1-1.用铁锤敲击钢轨，在沿线上距此1km 处收听者耳朵贴近钢轨可以听到两个声音。求这两个声音到达的时间间隔。
解：因为声音在空气中传播的速度为340m/s,而在钢中的传播速度为5000m/s 。所以有：
S t 94.234010001==
, S t 2.0500010002==, S t t t 74.221=-=?
1-2.如果影院最后一排观众听到来自银幕的声音和画面的时间差不大于100ms(1/10 s),那么
观众厅的最大长度应不超过多少米？
解：因为声音在空气中传播的速度为340m/s,而光在空气中传播的速度为3.0x108 m/s. 所以有788100.31340100.3101100.3340?≤???
? ??-??≤?-=?L L L t ,由此解得34≤L 。 1-3.声音的物理计量中采用级有什么实用意义？80dB 的声强级与80dB 的声压级是否是一回事？为什么？（用数学计算证明）
解：声强和声压的数值变化围比较大，声强的数值变化围约为1万亿倍(1012）,声压的数值变化围约为1百万倍(106),用声强和声压计量很不便；人对声音的感觉变化不与声强、声压成正比，而是近似地跟他们的对数成正比，所以引入“级”的概念。
在常温下，空气的介质特性阻近似为400(N.S)/m 3,通常可以认为二者数值相等，80dB 的声强级与80dB 的声压级是一回事。证明如下：
因为： 2120/10m W I -=，250/102m N p -?=，常温下，30/)(400m S N c ?=ρ ，所以有0122502010400)102(I c p ==?=--ρ，即 c
p I 0200ρ=。 又因为：c
p I 02ρ= ，0lg 20p p L p = ，0lg 10I I L I = 所以： p I L p p p p c p c p I I L =====0
202020020lg 20lg 10//lg 10lg 10ρρ。 1-4. 求具有100 dB 声强级的平面波的声强与声压（空气密度3/21.1m kg =ρ，声速
s m c /343=）
。 解：因为0lg
10I I L I =，2120/10m W I -=，dB L I 100=， 所以2210100
12100/10101010m W I I I
L --=?==。又因为c p I 02
ρ=, 所以
21220/037.21037.201041534321.110m N c I p =?=?=??=?=---ρ.
1-5. 试证明在自由场中11lg 20--=r L L w p ，式中w L 为声源声功率级，p L 为距声源r 米处之声压级。
解：在自由声场中，点声源发出的球面波，均匀地向四辐射声能，距声源中心为r 的球面
上的声强为：S I W ?=，24r W I π=，而c
p I 02ρ=，120010-的数值相等，均为与W I ，所以2004r c W c I p πρρ?=?=，2
024r c W p πρ?=， 0lg 10W W L w = 020202022020202
04lg 104lg 104lg 104lg 10lg 10lg 20W r W I r W c p r W p r c W p p p P L p ?=?=?=??===ππρππρ11lg 20)4lg(10lg 10lg 1020
--=--=r L r W W L w p π。 1-6. 录音机重放时，如果把原来按9.5cm/s 录制的声音按19.5cm/s 重放，听起来是否一样?为什么？（用数学关系式表示） 解：录音机是把声音记录下来以便重放的机器，它以硬磁性材料为载体，利用磁性材料的剩磁特性将声音信号记录在载体上。录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的，音频电流经放大电路放大后，进入录音磁头的中，在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的。磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被，在磁带上就记录下声音的磁信号。
放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同，所以线圈中产生的是音频，这个电流经放大电路放大后，送到扬声器，扬声器把音频电流还原成声音。
所以重放时录制的声音的波长不会因为播放的快慢而不同，即声音的波长保持不变，但
声音的频率会受到影响。
1-7.验证中心频率为250,500,1000,2000Hz 的倍频带和1/3倍频带的上界和下届频率。
解：设倍频带的上界频率和下届频率为2f 和1f ，1/3倍频带的上界和下届频率为'2f 和'1f 。 则有中心频率为250Hz 的倍频带和1/3倍频带的上界和下届频率为：354217775.17621252
625002502250,21212121112==?≈===?=?==f f f f f f f f 2816.28022237.2222625002502250,2'13/1'23/1'12'13/1'2'13/1'1'
2≈==?≈==?=?==f f f f f f f f 同理有中心频率为500Hz 的倍频带和1/3倍频带的上界和下届频率为：
同理有中心频率为1000Hz 的倍频带和1/3倍频带的上界和下届频率为：
同理有中心频率为2000Hz 的倍频带和1/3倍频带的上界和下届频率为：
1-8.要求距广场的声器40m 远处的直达声声压级不小于80dB ，如把扬声器看作是点声源，它的声功率至少为多少？声功率级是多少？
解：因为11lg 20--=r L L w p 所以有：91lg 208011lg 20+≥?≥--=r L r L L w w p
即：123
9140lg 20≥?+≥W W L L 所以W W W W W W L w 995.110123lg 103.120
0≥?≥?≥= 1-9.下列纯音相当于多少？
频率： 1000Hz 2000Hz 5000Hz 100Hz 50Hz
声压级： 40dB 30 dB 60 dB 80 dB 80 dB
解：根据书上图1-15 等响曲线，可知：
频率： 1000Hz 2000Hz 5000Hz 100Hz 50Hz
声压级： 40dB 30 dB 60 dB 80 dB 80 dB
约相等于：40 33 66 75 64
2-1.在运用几声学法时应注意哪些条件？
(1)厅堂中各面的尺度应比入射波的波长大几倍或几十倍。
(2)声波所遇到的反射面、障碍物的尺寸要大于波长。
2-2.混响声与回声有区别？它们和反射声的关系怎样？
混响声：声音达到稳态时，声源停止发声，直达声消失后，声音逐渐衰减的反射声；
回声：长时差的强反射声或直达声后50ms 到达的强反射声。
关系：混响声和回声都是由反射声产生的，混响声对直达声具有加强作用；回声使声音产生声缺陷。
2-3.混响时间计算公式应用的局限性在？
（1）公式的假设条件与实际情况不符。声源均具有一定的指向性，因此室各表面不可能是均匀吸收或是均匀扩散的。
（2）代入公式的各项数据不准确。材料的吸声系数是在实验室条件下测得的，与实际使用时的吸声系数有一定的差异。
2-4.有一个车间尺寸为m m m 64012??,1000Hz 时的平均吸声系数为0.05，一机器的噪声声功率级为96dB ，试计算距机器10m 处与30m 处之声压级。并计算其混响半径为若干？当平均吸声系数改为0.5时，再计算上述两点处之声压级与混响半径有变化？ 解：声源发声后室某点的声压级为：???
