华中科技大学建筑物理室内热环境参数对比实验模板.docx
《华中科技大学建筑物理室内热环境参数对比实验模板.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华中科技大学建筑物理室内热环境参数对比实验模板.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
华中科技大学建筑物理室内热环境参数对比实验模板
室内热环境参数对比实验
一、前言
众所周知，影响室内热环境的主要因素是外界的气候状况，对于同一幢楼房中不同朝向的房间，即使在相同的时间和相同的室外气候条件下，其室内热环境参数由于所处的位置不同也会有较大的差异。
此次实验我们将通过在寝室进行实际测量，并把测量数据与不同朝向的另一房间对比，再利用ecotect软件对寝室环境模拟分析，发现数据产生差异的原因，并寻求一种实际的解决方法。
二、测量时间与天气条件
测量时间：
2011年4月19日19：
00—4月20日19：
00
测量当日天气情况：
天气晴朗，微风
三、测量地点分析
测量地点：
紫菘公寓12栋，101寝室（主要研究对象），106寝室（对比对象）
寝室朝向：
101寝室朝南，106寝室朝北
房间格局：
101寝室南部为卫生间与盥洗室兼阳台，靠北是卧室。
106寝室与之相反，北边是卫生间与盥洗室。
室内面积：
卧室19.8㎡、卫生间3.15㎡、盥洗室兼阳台4.41㎡
四、测点布置
测量地点1：
101寝室（研究对象，朝南）
在此寝室内温湿度的测点主要有两个，一个是盥洗室阳台的窗台上，一个是寝室中间1.5米高处，另外还附加了一个位于卫生间窗台上的测点，收集了卫生间的部分温湿度数据，均设置了温湿度自计仪，温度自计仪设在寝室中间1.5米处。
测量地点2：
106寝室（对比对象，朝北）
在此寝室有三个测点，寝室正中1.5米高度，靠近洗手间窗户处，洗手间隔门处在靠里一面，离门口较近处，均设有温湿度自计仪，温度自计仪设寝室中间1.5处。
。
五、测量过程
采取轮班制，每名同学负责2—3个小时，我们组的测量时间从第一天的晚上7点到次日的晚上7点，共24小时。
在连接好各个测量仪器后，每名同学每次一般先从寝室中间的温度计开始读取，然后是阳台，最后是卫生间，一次读数过程大约5分钟，时间差不会对各测点温湿度造成很大影响。
六、数据记录和对比分析
（一）、101寝室数据分析
阳台
卧室
卫生间
日期
时间
湿度
温度
湿度
温度
湿度
温度
温度计示数
2011-4-19
19:
00:
00
44.6
21.4
45
20.3
19.78
2011-4-19
20:
00:
00
42.8
20.9
45.9
20.3
19.78
2011-4-19
21:
00:
00
42.8
20.8
58.7
20.4
19.85
2011-4-19
22:
00:
00
40.1
20.5
42.2
20.7
20.52
2011-4-19
23:
00:
00
43.2
19.7
43.2
20.2
20.52
2011-4-20
0:
00:
00
36.7
19.3
51
20.3
20.92
2011-4-20
1:
00:
00
37.4
18.8
40.7
20.3
35.1
19.1
20.12
2011-4-20
2:
00:
00
41.6
18.2
48.2
20.3
39
18.8
20.19
2011-4-20
3:
00:
00
42.4
17.6
49.6
20.5
41.3
18.4
20.05
2011-4-20
4:
00:
00
42.6
17.4
48.5
20.1
40.4
18.4
19.85
2011-4-20
5:
00:
00
48.4
16.9
49.4
20
43
17.5
19.59
2011-4-20
6:
00:
00
51.4
16.6
49.6
19.4
45
17.7
19.1
2011-4-20
7:
00:
00
56.3
16.5
47.4
19.6
48
17.2
18.97
2011-4-20
8:
00:
00
47.6
17.3
48.7
19.6
43.8
18
19.45
2011-4-20
9:
00:
00
42.8
18.9
46.3
20.2
38.2
19.6
20.12
2011-4-20
10:
00:
00
41.2
20.3
42.3
20.4
34.3
20.8
20.32
2011-4-20
11:
00:
00
