根系吸水困难，甚至会出现植物体内水分反渗现象。此外，土壤中盐分增加，会影响微生物活动，如硝化细菌、根瘤菌等，致使土壤中养分不能有效转化为植物可直接利用的成分，这均会造成农作物减产。从长远角度来看，高矿化度地热尾水长期排放，使盐分在土壤中日渐积累，尤其在蒸发强烈的干旱地区，会造成土壤盐渍化。地热资源开发利用也会引起地温变化从而导致一系列环境问题（见图4）。浅层地表范围内地温受地下水影响较大，当地下热水在近地表运动时，由于其热导率和热容量均很大，很容易影响和控制岩土层温度，使地温保持在较低的温度水平上，并处于平衡状态。当地下热水超采引起水位大幅度下降时，浅层土体因失去了水的动态控制与调节作用而使得原有的地温动态平衡被打破，地温升高［15］。而地温升高将会导致土壤热污染，进一步导致农作物减产、土壤农药污染加剧等环境问题。另外，浅层地温能开采阶段地埋管的铺设和深层地热能开采阶段的钻井过程均会造成土壤扰动，在地埋管附近，土壤与外界长期的热量交换过程会引起局部土壤温度发生改变，而土壤温度的改变会进一步影响到微生物及动植物的生存。

2．5地质灾害问题长时间大量抽取地下热水而无回灌，必将导致地下水位持续下降，孔隙水压力减小，有效应力增加，致使土层压密或盖层破裂，引起地面沉降，在岩溶地区还可能会导致地面塌陷。如新西兰怀拉基地热田，在1964—1974年内地面沉降量为4．5m，影响范围达65km2，并且还发生了水平位移［10］。地热资源往往位于现代火山和近代岩浆活动区域或近代地壳构造运动活跃地区，地热资源开发利用大部分是在区域地震活动性强的地带进行的，大量开采地下热水改变了地下应力场，可能诱发地震。世界上许多地热田附近已经观测到低于里氏4级的轻微地震，而我国地热田多年观测结果显示开发利用地热资源对地震影响微乎其微，因为开采地热资源而引发的明显地震非常少，即使有也十分轻微，不会对地面造成很大影响［11，16］，但考虑到开发时间尺度问题，在未来更长时间内是否会引发较大震级的地震活动尚不确定。另外，在高温水热区，对浅层热储进行地热钻探过程中由于压力的突然降低将会诱发水热爆炸，如1997年12月西藏羊八井地热田ZK316井发生强烈水热爆炸［17］。

2．6其他环境问题地热开发利用过程中的噪声污染主要来自各种施工机械和车辆运输产生的噪声。施工过程中不同阶段会使用不同的机械设备，使施工现场具有强度较高、无规则、不连续等特点的噪声。噪声强度与施工机械的功率、工作状态等因素有关，而采取一定的防治措施，如基础减振、隔声窗等，可将噪声污染降低甚至避免。我国地热水中氟含量普遍较高，此外还含有砷、铬、铅等元素，这些元素会在鱼体和农作物中富集，并通过食物链进入人体进而影响人类健康。另外，地热尾水排放后在下水道处常年保持较高温度，使蚊子、苍蝇和臭虫终年不断，不仅影响附近居民生活，还可能增加传染病传播的机会，增加发病率［18］。地热田内分布有大面积的热水沼泽、喷气口和温泉等地热地质景观，大量开采地热水会对其产生影响，甚至会使这些地热地质景观消失。

3防治措施

为了避免地热资源开发利用过程中的环境问题，需要以地热系统理论为指导，将资源—环境—经济作为一个整体系统，采取以防为主，进行统一部署、统一规划和综合管理。具体防治措施如下：（1）政府相关部门应加强监控与管理，严格地热工程的审批制度，强调地热资源开发过程中的监测网络和回灌系统建设以及综合开发利用，使地热资源能够合理有序地开发利用，减少盲目开采对地热资源造成的浪费以及过量开采所导致的潜在地质灾害影响的积累。（2）加强地热资源勘查、开发和保护中的关键技术研究，如加强地热尾水回灌技术和地热尾水处理研究；强化热能利用效率和传热管道保温措施，降低地热消耗和尾水温度；改进地热钻井、综合开发利用和地热防腐等方面的技术，提高地热资源的综合利用效率和经济环境效益。（3）针对不同的环境问题，以“预防为主，防治结合”为原则，逐个击破，将问题最小化，并针对具体环境问题采取适宜的解决方案：①针对热污染，采用梯级多次利用，如利用地热尾水养殖、洗浴或温室种植和尾水回灌，但是值得注意的是，回灌对地层条件有一定要求，同时由于地热尾水温度的改变使某些矿物质发生沉淀，会对热储层或回灌井造成破坏；②针对生态环境问题，钻井完成后要及时恢复当地植被及加强尾水回灌，不能回灌的地区则采取必要的地热尾水处理措施，如可在广大农村地热区利用水生植物系统（如三棱草、芦苇和香蒲等）净化地热尾水，而净化后达到农田灌溉标准的尾水用于农业灌溉；③针对大气环境问题，地热蒸汽中对环境影响较大的为H2S、CO2气体，可采用物理或化学的方法将其去除，如用蒸汽转化法、燃烧法、生产商业性硫等方法去除H2S，通过地热井蒸汽分离生产商业性的CO2用于温室蔬菜栽培［13］，此外为了减少施工过程中大气中的扬尘应及时清理堆放在场地上的弃土、弃渣，不能及时清运的要适时采取洒水等措施进行灭尘；④针对噪声环境问题，井场选址应尽量避开学校教学楼区和居民区，施工单位应优先选用低噪声机械设备或自带隔声和消声设备。

4结论