??++=R r Q L L W p 44lg 102π，指向因数1=Q ， 房间常数α
α-=1S R ，房间室的总表面积为：()2158464061240122m S =?+?+??= 当05.0=α时：37.8305
.0105.015841=-?=-=ααS R ， 当05.0=α时：37.8305
.0105.015841=-?=-=ααS R ， 当5.0=α时：15845.015.015841=-?=-=ααS R ， 2-5.房间共振对音质有影响？什么叫共振频率的简并，如避免？
(1)会导致室原有的声音产生失真。
(2)当不同共振式的共振频率相同时，会出现共振频率的重叠， 称为“简并”。
(3)防止简并现象的根本原则：使共振频率分布尽可能均匀。
具体措施有：①选择合适的房间尺寸、比例和形状；②将房间的墙或天花做成不规则形状；
③将吸声材料不规则地分布在房间的界面上。
2-6.试计算一个4m x4m x4m 的房间，63Hz 以下的固有频率有多少？
c Lf c Sf c Vf N c c c 84342
233++=ππ， 4.5146444633=??=??===N L S V Hz f c
即固有频率有5个。 2-7.一个矩形录音室尺寸为m m m 85.1115??，侧墙的吸声系数α为0.30，天花的α为0.25，地面全铺地毯，α为0.33，室中央有一声功率级为110dB 的点声源。求：
⑴距点声源0.5m,1m,2m,4m 处的声压级（用曲线表示）；⑵混响半径；⑶混响时间；⑷上述声源移至两墙交角处时，距声源0.5m,1m,2m,4m 处的声压级（可画在⑴图上）。 解：声源发声后室某点的声压级为：???
??++=R r Q L L W p 44lg 102π，指向因数1=Q ， 房间室的总表面积为：()276985.118155.11152m S S i =?+?+??==
∑ 平均吸声系数：3.0769
33.0155.1125.0155.113.08)155.11(2≈??+??+??+?==∑∑i i i
S S α
α 房间常数64.3243
.013.07691=-?=-=ααS R ， 混响半径为： 将声源移至墙角时，指向因数4=Q ，其他参数不变。混响时间仍为：
2-8.一间长15m,宽8m,高4m 的教室，关窗时的混响时间是1.2S 。侧墙上有8个m m 0.25.1?的窗，全部打开时，混响时间变成多少秒？
解：房间室的总表面积为：()2424
844158152m S S i =?+?+??==∑ 房间室的总容积为：3
480
4815m V =??= 关窗时： 平均吸声系数：∑∑=i i i
S S αα
开窗时：
？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
3-1. 多吸声材料具有怎样的吸声特性？随着材料密度、厚度的增加，其吸声特性有变化？试以超细玻璃棉为例予以说明。
解：⑴多吸声材料的吸声特性：对中高频的声音具有良好的吸声效果。
⑵随着材料密度、厚度的增加，对中低频围的吸声系数显著增大。
在单位面积重量相等的情况下，增加材料厚度所引起的变化要比增加密度所引起的变化大。 3-2.例题3-2中的穿板厚6mm ，径6mm,穿板按正形排列，距20mm,穿板背后留有10cm 空气层。现在空气层厚度改为30cm,则两个公式计算出的共振频率各为多少？若又将穿空率改为0.02（径不变），结果又是怎样？
解：空气层厚度改为30cm 后，穿板的穿率仍为0706.00.26.0414.3422=??
? ???=??? ??=B d P π 穿板的共振频率计算公式为)(20δπ+=t L P c
f ，
所以有 穿板的共振频率的精确计算公式为3/)(23'0PL t L P c
f ++=δπ
3-3. 4mm 的玻璃窗，单位面积质量为10Kg/m 2,刚度因素K 约为)/(103226s m kg ??，用
式（3-9）计算窗的共振频率。如果做成双层玻璃窗，两层玻璃间的空气间层为5cm ，用式（3-18）计算这时窗的共振频率。并讨论两次计算时各自忽略了哪些因素。 解：薄膜的共振频率为320101031041034029.114.321216
3200200≈?+????=+=-M K L M c f ρπ HZ
双层膜及其空气间层组成一个振动系统，其固有频率0f 为21011600m m L f +=
则有 120101101560011600210=+=+=m m L f
HZ 3-4.谓质量定律与吻合效应？在隔声构件中如避免吻合效应？
质量定律：墙体被声波激发后其振动的大小只与墙的惯性有关，即墙的质量有关。墙的单位面积质量越大，隔声效果越好。质量或频率每增加一倍，墙体的隔声量会增加6分贝。 吻合效应：墙壁的受迫弯曲波速度，与自由弯曲波速度相吻合时的效应，此时墙就失去了传声的阻力。
避免吻合效应可采取的措施：
⑴通常可采用硬而厚的墙板来降低临界频率。
⑵或用软而薄的墙板来提高临界频率。
3-5.试列举一两种案，说明如提高轻型墙体的隔声能力？
1）夹芯结构 2）复合结构做到厚度相同，质量不同
3）设空气层（d>7.5)R=8-10dB 4）设吸声材料,
3-6.设计隔声门窗时应注意什么问题？
隔声门：提高门的密封能力；
设置声闸；
采用狭缝消声措施
隔声窗：保证窗玻璃的厚度和层数；
为避免共振，玻璃应做成不平行的；
提高窗户的密封能力
可放置吸声材料
3-7.提高楼板隔绝撞击声能力的途径？
1）弹性面层处理：表面铺设柔软材料，地毯、橡皮布、软木板、塑料地面等。
2）弹性垫层处理：做弹性垫层
3）楼板做吊顶处理
3-8.？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
3-9. ？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
3-10. 有一占墙面积1/100的，若墙本身的隔声量为50dB，试求此墙的平均隔声量。
3-11.有一双层玻璃窗，玻璃厚均为6mm，空气层厚10cm，试求此双层窗的共振频率（玻璃密度为2500kg/m3）。
4-1.简述音质的主观评价与室声场物理指标的关系。
音质的主观评价，大体可以分为三个面，量的因素、质的因素和空间因素．具体分为
(1)合适的响度与丰满度：听闻最基本的要求，有足够的响度，听众才能接收、识别信息，才能有听的好与坏的问题，响度和声压级相对应。要求：语言类60~70，音乐类80左右。另外还要有比较好的混响时间，即丰满度。
(2)低的噪声干扰：厅堂虽有足够的响度，但有较高的噪声将使声信息识别困难。这属于质的因素，与其相对应的物理指标主要是混响时间的频率特性以及早期衰减的频率特性．
(3)无声学缺陷：出现声学缺陷的声学建筑是失败的设计，完全无法使用。
①回声：大小和时差都大到足以和直达声区别开的反射声或由其它原因返回的声。
②颤动回声：一连串快速、连续可察觉的回声。回声迫使听者注意力高度集中，但信息仍很难识别，使人疲劳，感到厌烦甚至无法忍受，故回声是厅堂中最重的缺陷。
③声聚焦：部分区域响度过大，另一部分区域响度过低，听闻吃力或根本听不清的现象。
④声染色：由房间共振所赋予的一种特征型音色。
(4)高的清晰度：它可保证语言与音乐信息接收准确，其细节可识别，能全面的接收声信号。评价：语言清晰度和音节清晰度。
语言清晰度常用“音节清晰度”表示，它是在某种声学条件下，听者能够正确听到的音节数占发音人发出的全部音节数的百分比．音节清晰度的测定结果因发音人和听者的不同，差异很大．
(5)好的音色
这主要是对音乐的要求①丰满度：指声音饱满、圆润，温暖、浑厚有弹性，有余音悠扬之感，反之干涩单薄。②亲切感（力度）：声音透亮，坚实有力，反之声音较散，发飘、无力。取决于早期反射声的延迟时间，即20ms左右的早期反射声的有无及多少。③扩散感（环绕感）：一种被音乐所包围的感觉，沉浸在音乐中，空间感好、位感好，有临场感，反之场所印象差。取决于房间的大小，扩散设计的使用。④清晰度：对音色细微变化的感觉，对乐音层次的感觉。
4-2.为什么混响时间相同的两个大厅音质可能不同？
音质的客观技术指标
(1)混响时间及频率特性
A 混响时间的长短
B 频率特性是否平直
——是衡量厅堂音质的最基本、重要的参数，也是设计阶段准确控制的指标。
作用：直接对清晰度、丰满度、明亮度的等影响，混响时间适当，可保证各声部间平衡。评价：125~4KHz6个倍频带。以500Hz为代表，大量的经主观评价认定为音质良好的观众厅，进行RT测定所得到的统计平均值作为标准。