40.2
21.9
44.2
20.7
34.3
22
20.52
2011-4-20
12:
00:
00
42.4
21.7
43.3
20.9
35.6
23.2
20.98
2011-4-20
13:
00:
00
34.5
23.1
41.6
21.2
30.3
23.7
20.92
2011-4-20
14:
00:
00
34.4
24.6
46.5
20.9
34.9
23.2
20.98
2011-4-20
15:
00:
00
53.4
23.9
49.6
20.9
30.1
23.1
20.85
2011-4-20
16:
00:
00
31.4
23.5
46
21
32.5
23.2
20.92
2011-4-20
17:
00:
00
38.7
23.4
51
21
35
23
21.05
2011-4-20
18:
00:
00
47
22.6
50
21.1
43.9
22.4
21.25
2011-4-20
19:
00:
00
48.4
22.5
52.1
21.2
47
21.9
21.31
平均
42.892
20.332
47.24
20.46
38.51053
20.58947
20.3164
从一昼夜的平均气温上来看，厕所的温度是最高的，但是各个区域之间平均温度的差值都只有零点几度，可以视为在误差范围之内，可以忽略不计。
因此单从平均温度上来看无法得出有效的分析。
利用以上数据我们做了一个统计图以便更好的观察分析寝室各个部分的温度。
阳台温度的变化在三者中是最明显的，温度极差达到了8度，虽然平均温度稍低，但是寝室中温度的最高值也是出现在此，凌晨到上午的时段温度较低，在上午十点到下午三点这个时段有幅度较大的上升过程，下午两点是温度达到一天的峰值，这与一般规律符合，阳台位于寝室南侧，所得的日照辐射最大，于此同时由于与室外仅一墙之隔，并且有一扇大窗，夜间失热程度也比较明显，这是造成以上现象的原因之一。
观察寝室内的温度，是三者中最为平稳的，温度极差只有5.05度，这与其离南侧窗口较远，受外界辐射和温度影响较小有关。
厕所的温度变化剧烈程度介于两者之间，虽然厕所和阳台一样处在寝室南面，但是由于其窗口面积较小，热交换不及阳台，所以温度波动相对较小。
下面来研究一下各测点的相对温度。
从统计图上可以很明显的看出三者湿度变化的不同。
卧室内的湿度一直保持着相对较高的水平，并且波动相对较小，其原因可能是卧室面积小且在一楼，受南方梅雨天气影响很大，而人活动呼出的二氧化碳和水气又难以及时排出。
阳台的湿度变化较大，则说明其受外界湿度变化影响也较大，除了个别时段，其湿度一直在室内之下，这可能与阳台有窗可及时通风有关。
比较出乎意料的是厕所的湿度竟然是三者中最低的，这可能与测点靠窗，有利通风有关。
最后是黑球温度及平均辐射温度
黑球温度计度数
风速
MRT
2011-4-19
19:
00:
00
20.3
0.07
20.3
2011-4-19
20:
00:
00
20.3
0.04
20.3
2011-4-19
21:
00:
00
20.4
0.02
20.4
2011-4-19
22:
00:
00
20.3
0.13
#NUM!
2011-4-19
23:
00:
00
20.5
0.05
20.79026
2011-4-20
0:
00:
00
20.8
0.15
21.44905
2011-4-20
1:
00:
00
19.9
0.1
#NUM!
2011-4-20
2:
00:
00
20.4
0.04
20.54989
2011-4-20
3:
00:
00
20.2
0.05
#NUM!
2011-4-20
4:
00:
00
20.3
0.04
20.51198
2011-4-20
5:
00:
00
20.2
0.04
20.41198
2011-4-20
6:
00:
00
20
0.05
20.4105
2011-4-20
7:
00:
00
19.2
0.04
#NUM!
2011-4-20
8:
00:
00
19.7
0.04
19.84989
2011-4-20
9:
00:
00
19.7
0.08
#NUM!
2011-4-20
10:
00:
00
20.4
0.05
20.4
2011-4-20
11:
00:
00
20.5
0.07
#NUM!
2011-4-20
12:
00:
00
20.8
0.07
#NUM!
2011-4-20
13:
00:
00
20.9
0.03
#NUM!