(2)声脉冲响应分析（反射声的时间分布）
早期反射声：在房间，可与直达声共同产生所需音质效果的各反射声；(50ms所到达的反射声。)①对响度的影响50ms以的反射声起到加强直达声的作用，其数量越多，响度增大越明显②对清晰度的影响声学比越高越清晰。根据直达声、近次反射声与混响时间对清晰度的不同影响，提供了一个清晰度指标，又称D值。其中P为声压。D值的意义是，直
达声及其后50ms以的声能与全部声能之比。D值越高，对清晰度越有利。
③对丰满度的影响缺乏早期反射声，使直达声与混响声脱节，感觉声断续，飘浮，声音干涩。使低频RT较中频RT长，保证30ms早期反射声的数量，可增加声音的丰满度和温暖感。④对亲切感的影响20ms左右的早期反射声的多少决定了亲切感。
讨论：为什么混响时间相同的大厅音质可能不同？
(3)向性扩散（反射声的空间分布）
厅堂中指定位置各向反射声的强度与数量
近次反射声不仅在时间分布上与音质有关，而且在其向分布上也与音质有关。
来自前的的近次反射声有加强亲切感的作用，而来自侧面的近次反射声，有形成围绕感的作用。与侧向反射有关的指标中有代表性的是“房间响应”（简称RR)。
一般说来，听者左右两耳接收的直达声信号以及来自前的近次反射声信号都大体相同，而左右两耳接收的侧向反射声的差异却很大。一般来讲，两耳关联函数越小，围绕感就越强。
(4)语言传输指数RASTI
声源发出模拟语言音节的调制信号，然后在室声场的条件下房间号经传输后，在接收点上由于混响时间和背景噪声的存在而发生畸变，比较原始信号与接收信号，其包络的变化来表达房间对音质的改变。
(5)背景噪声A声级或是NR数
4-3.在音质设计中，大厅的容积应如确定？
解：确定大厅的容积需要考虑两面的因素⑴保证足够的响度⑵保证合适的混响时间。确定容积需考虑的因素
(1)响度: 体积大，声源不变的情况下，声能密度D小，则Lp较小。以电声为主（保证响度）——体积不受限制；以自然声为主(音乐厅）——体积受限制。
(2)混响时间
RT与V成正比，与A成反比。厅堂中，观众吸声量占所需总吸声量的1/2~2/3，故观众吸声量起很大的作用。
控制好厅堂的容积V与观众人数的比例，就在相当程度上保证或控制了RT
(3)每座容积
对已判定为音质良好的厅堂大量统计分析所得到的结果。音乐厅8—10m3/ 每座，歌剧院6—8 m3/每座，多用途剧场、礼堂5—6m3/每座，讲演厅、大教室4m3/每座（推荐值）。
(4)确定V法：功能——选每座容积；容量——观众数量；考虑其它要求；得出体积。
4-4.大厅的体型设计要注意什么问题？简述声线法的适用围。
(1)体型设计的法
考虑音频围声波比大厅的尺寸要小的多，可以忽略声波的折射、衍射、干涉，两个声音相加时只作能量相加。近似地用几光学的法描述大厅中声的传播、反射等现象。这种法叫“几声学法”或“声线法”，这种分析法在相当大的程度上与实际相符，是大厅体型设计中常用的法。
(2)体型设计原则①充分利用直达声——保证直达声可达到每个听众影响因素：a、长距离的自然衰减-6dB/倍距离；b、遮挡和掠射吸收（30m有10~20dB的衰减）c 、偏离辐射主轴角度增大时，高频声明显减弱
措施：a、控制大厅尺寸比例避免过长。使观众席位尽可能靠近声源，一般剧场长度<30m，最大<33m，音乐厅<45m ；设楼座；短而宽布置：夹角<1200，极限<1400。b、避免被遮挡和掠射吸收；地面应有一定的坡度；按视线要求进行设计即可；错位排列。
②争取和控制好早期反射声（难点）
A 早期反射声的形成：容易形成部位为天花和侧墙；分析式：将时差转换声程差进行
判断50ms——17m ；30ms——10.2m ；20ms——6.8m；一般原则：按厅堂首排座位与声源的距离——10m ；天花高度<13m 厅堂宽度<26m （按声程差小于17m计算）；超过此尺度，应加以特殊处理。已知平剖面图，做声线图。根据声线图分析是否存在回声，是否分布均匀，是否存在声聚焦和声影。
B 天花形状——剖面设计：前部天花（台口附近），天花可向厅绝大多数地提供一次反射，故其高度与倾角十分重要。原则是一次反射均匀的分布在大部分观众席；后部天花的原则是向观众席及侧墙扩散声能。形式有折板式、锯齿式、扩散体式。声源位置：大幕线后2~3m，高1.5M
C 侧墙处理——平面形式：基本平面分类为矩形、扇形、马蹄形，又演变有钟形、六角形。
②平面形状的选择。原则：前次反射声的多少，声场分布均匀，特殊形状应作处理。
a 一般以钟形、矩形平面较多；
b 扇形平面，墙面与中轴夹角<8~100；
c 弧形墙面须做扩散或吸声处理。一个简单几形平面，若不做特殊处理，视线最好的中前区将会缺乏一次侧向反射声。
③前部侧墙
a 尽可能减小耳光的面积——减小声能消耗；
b 耳光楼悬挑，高出舞台面2m以上，其侧面、底板下部墙面按一次反射面设计；
c 设跌落式包厢或挑台挑台栏板，底板按一次反射面设计；
d 侧墙设反射板在透气的侧墙装修设置（悬挂）高反射的板（混凝土板、厚木板）；
e 侧墙倾扩大一次反射面，但其倾角<100。
(3)防止产生回声及其他声学缺陷
①回声：a 出现部位：舞台、乐池、观众席前部；b 产生部位：台口前天花（过高）一次反射楼座栏板二次反射后墙二次反射；c 危害：干扰听闻、破坏音质；d 措施：天花高度<13m或吸声扩散整楼座栏板倾角或吸声处理；后墙处理：吸声吸声系数>0.6的强吸声倾角.调整向后部提供一次反射扩散，不形成定向反射。
②颤动回声：a 出现部位：平行墙面间；b 产生条件：（a）声源与接收点同在平行墙面间（b）墙面强反射；c 危害干扰听闻，破坏音质；d 措施(a) 相对墙面夹角>50；
(b) 墙面扩散，吸声处理。
③声聚焦：a 出现部位：弧形墙面、壳形天花前的空间某位置；b 产生条件：曲率半径小，强反射；c 危害：形成第二声源，重干扰听闻室声场极不均匀；d 措施：避免使用弧形墙面厅堂高度≧2R，弧形墙面上扩散吸声处理。
④声影：a 出现部位：楼座挑台下；b 产生条件：挑台过深；C 危害：堂座后区反射声被遮挡，响度不够，音质较差；ｄ措施：取合适的楼座挑台高度与深度比厅充分扩散声能
⑤声学缺陷出现的一般规律：a 建筑形体（平剖面）不当；b 室特殊部位设计不当；c 短混响时间。
(4) 扩散设计
三种式达到声扩散的目的：1）将厅堂表面处理成不规则形状和设扩散体。2）体型设计中采用不规则平、剖面处理。3) 吸声材料交叉布置。
(5) 舞台的反射板
将舞台的上部、两侧和后部用反射板封闭起来，使舞台上演员的声音反射到观众厅，能显著提高观众席上的声能密度。不仅如此，舞台反射板还有加强演员的自我听闻和演员与乐队、以及乐队各部分之间的相互听闻的作用。这是音乐演出，特别是交响乐演出的一个重要条件。
舞台反射板在全频带上应当都是反射性的；
舞台反射板所围绕的空间的大小，取决于乐队的布置和规模，同时还应使反射声的延时有利
建筑环境学课后习题答案 第二章 1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？ 答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。 2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？ 答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。 3.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？ 答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？ 答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的升高，从而不利于住区微气候的改善。 6.水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是多少？ 答：①由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且室内各区的温度分布也不一样。如果绘制出等温曲线，就会看到与岛屿的等高线极为相似，人们把这种气温分布的现象称为“热岛现象”。而水体和植被具有调节城市局部气候的作用，如净化空气、减少噪声，对城市“热岛现象”有一定的缓解作用。②机理：水体的比热大，温度较高时，气体潜热带走辐射热量，有效地降低温度，植被蒸腾作用较强，能有效带走部分热量，此外，植被的光合作用能吸收CO2，放出O2，杀菌并能吸收粉尘，有效地抑制了温室效应进而降低温度，也就有效地抑制了热岛效应。 第三章 1.室外空气综合温度是单独由气象参数决定的么？ 答：室外空气综合温度并不是由气象单独决定的，所谓室外
1. 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？ 答：大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选择性，它对太阳辐射几乎是透明体，直接接受太阳辐射的增温是非常微弱。主要靠吸收地面的长波辐射而升温。而地面温度的变化取决于太阳辐射和对大气的长波辐射。因此，地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，地面温度决定了空气温度。 2. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？ 如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？ 答：有效天空温度的计算公式为： 4 144])70.030.0)(026.032.0(9.0[o d d sky T S e T T +--= 查空气水蒸气表，可知：t =25℃时，e d =31.67mbar 查表2-2，T d =32.2+273.15=305.35 K ，另外，T 0=25+273.15=298.15 K ∴ 计算得：T sky ＝100×(74.2－9.4S)1/4 如果没有大气层，可以认为S ＝1，则计算求得：T sky ＝283.7 K 3. 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或
结霜？ 答：由于晴朗夜空的天空有效温度低，树叶表面与天空进行长波辐射，使得叶片表面温度低于空气的露点温度，所以出现结露或结霜现象。 4. 水体和植被对热岛现象起什么作用，机理是什么？ 答：水体和植被在一定程度上可缓解热岛效应，一方面植被覆盖地面，可减少地面吸收的热量，另一方面，水体和植被的蒸发量加大，带走了城市空间的一部分热量，这些都有利于城市空气温度的降低。水体蓄热能力大，有利于降低日间热岛强度。 5..室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ 答：室外空气综合温度的计算公式为：out L out air z Q aI t t αα-+= 由公式可以看出，室外空气综合温度不是单独由气象参数决定的，还与围护结构外表面的吸收率有关。 6. 透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有红外线和紫外线。
第1章绪论 1.建筑环境学主要研究内容是什么？ 第2章建筑室外环境 一、基本概念 太阳高度角、太阳方位角、室外综合温度、真太阳时、温室效应、逆温层、霜洞 二、思考题 1.试解释我国北方住宅为何要严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅 并不严格遵守此原则？ 2.晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜的原因是什么？ 3.说明太阳辐射到达地面的过程。 4．温室效应，逆温层与城市与城市热岛效应、它们之间有什么相互关系？ 5.城市热岛是如何产生的？有什么危害？
6. 采用水体植被对热岛现象起什么作用？ 7. 室外气温指在什么条件下测得的温度？ 8.地下温度3米深处的温度有什么特点？ 9.我国建筑热工设计中分为几个区？各有什么特点？ 10.为保证日照时间满足规范要求，南方地区和北方地区要求的最小住宅楼间距是否相同？为什么？ 11.采用高反射率的地面对住区微气候是改善了还是恶化了？为什么？ 12.水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是什么？
13.是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？ 第3章建筑热湿环境 一、基本概念 材料的蓄热系数S、材料层的热惰性指标D、遮阳系数C n、遮挡系数C s、冷负荷、热负荷得热 二、思考题 1.围护结构的传热量由那几部分组成，得热量与围护结构有何关系。 2.何为谐波反映法，冷负荷系数法，简略说明其原理。
3.通常在围护结构中设置一空气间层以减少冬季从室内向室外的传热，试问空气层应设在 靠室外一侧还是靠室内一侧对保温效果更好，为什么？ 4.窗户的材料对传热是否有影响，目前常用的几种类型窗户有那些，那种窗户的传热量 少？ 5.室内水面自然蒸发是否导致室内热负荷变化？试阐述有是如何变化的？为什么？ 6.在相同的条件下，为什么外遮阳比内遮阳更有利。 7.室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ 8.什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ 9.透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有红外线和紫外线？ 10.透过玻璃窗的太阳辐射是否等于建筑物的瞬时冷负荷？
第一章 1.建筑环境学主要由：建筑外环境、建筑热湿环境、人体对热湿环境的反应、室 内空气质量品质、气流环境、声环境、和光环境七个主要 部分组成 2.建筑满足的要求：安全性、功能性、舒适性、美观性； 3，建筑与环境关系的发展中存在的问题：建筑环境舒适性与节能环保之间的矛盾 第二章 1.赤纬是地球中心和太阳中心与地球赤道平面之间的夹角，他的变化范围为+23.5~~- -23.5. 2. 影响太阳高度角和方位角的因素有赤纬、时角、纬度 3.太阳常数：在I地球大气层外，太阳与地球年平均距离处，与太阳光线垂直的 表面的太阳辐射照度I=1353W/m2,称为太阳常数。 4.太阳辐射照度的影响因素；太阳高度角和大气透明度 5.大气透明度；令P=Il/I0=exp(-a) 大气质量；m=L’/L=1/sinB 6. 风玫瑰图（P21） 7.室外气温的影响因素：第一，入射到地面上的太阳辐射热量；第二，地面的覆盖面；第三，大气的对流作用以最强的方式影响气温 8.霜洞现象：在某个范围内，温度变化出现局地倒臵现象，其极端形式称为霜洞 9.不当风场的危害1）冬季住宅内高速风场增加建筑物的冷风渗透，导致采暖负荷增大 2）由于建筑物的遮挡作用，造成夏季的自然通风不良 3)室外局部的高风速影响行人的活动，并影响舒适 4）建筑群内的风速太低导致建筑群内散发的气体污染物无法 有效的排出，而在小区内聚集 5）建筑群内出现旋风区域，容易积聚落叶废纸塑料袋等废弃物 10.什么叫做城市热岛效应？产生的原因是什么？可以采取什么措施降低？ 答：城市热岛效应：由于城市地面覆盖物多、发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且市内各区的温度的分布也不一样，如果绘制出等温线，就会看到与岛屿的等高线极为相似，人们把这种气温分布的现象叫做热岛现象。 原因：由于城市下垫面特殊的物理性质、城市内的低风速、城市内较大的人为热等原因，造成城市的空气温度要高于郊区的温度。增加城市绿化面积可以缓解热岛效应。 第三章 1.室内热湿环境形成原因是各种内扰和外扰，外扰主要包括室外气候参数例如室外空气温湿度，太阳辐射，风速风向变化，以及邻室的空气温湿度等，均可通过围护结构的传热传湿空气渗透使热量和湿度进入室内，对室内热湿环境产生影响。内扰主要包括设备照明人员等室内热湿源 2.围护结构表面特性：热惯性 如何影响反射率吸收率：对于太阳辐射，围护结构表面越粗糙，颜色越深，吸收率越高，反射率越低