2011-4-20
14:
00:
00
21.2
0.03
21.42484
2011-4-20
15:
00:
00
20.9
0.03
20.9
2011-4-20
16:
00:
00
21
0.02
21
2011-4-20
17:
00:
00
21
0.02
21
2011-4-20
18:
00:
00
21.2
0.08
21.41198
2011-4-20
19:
00:
00
21.3
0.05
21.46758
根据实际观测的数据显示，改点的平均风速为0.0556，平均黑球温度为20.456。
从上表的数据可以看出在测量时间内，测点的辐射温度均在20摄氏度左右，极差为1.1°C。
依据图上折线的走势分析，晚间7点到午夜辐射温度基本保持稳定，从晚间0点开始寝室内的辐射温度开始有了较为明显的下降趋势，一直持续到次日早上9点达到最低值，之后保持上升状态，到下午三四点左右达到峰值，从下午5点到7点这一时间段黑球温度基本保持稳定。
由于测试或者是实验误差所致，黑球温度计的部分读数小于温度计的读数，以致无法得出MRT值。
根据已得的MRT数据可以发现，在不同时段平均室内辐射温度基本都高于室内温度，可以说明在测量时段在这方面人体的舒适度还是比较有保证的。
风速虽然不是热环境的指标，但是其表示了空气流动，也会对室内热环境造成一定影响。
从以上数据不难发现寝室风速很小，空气流动很不明显，这也是寝室温湿度不易产生变化的原因之一，夏天可能会造成闷热状况。
（二）、与106寝室的数据对比分析
与101不同，106是北向寝室，各有代表性，并且由于我们两个寝室测量时间选在同一个工作日，我们选择交换数据。
106全天都难见阳光，能得到太阳辐射的较少。
阳台
隔断
门口
2011-4-19
18:
30
温度计示数
温度
湿度
温度
湿度
温度
湿度
2011-4-19
19:
30
19.69
19.24
47.6
20
56.7
20.02
49.5
2011-4-19
20:
30
19.62
19.03
53.7
19.8
57.1
19.89
49.5
2011-4-19
21:
30
20.43
19.03
56.6
20.34
60.6
20.43
53.7
2011-4-19
22:
30
20.69
19.17
57
20.81
59.5
20.5
53.4
2011-4-20
23:
30
19.96
18.97
54.5
20.21
54.5
20.09
48.4
2011-4-20
0:
30
19.89
18.22
59.2
20.41
55.9
20.16
52
2011-4-20
1:
30
20.16
18.22
56.4
20.54
59.5
20.23
55.6
2011-4-20
2:
30
18.87
17.74
58
19.13
54
19.07
48
2011-4-20
3:
30
18.6
17.53
56.9
18.93
54.8
18.87
47.8
2011-4-20
4:
30
18.46
17.53
55.3
18.79
54.5
18.8
47.4
2011-4-20
5:
30
18.12
16.82
58.4
18.31
57
18.26
50.6
2011-4-20
6:
30
17.84
16.89
63.3
18.17
59.5
18.19
53.7
2011-4-20
7:
30
18.6
17.74
61.1
18.66
60.7
18.74
54.3
2011-4-20
8:
30
19.01
18.22
57.3
19.06
57.3
18.94
50.9
2011-4-20
9:
30
19.14
18.77
57.3
19.34
60.2
19.35
53.7
2011-4-20
10:
30
19.96
19.45
54.1
19.87
57
19.96
52.3
2011-4-20
11:
30
19.96
19.58
57
19.94
58.8
20.02
51.1
2011-4-20
12:
30
20.02
19.52
57
20
59.5
20.02
52.2
2011-4-20
13:
30
20.69
20.18
54.2
20.48
57.4
20.69
49.7
2011-4-20
14:
30
19.96
19.98
55.1
20.07
58.7
20.02
52.8
2011-4-20
15:
30
19.76
19.65
54.2
19.87
55.9
19.89
51.1
2011-4-20
16:
30
19.69
19.52
53.3
19.8
54.5
19.82
51.9
2011-4-20
17:
30
19.96
19.78
56.2
19.94
58.4
20.09
52.8
2011-4-20
18:
30
20.76
20.18
61.6
20.94
63.3
20.69
57
以温度计的读数统计，106寝室的平均温度为19.58度，比我们寝室低了1度左右，温度极差也很小。
下表是该寝室各测点测得的温湿度情况。
从生成的测点温度图表来看，三个区域的温度走势都比较平缓，阳台的温度变化幅度最大，但是与我们寝室最高、最低温都出现在阳台不同，其始终是三个测点中温度最低的部分，这是由于北向寝室，没有直接的太阳辐射，所以阳台作为热交换最密集的地方反而成为温度最低的部分。
观察阳台与房间的隔断处和房间门口的温度变化情况，可以发现两条曲线基本一致，可以说明在房间内部温度变化不大。
因为我们两个寝室都把温度自计仪放置在相同位置——寝室中间1.5米高处，相对做到了控制变量，所以我们选择了它们作进一步对比研究。
从图上可以十分直观的看出106一天内各时段的温度基本全部比101低，这与两者的朝向造成的光照影响有着紧密的联系，两者的走势大致相同，特别值得注意的是温度在午夜到凌晨区间，两者的温度都有所下降，但是106幅度特别大，有部分原因可能是由于白天缺少太阳辐射，墙体吸收的热量少，温度较低，在晚上对室内的辐射量较小的缘故。
再来对比两个寝室的湿度情况。
由于我们对选取了寝室中1.5处作为测点，所以我们将这两组数据做了直接对比，从图上明显可以发现106寝室的湿度基本在50%-60%之间，相对于我们寝室要高一些，但是相似的是寝室中各个测点的湿度在一天之中都还基本保持稳定，没有太大的波动。
室内的湿度相对于阳台要偏小一些。
同时我们获取了106寝室的黑球温度，如下表，发现其数据与101存在相同的问题以致很多时候无法得到MRT值，看来这种误差的存在不是偶然的，可能是因为仪器自身的缺陷和局限。
黑球温度计示数
风速
MRT
18:
30
19.7
0.05
19.753
19:
30
19.6
0.02
#NUM!
20:
30
19.4
0.03
#NUM!
21:
30
20.1
0.04
#NUM!
22:
30
20
0.06
20.116
23:
30
19.2
0.09
#NUM!
0:
30
19.4
0.09
#NUM!
1:
30
19.4
0.1
19.946
2:
30
18.4
0.1
#NUM!
3:
30
19.2
0.12
19.906
4:
30
19
0.12
19.77
5:
30
18
0.12
18.328
6:
30
17.2
0.18
#NUM!
7:
30
18.1
0.13
#NUM!
8:
30
18.5
0.11
#NUM!
9:
30
18.7
0.11
#NUM!
10:
30
19.2
0.11
#NUM!
11:
30
19.3
0.13
#NUM!
12:
30
19.3
0.13
#NUM!
13:
30
20
0.11
20.157
14:
30
19.5
0.14
#NUM!
15:
30
19.2
0.15
#NUM!
16:
30
19.2
0.14
#NUM!
17:
30
19.4
0.14
#NUM!
18:
30
20.1
0.15
#NUM!
通风情况从数据上看两个寝室的风速都比较小，通风情况欠佳，这与南北分别是两个寝室，关门后对流不充分有关。
七、用Ecotect模拟的结果与对比
在进行了不同寝室之间的对比之后，对于研究对象101我们进行了实际实验和计算机软件模拟的对比。
我们用ecotect建立了寝室和前后楼栋的模型进行分析。
由于ecotect无法像实际实验时一样精确到某一点进行热量分析，而实验中的某点的所代表的也是某块区域的热环境情况，所以在ecotect的模拟中，我们选择将寝室依据房间的分布分区域研究其温度
寝室内温度（实际对应寝室中间1.5米处）
上图是ecotect得出的4月19日室内的逐时温度统计图，温度分布基本都在22-25度之间，波动十分平缓，在上午十点以后有所上升，大部分时间基本保持恒定。