第二章 1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？ 答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暧能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。 2.是空气温度的改变导致地而温度改变，还是地而温度的改变导致空气温度改变？ 答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。 3.晴朗的夏夜，气温25°C,有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？ 根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地而气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度乂与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25°C,相对湿度在30%-70% 之间，则U=6°C-19°C,有效天空温度t sky=7°C-14°Co在某些极端条件下，t恋可以达到0°C以下。 如果没有大气层，有效天空温度应该为0K。 4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结諾或结霜？ 答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。 5.采用低反射率的下垫血对城市热岛有不好的影响。如果住宅小区采用高反射率的地曲铺装是否能够改善住区微气候？为什么？ 答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地而铺装，虽然减少了地而对辐射的吸收，但其 反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候 的改善。 6.水体和植被对热品现象起什么作用？机理是多少？ 答：①由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且室内各区的温度分布也不一样。如果绘制出等温曲线，就会看到与岛屿的等高线极为相似，人们把这种气温分布的现象称为“热岛现象”。而水体和植被具有调节城市局部气候的作用，如净化空气、减少噪声，对城市“热岛现彖”有一定的缓解作用。②机理：水体的比热大，温度较高时，气体潜热带走辐射热量，有效地降低温度，植被蒸腾作用较强，能有效带走部分热量，此外，植被的光合作用能吸收C02,放出02,杀菌并能吸收粉尘，有效地抑制了温室效应进而降低温度， 1?室外空气综合温度是单独由气象参数决定的么？ 答：室外空气综合温度并不是由气象单独决定的，所谓室外空气综合温度相当于室外气温由原来的空气加一个太阳辐射的等效温度值，它不仅考虑了来自太阳对周围结构短波辐射，而且反映了周围结构外表血与天空和周围物体之间的长波辐射 2.什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ 答：与建筑物与环境之间的温差很小时，他们之间的长波辐射可忽略 3.透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有红外线和紫外线？ 答：不是，虽然红外线和紫外线有很大一部分被玻璃窗反射回去了，可是，还是会有一?部分红外线或紫外线透过玻璃窗 4.透过玻璃的太阳辐射是否等于建筑物的瞬时冷负荷？ 答：冷负荷是维持室内空气热湿参数为某恒定值时，在单位时间内需要从室内除去的热量。渗透空气的得热直接进入室内成为瞬时冷负荷。对流部分的也会直接传递给室内空气成为冷负荷。而辐射部分进入到室内后，并不直接进入到空气中，而会通过对流换热方式逐步释放到空气中，形成冷负荷。 5.室内照明和设备散热是否直接转变的瞬时冷负荷？ 答：不是，因为这些散热部分要与室内各表而产生热交换，从而产生衰减和延迟。 6.为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？ 答：如果室内外温差的平均值远远大于室内外温差的波动值时。采用平均温差的稳态计算带来的误差比较小，在
课后习题答案第一章绪论 1．何为建筑环境学？建筑环境中有待解决的问题是什么？ 2．建筑环境学研究的内容及其研究方法为何？ 1．所谓建筑环境学就是指在建筑空间内，在满足使用功能的前提下，如何让人们在使用过程中感到舒适和健康的一门科学。根据使用功能的不同，从使用者的角度出发，研究室内的温度、湿度、气流组织的分布、空气品质、采光性能、照明、噪声和音响效果等及其相互间组合后产生的效果，并对此作出科学评价，为营造一个舒、健康的室内环境提供理论依据。有等解决问题是：①如何解决满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾；②如何解决“建筑病综合症”（Sick Building Syndrome –“SBS”）的问题。 2．研究的主要内容包括：建筑外环境、室内空气品质、室内热湿环境与气流环境，建筑声环境和光环境（即包含了建筑、传热、声、光、材料及生理学、心理学和生物学等多门学科的内容。基于建筑环境学内容的多样性，相对独立性和应用的广泛性，人们是从各个不同学科的角度对其内容进行研究，研究室内各种微气候环境所形成的机理及其与人的生活环境、工作环境等相互间的关系。 第二章建筑外环境 1．与建筑密切相关的气候因素有哪些？ 2．何为“平均太阳时”、“世界时”和“北京时”。 3．地球与太阳的相对位置可用哪些参数来表示，影响相对位置变化的主要因素是什么，为什么太阳离地球最远时而最热，离地球最近时却是寒冷天气。 4．到达地面的太阳辐射能量是由哪些部分组成，辐射能量的强弱与哪些因素有关。 5．我国民用住宅建筑的最低日照标准是什么，日照时间与建筑物配置和外型有何关系。6．日照与人体健康有何关系。 7．室外地表气温的升降主要取决于什么，影响的主要因素是什么？ 8．何为“日较差”和“年较差”，我国各地的“日较差”“年较差”遵循什么规律。 9．何为“霜洞”，何为“有效天空温度”；影响“有效天空温度的主要因素是什么”？10．相对湿度的日变化受哪些因素的影响，其变化规律如何，为何相对湿度的日变化在黎明前后最大，而午后却最小。 11．风可分为哪两大类，并解释其定义，我国气象部门是如何测定当地的风向与风速的，风玫瑰图的含意是什么？ 12．城市气候环境变暖且高于周边郊区农村的主要原因是什么？为什么在城市密集区易形成热岛现象。 13．我国建筑热工设计中为什么要按分区进行设计，是如何分区，分成几个什么区域。1．与太阳的光辐射，气温、湿度，风和降水等因素有关。 2．以太阳通过某地区的子午线时为正午12点来计算一天的时间为平均太阳时；以本初子午线处的平均太阳时作为世界标准时（世界时）；以东经120℃的平均太阳时为中国标准（称为北京时间）。 3．相对位置可用纬度，太阳赤纬d，时角h，太阳高度角和方位角A表示，其中前三个参数、d、h是直接影响和A的因素，因为是表明观察点所在位置，d表明季节（日期）的变化；h是表明时间的变化。当太阳离地球最远时，太阳光是垂直于直射地面的，具有很高的辐射强度，所以最热而形成了夏至，当太阳距地球最近时，太阳光是斜射地球表面的，其辐射强度很弱，因此最寒冷导致了冬至。 4．一部分为太阳直接照射到地面（即直射辐射）；另一部分是经过大气层散射后到达地面成
1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？ 答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。 2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？ 答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。 3. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？ 根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则t dp＝6℃-19℃，有效天空温度t sky＝7℃-14℃。在某些极端条件下，t sky可以达到0℃以下。 如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。 4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？ 答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？ 答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。 6.水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是多少？ 答：①由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且室内各区的温度分布也不一样。如果绘制出等温曲线，就会看到与岛屿的等高线极为相似，人们把这种气温分布的现象称为“热岛现象”。而水体和植被具有调节城市局部气候的作用，如净化空气、减少噪声，对城市“热岛现象”有一定的缓解作用。②机理：水体的比热大，温度较高时，气体潜热带走辐射热量，有效地降低温度，植被蒸腾作用较强，能有效带走部分热量，此外，植被的光合作用能吸收CO2，放出O2，杀菌并能吸收粉尘，有效地抑制了温室效应进而降低温度，也就有效地抑制了热岛效应。 第三章 1.室外空气综合温度是单独由气象参数决定的么？ 答：室外空气综合温度并不是由气象单独决定的，所谓室外空气综合温度相当于室外气温由原来的空气加一个太阳辐射的等效温度值，它不仅考虑了来自太阳对周围结构短波辐射，而且反映了周围结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射 2.什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ 答：与建筑物与环境之间的温差很小时，他们之间的长波辐射可忽略 3.透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有红外线和紫外线？
且各朝向上冬季的阴影区范围都不大，能保证周围场地有良好的日照。L形建筑会出现终日阴影和自身阴影遮蔽情况。而凹形建筑虽然南北方向和东西场地没有永久阴影区，但在各朝向上转角部分的连接方向不同，都有不同程度的自身阴影遮蔽情况…… 6．日照中的紫外线具有强大的杀菌作用，尤其是波长在0.25~0.295 范围内杀菌作用更为明显，波长在0.29~0.32 的紫外线还能帮助人体合成维生素D，且维生素D能帮助人们的骨骼生长。另一方面，过度的紫外线照射，也会危及人类的健康在0.32 以上的高密度紫处线，对地球的生态环境和大气环流有重要影响，因这种波长紫外线能吸收大量的臭氧，导致臭氧层浓度降低造成紫外线辐射增强，对大气环境与人体健康都有不同程度危害。 7．地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，它主要靠吸收地面长波辐射（波长在3~120 ）而升温，而直接接太阳辐射的增温是非常微弱的。影响的主要因素有：①入射到地面上的太阳辐射热量，它取决定性作用；②地面覆盖的影响（如草地、森林、沙漠和河流及地形的变化）；③大气对流的强弱快慢的影响。 8．一日内气温的最高值和最低值之差称为气温的“日较差”；一年内最热月与最冷月的平均气温差称为气温的“年较差”。由于我国海陆分布与地形的起伏的影响，各地气温的“日较差”
一般是从东南向西北递增；而“年较差”是自南到北，自沿海到内陆逐渐增大。 9．在不同下垫石上，温度变化是温度的局地倒置现象，其温差达到最大极限值称为“霜洞”。当阳光透过大气层到达地面途中，其中一部分（大约10%）被大气中的水蒸气和CO2所吸收，同时它们还吸收来自地面的反辐射，使其具有一定温度，此时的大气温度称“有效天空空温度”Tsky，其数值取决于地表温度Td，距地面1.5~2.0M高处的气体温度T0；水蒸汽分压力E d与日照百分比率。 10．其影响因素取决于地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴等；其变化规律是一般为大陆低于海面，夏季低于冬季，晴天低天阴天，在黎明前后由于空气的水蒸气含量较少，但气温最低所相对湿度最大，午后，空气中的水蒸气含量虽然较大，但此时气温达最大值，当水蒸气分压力Pq一定时，最高气温所对应的饱和水蒸气压力Pq.b最大，所相对温度最低值。而在一年中，最热月的相绝湿度最大，最冷月的绝对湿度最小，这主要是因为蒸发量随温度变化而变化的缘故。 11．风可分大气环流和地方风两大类，前者是因太阳辐射造成赤道和两极间的温度差而引起的风称大气环流；后者由于地表水陆分布，地热起伏，表面覆盖不同等引起的风为地方风。气象部门一般在距地面10m高处测量的风向、风速作为当地的风向
1 、建筑物一般应该满足哪方面的要求： (1)安全性：避免由于地震、台风、暴雨等各种自然灾害所引起的危害或人为的侵害 (2)功能性：满足建筑的居住、办公、营业、生产等功能 (3)舒适性：保证居住者在建筑内的健康和舒适 (4)美观性：有亲和感，社会文化的体现 2 建筑学的主要任务： (1)了解人类生活和生产过程需要什么样的室内外环境 (2)了解各种内外部因素是如何影响人工微环境的 （3）掌握改变或控制人工微环境的基本方法和原理 3 对建筑有关的气候要素有哪些： 太阳辐射气温湿度风降水天空辐射土壤温度 4 太阳常数： 大气层外的辐射强度。1353瓦每平方米 6 落到地球表面的太阳辐射能有哪几部分组成： （1）直射辐射：为可见光和近红外线 （2）散射辐射：被大气中的水蒸汽和云层散射，为可见光和近红外线(3)大气长波辐射：大气吸收后再向地面辐射，为长波辐射。在日间比例很小，可以忽略。 7空气温度和室外空气综合温度区别： 室外气温一般是指距离地面1.5米高、背阴处的空气温度。空气温度也就是气温，是表示空气冷热程度的物理量。室外空气综合温度相当于室外计算温度增加一个太阳辐射的等效温度。 8为什么夏天中午人们在室外感觉温度比天气预报空气温度高：体感温度是人体感觉到的温度，是一个综合的空气温度，太阳辐射，风速，湿度等的综合概念，在夏天中午，太阳辐射强烈，人体吸收了一部分太阳辐射的能量，故人们在室外感觉的温度比空气温度高。 9 风的成因有哪些： 风是指大气压差所引起的大气水平方向的运动。(1) 地表增温不同是引起大气压力差的主要原因，也是风形成的主要原因。（2）大气环流：造成全球各地差异，赤道和两极温差造成（3）地方风：造成局部差异，以一昼夜为周期，地方性地貌条件不同，造成，如海陆风山谷风、庭院风、巷道风等（4）季风：造成季节差异，以年为周期，海陆间季节温差造成，冬季大陆吹向海洋，夏季海洋吹向大陆 10、描述风的两个主要参数： 风向：风吹来的方向。风速：单位时间风所进行的距离。 11、简述建筑小区风场形成的机理
第一章绪论 1.何谓建筑环境学？P5 所谓建筑环境学,就是指在建筑空间内,在满足使用功能的前提下,如何让人们在使用过程中感到舒适和健康的一门科学。 根据使用功能的不同,从使用者的角度出发,研究室内的温度、湿度、气流组织的分布、空气品质、采光性能、照明、噪声和音响效果等及其相互间组合后产生的效果, 并对此作出科学的评价,为营造一个舒适,健康的室内环境提供理论依据。 2.建筑环境学的主要研究内容是什么？P5 建筑环境学主要由建筑外环境、室内热湿环境、人体对热湿环境的反应、室内空气品质、气流环境、建筑声环境和光环境等若干个部分所组成。 3.建筑环境学的任务是什么？P5 任务一：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内、外环境 任务二：了解各种内外部因素是如何影响人工微环境的 任务三：掌握改变或控制人工微环境的基本方法和原理 4.至今人们仍希望建筑能满足人类的哪些要求？P2 安全性:能够抵御飓风、暴雨、地震等各种自然灾害说引起的危害或认为的侵害。 功能性：满足居住、办公、营业、生产等不同类型建筑的使用功能。 舒适性：保证居住者在建筑内的健康与舒适。 美观性：要有亲和感，反应当时人们的文化追求。 5.建筑环境学在本专业学科中的地位是什么？P4 专业基础平台之一，传热学、流体力学、工程热力学、建筑环境学第二章建筑外环境 室外气候的七个参数：大气压力、地层温度、空气温度、有效天空温度、空气湿度、风、降水 1.何谓地方平均太阳时、真太阳时、时角、时差、世界时、北京时间。它们之间有何关系。P9-P10 地方平均太阳时：是以太阳通过该地的子午线时为正12点来计算一天的时间。 世界时：以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。 真太阳时：以当地太阳位于正南向的瞬时为正午12时，地球自转15度为一小时。 北京时间：东8时区的时间, 即以东经120度的平均太阳时为中国的标准。（北京时间=世界时+8h）时角h：时角是指当时太阳入射的日地中心连线在地球赤道平面上的投影与当前时间12点时日、地中心连线在赤道平面上的投影之间的夹角。（时角是真太阳时用角度的表示） 时差：真太阳时与当地平均太阳时的差值。 2.什么是赤纬、地理纬度、太阳高度角、方位角？它们之间有何关系。P8、P10 赤纬：地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角。 地理纬度：是地球表面某地的本地法线（地平面的垂线）与赤道平面的夹角。 太阳高度角：是指太阳光线与水平面间的夹角。 太阳方位角：是指太阳至地球上某给定点连线在地面上的投影与当地子午线（南向）的夹角。 影响太阳高度角和方位角因素有三：赤纬d、时角h、地理纬度Φ。 3.了解地球绕太阳运动的规律。P8-P9