与实际实验所得数据相比，首先是温度比实际高了，再有就是变化的趋势比实际要更平缓一些，在模拟中的结果显示温度基本保持不变，只有在9点以后有小幅度的上升在下午1点左右达到峰值，与实际有一定程度的偏差，但是还是大致处在同一区间。
阳台温度
上图是ecotect中得出的阳台的逐时温度统计图。
温度基本分布在23-30度之间，从上午6点开始明显上升，在12点左右达到峰值，与实际情况相比模拟的温度很明显高了很多，竟然可以达到30摄氏度，并且变化的过程也有很大的区别，ecotect的逐时温度曲线显示，从凌晨4点开始，阳台的气温就开始不断上升，到上午11点左右达到最大值，然后回落到下午4点，这个变化过程的时段与实际情况相比出入较大。
厕所温度
与之前两个区域的电脑模拟数据相比，厕所的数据相对偏差要小一些，虽然总体温度偏高，但是相对高的不那么多，而且其温度的变化曲线与实际的拟合度也比较好，但是显得过于平缓。
借助ecotect中的得失热分析功能，我们对于寝室的得失热情况也尝试性的进行了分析了解。
下面三张图分别是卧室，阳台，厕所的逐时得失热分析图，可以发现厕所和阳台的室内传递得热都较为明显稳定，至于阳台的温度一直高于两这又必然联系，同时让人出乎意料和不解的是即使是阳台那样南向有大窗的房间也没有太阳的直接得热，猜想可能与1楼相对辐射较小有关。
综合上述，我们发现ecotect的模拟与实际测量所得的数据有着许多偏差。
总体上ecotect的温度过高，波动的幅度和时间变化也有所出入，但从宏观上看，大的温度区间和走势还是没有大的谬误。
其分析也可以解释部分情况，但是我们认为ecotect只可以比较准确的定性分析模拟寝室的热环境，但是还不能做到精确的定量分析。
造成两者的差异原因如下：
1.建模缺少细节，并且无法完全反映周围的环境，比如植被。
2.ecotect的气象数据不可能完全模拟实验当天的时间天气状况
3.实际实验测量时有误差存在
八、结论
通过以上的数据处理分析我们归纳出来以下规律和结论
1.在我们进行实验的时间，可以代表春季某阶段的情况，而1楼受太阳辐射较其他楼层较小，寝室温度在天气没有突变的情况下寝室的温度基本保持稳定，没有很明显的昼夜温差。
2.湿度虽然有上下波动，但也基本保持稳定。
由于是一楼的寝室，比较潮湿，总体湿度偏大。
3.南北寝室由于朝向不同，受到的太阳辐射不同，在温度和湿度上都表现出了一定程度的差异。
九、改进措施
1.虽然南北分列寝室是宿舍建筑的通常做法，但是通过研究发现其存在一定问题，是否有可能改变这种固有模式。
2．调整每个寝室内部的布局，使之更适合武汉的热环境情况。
3.优化围护结构的构造和门窗的设置，如假设保温层，改用双层玻璃，棉花门窗位置等，使寝室内与室外的热交换更为合理有利。
十、小结与心得
个人心得
这个实验考验了我们的团队精神，配合的默契程度。
有人要在半夜起来守两个小时读完数据再回去睡，大家都付出了很多。
然后是这24个小时内要尽量维持不变两的稳定，如玻璃门要保持开启。
还有就是处理数据的时候，测量仪器的软件、捷克与宿舍电脑不配套的问题，凡此种种，让我们体会到做实验的不易。
宋小菂
实验和报告分析的过程比我想象中要波折一些或者说没有我想象中的顺利。
首先是在读取取数据的时候就有了点小问题，当时从老师那里拷来的温湿度自计仪的文件是损坏的，我安装，研究了半天也奈何不了，最后只得到模型室借了安装盘才得以解决，这浪费了不少的时间。
还有让我感受最为强烈感和困扰的就是实验误差，最有典型性的就是黑球温度，因为实验所用的黑球温度计比较旧，并且由于仪器之间不可避免的差异性，所以最后所得的数据很黑球温度竟然低于温度计的读书，这在计算MRT值的时候带来了错误，一致一半以上的数据竟无法得出MRT值。
毕竟实验不会像理论和计划那么完美，总是会在过程中产生各种不足和遗憾，所以需要多次实验，以数量弥补实验误差。
而我们的实验只进行了一次，所以难免有比较严重的误差。
对于数据处理后得出的结果，能否有一个合理科学的解释也让我苦恼，这时就意识到自己的知识储备是如此不足，很多时候只能根据自己的一点知识和常识去猜测，难免有时理性和严谨。
最后还是要提一下关于计算机模拟的感受，和上次做分析报告时一样，我又再次体会到了模拟和实际之间难以逾越的偏差，首先我们要承认自己建模的不足缺陷，但是我然乌计算机模拟本身的局限也是不能否认的，因为毕竟现实情况是多变莫测的，不是计算机的一套数据可以模拟的。
曾宪爽
我们的图
测量时间
温度（℃）
风速（m/s）
升级会员 