1. 为什么我国北方住宅严格遵守座北朝南的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？ 纬度位置决定太阳高度角。南方地区太阳高度角一年四季都较高，而北方地区的太阳高度角具有夏季高冬季低的特点，因此，坐北朝南的格局有利于在夏季减少日射得热，冬季增加日射得热，达到冬暖夏凉的目的。北方地区采用坐北朝南的第二个原因是避北风。 2. 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？ 是地面温度的改变导致空气温度的改变。太阳的辐射能主要集中在可见光和近红外波段（超过90％）。而空气对于这部分太阳辐射几乎是透明体，所以太阳穿过空气时导致空气的升温很小。 地面和空气的对流热交换是空气温度气温升降的直接原因。地面在接受大量太阳辐射后，温度升高，与地表直接接触的空气层，由于对流换热作用而被加热，被加热的空气层又通过自然对流作用将热量转移到更高层的空气，从而导致了空气的升温。气温降低的过程也大体类似。 注意：地面因接收太阳辐射而升温所导致的长波辐射对空气的加热作用是一种次要因素。 3. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？ 根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则t dp＝6℃-19℃，有效天空温度t sky＝7℃-14℃。在
某些极端条件下，t sky可以达到0℃以下。 如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。 4. 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？ 晴朗天气下有效天空温度低，树叶朝上的表面与天空辐射换热强烈，同时凌晨也是空气气温最低的时候，如果此时树叶表面的温度低于环境空气的露点温度，就会有结露的现象发生，如果低于0℃则会结霜。 5. 采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区的微气候？为什么？ 能起到一定改善作用。高反射率地面（吸收率和发射率低）对太阳辐射能的吸收较少，温升较低，从而对近地面空气的加热作用较小，对城市热岛效应有一定缓解作用（马赛克建筑）。但微气候涉及建筑物周围特定地点的气温、湿度、风速、阳光等多种参数，高反射率地面铺装可能会带来光污染。 6. 水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是什么？ 能够缓解城市热岛效应。水体和植被下垫面本身吸收的太阳辐射能较砖石混凝土下垫面就少，同时，由于水体的蒸发和植物的蒸腾作用，可以通过潜热的形式带走大量热量，使得自身温度较低，对近地表空气具有降温作用，从而能够对城市热岛效应起到一定缓解作用。此外，蒸发和蒸腾作用，将大量水气带入空气，增加了空气湿度，使人感觉更舒适。
课后习题答案 第二章 1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？ 答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。 2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？ 答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。 3. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？ 答：根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴 朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则t dp ＝6℃-19℃，有效天空温度t sky ＝7℃-14℃。在某些极端条件下，t sky 可以达到0℃以下。 如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。 4.为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？ 答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。 5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？ 答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。 6.水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是多少？ 答：①由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且室内各区的温度分布也不一样。如果绘制出等温曲线，就会看到与岛屿的等高线极为相似，人们把这种气温分布的现象称为“热岛现象”。而水体和植被具有调节城市局部气候的作用，如净化空气、减少噪声，对城市“热岛现象”有一定的缓解作用。②机理：水体的比热大，温度较高时，气体潜热带走辐射热量，有效地降低温度，植被蒸腾作用较强，能有效带走部分热量，此外，植被的光合作用能吸收CO2，放出O2，杀菌并能吸收粉尘，有效地抑制了温室效应进而降低温度，也就有效地抑制了热岛效应。
《建筑环境学》课后习题 第一章绪论 1．何为建筑环境学？建筑环境中有待解决的问题是什么？ 2．建筑环境学研究的内容及其研究方法为何？ 第二章建筑外环境 1．与建筑密切相关的气候因素有哪些？ 2．何为“平均太阳时”、“世界时”和“北京时”。 3．地球与太阳的相对位置可用哪些参数来表示，影响相对位置变化的主要因素是什么，为什么太阳离地球最远时而最热，离地球最近时却是寒冷天气。 4．到达地面的太阳辐射能量是由哪些部分组成，辐射能量的强弱与哪些因素有关。 5．我国民用住宅建筑的最低日照标准是什么，日照时间与建筑物配置和外型有何关系。 6．日照与人体健康有何关系。 7．室外地表气温的升降主要取决于什么，影响的主要因素是什么？ 8．何为“日较差”和“年较差”，我国各地的“日较差”“年较差”遵循什么规律。 9．何为“霜洞”，何为“有效天空温度”；影响“有效天空温度的主要因素是什么”？ 10．相对湿度的日变化受哪些因素的影响，其变化规律如何，为何相对湿度的日变化在黎明前后最大，而午后却最小。 11．风可分为哪两大类，并解释其定义，我国气象部门是如何测定当地的风向与风速的，风玫瑰图的含意是什么？
12．城市气候环境变暖且高于周边郊区农村的主要原因是什么？为什么在城市密集区易形成热岛现象。 13．我国建筑热工设计中为什么要按分区进行设计，是如何分区，分成几个什么区域。 第三章建筑环境中的空气环境 1．室内空气环境主要由哪几部分组成，上人们为什么如此关心室内空气环境。 2．何为空气环境的“阈值”，根据人在空气环境中停留时间长短给出了几种阈值。 3．室内空气品质（IAQ）较狭义与广义上的定义是如何确定的。 4．了解室内空气品质的相关标准，以及国内外标准的差异。 5．何为室内环境品质（IEQ）。 6．室内空气污染的来源，污染的种类及其造成的危害为何。 7．为了减轻室内空气污染可采取哪三种途径；分别写出稳态和非稳态下的全面通风换气稀释方程，并解释其含意。 8．理论上的通风换气量是如何确定，工程设计中新风量如何确定，ASHRAE Standard62-1989R 给出的新标准如何。 9．室内气流组织分布特性常用几个什么参量给予评价，其参量的含意为何。 10．何为“热压”、“余压”、“风压”三者之间有何关系。 11．为什么供暖通风和空气调节设计规范中规定，在实际计算时仅考虑“热压”的作用，而“风压”一般不考虑。 第四章建筑环境中的热湿环境 1．围护结构的传热方式为何，传递的热量由哪几部组成，得热量的多少与其围护结构有何关系。
第三章 1.室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ 否。室外空气综合温度反映了室外气温，太阳辐射和长波辐射综合效果，是这三种效果折合而成的当量值，在白天，由于太阳辐射的强度远远大于长波辐射，因此长波辐射的效果可以忽略。由室外空气综合温度的表达式可知，其数值不仅跟室外气象参数，如气温，日射强度，风速有关，还跟所考察物体的表面特性有关，即维护结构或人体表面的吸收特性有关。 4.透过玻璃窗的太阳辐射是否等于建筑物的瞬时冷负荷？ 不一定。负荷是指维持室内空气热湿参数不变，在单位时间内所要去除或增加的热量。负荷的大小与去除或增加热量的方式有关。对于送风空调系统，只能通过对流的方式去除热量，因此，只有直接进入空气中的热量才会成为瞬时负荷，而由于显著辐射存在，积蓄在维护结构和家具等物体中的热量只有在进入空气时才会成为负荷。透过玻璃窗的太阳辐射能并不会直接进入空气成为房间的负荷，它通过提高室内各表面的温度，当各表面的温度高于室内空气温度时，则热量通过对流换热的方式逐步释放到空气中，成为负荷，这其中有衰减和滞后。 而对于辐射板空调系统，玻璃窗透过的辐射能，如果有部分直接落在辐射板板上，则也会成为瞬时负荷的一部分。 5.室内照明和设备散热是否直接转变为瞬时冷负荷？ 不全是。室内照明和散热设备散发的显热包括对流和辐射两种形式，两种散热形式所散发的热量比例与热源的性质有关。 而负荷的大小与去除热量的方式有关，对于送风空调系统，其中以对流形式散发的热量直接进入空气成为房间的瞬时冷负荷，而以辐射形式散发的热量并不会立刻成为房间的冷负荷，而是先积蓄在维护结构和家具中，当这些结构的表面温度提高后，会以对流的方式将热量逐步释放到空气中，形成冷负荷。 而对于辐射板空调系统，如果有辐射热直接落在辐射板上，也会成为部分的瞬时负荷。 得热与负荷在时间和量值上存在差别的根源在于辐射得热的存在和维护结构等的蓄热作用。 6.为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏季却一定要采用动态算法计算空调负荷？ 稳态算法不考虑建筑物以前时刻传热过程的影响，只根据室内外瞬时或平均温差计算采暖负荷。在冬季，室内外温差的平均值远大于室内外温度的波动值，采用平均温差的稳态算法进行近似计算的误差相对较小，可以满足工程设计精度的需要，因此可以用稳态算法计算冬季的采暖负荷。 在夏季，室内外平均温差并不大，而温度的波动幅度却很大，不符合稳态算法的使用的前提条件，必须采用动态算法。 8.夜间建筑物可通过玻璃窗以长波辐射形式把热量散出去吗？ 可以将部分热量以长波辐射的方式散出去。具体数值与玻璃的厚度和有无镀膜有关。对于普通玻璃，其热量散失包括传导和长波辐射部分。普通玻璃对室内
课后习题答案 1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？ 答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。 2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。 3.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？ 答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。 5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？ 答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。 6.水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是多少？ 答：①由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且室内各区的温度分布也不一样。如果绘制出等温曲线，就会看到与岛屿的等高线极为相似，人们把这种气温分布的现象称为“热岛现象”。而水体和植被具有调节城市局部气候的作用，如净化空气、减少噪声，对城市“热岛现象”有一定的缓解作用。②机理：水体的比热大，温度较高时，气体潜热带走辐射热量，有效地降低温度，植被蒸腾作用较强，能有效带走部分热量，此外，植被的光合作用能吸收CO2，放出O2，杀菌并能吸收粉尘，有效地抑制了温室效应进而降低温度，也就有效地抑制了热岛效应。 1.室外空气综合温度是单独由气象参数决定的么？ 答：室外空气综合温度并不是由气象单独决定的，所谓室外空气综合温度相当于室外气温由原来的空气加一个太阳辐射的等效温度值，它不仅考虑了来自太阳对周围结构短波辐射，而且反映了周围结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射 2.什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ 答：与建筑物与环境之间的温差很小时，他们之间的长波辐射可忽略 3.透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有红外线和紫外线？ 答：不是，虽然红外线和紫外线有很大一部分被玻璃窗反射回去了，可是，还是会有一部分红外线或紫外线透过玻璃窗
《建筑环境学》习题部分参考解答 第二章 建筑外环境 1. 为什么我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方并不严格遵守？ 答：太阳光在垂直面上的直射强度为θβcos cos ,??=N z c I I ，对于地理位置的地区βcos ?N I 是不能人为改变的。所以要使I c,z 取最佳值，只有使θ尽可能小。在冬季，太阳是从东南方向升起，从西南方向落下，而坐北朝南的布局就保证了在冬季能最大限度的接收太阳辐射。北方气候寒冷、冬夏太阳高度角差别大，坐北朝南的布局可以使建筑物冬季获得尽可能多的太阳辐射，夏季获得的太阳辐射较小。但在南方尤其是北回归线以南，冬夏太阳高度角差不多，所以建筑物是否坐北朝南影响不太大。 2. 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？ 答：大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选择性，它对太阳辐射几乎是透明体，直接接受太阳辐射的增温是非常微弱。主要靠吸收地面的长波辐射而升温。而地面温度的变化取决于太阳辐射和对大气的长波辐射。因此，地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，地面温度决定了空气温度。 3. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？ 如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？ 答：有效天空温度的计算公式为： 4144])70.030.0)(026.032.0(9.0[o d d sky T S e T T +--= 查空气水蒸气表，可知：t =25℃时，e d =31.67mbar 查表2-2，T d =32.2+273.15=305.35 K ，另外，T 0=25+273.15=298.15 K ∴ 计算得：T sky ＝100×(74.2－9.4S)1/4 如果没有大气层，可以认为S ＝1，则计算求得：T sky ＝283.7 K 4. 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？ 答：由于晴朗夜空的天空有效温度低，树叶表面与天空进行长波辐射，使得叶片表面温度低于空气的露点温度，所以出现结露或结霜现象。 5. 为保证日照时间满足规范要求，南方地区和北方地区要求的最小住宅楼间距是否相同，为什么？ 答：不相同。因为不同纬度的地区，太阳高度角是不同的。相同时刻南方的太阳高度角大，住宅楼产生的阴影和自身阴影遮蔽面积小，所以南方的最小住宅楼间距也小。 6. 采用高反射率的地面对小区微气候是改善了还是恶化了，为什么？ 答：对于低密度住宅区，反射率高有利于改善小区微气候；而对于高密度住宅区，由于地对天空的