第三章 人工环境(mao081020)

虚拟现实，或虚拟实境(Virtual Reality)，简称VR技术，也称灵境技术或⼈⼯环境，是利⽤电脑模拟产⽣⼀个三度空间的虚拟世界，提供使⽤者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使⽤者如同⾝历其境⼀般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

使⽤者进⾏位置移动时，电脑可以⽴即进⾏复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产⽣临场感。

该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、⼈⼯智能、传感技术、显⽰技术、络并⾏处理等技术的最新发展成果，是⼀种由计算机技术辅助⽣成的⾼技术模拟系统。

从技术的⾓度来说，虚拟现实系统具有下⾯三个基本特征：即三个“I”immersion-interaction-imagination（沉浸—交互—构想），它强调了在虚拟系统中的⼈的主导作⽤。

从过去⼈只能从计算机系统的外部去观测处理的结果，到⼈能够沉浸到计算机系统所创建的环境中，从过去⼈只能通过键盘、⿏标与计算环境中的单维数字信息发⽣作⽤，到⼈能够⽤多种传感器与多维信息的环境发⽣交互作⽤；从过去的⼈只能以定量计算为主的结果中启发从⽽加深对事物的认识，到⼈有可能从定性和定量综合集成的环境中得到感知和理性的认识从⽽深化概念和萌发新意。

总之，在未来的虚拟系统中，⼈们的⽬的是使这个由计算机及其它传感器所组成的信息处理系统去尽量“满⾜”⼈的需要，⽽不是强迫⼈去“凑合”那些不是很亲切的计算机系统。

环境法中的⼈⼯环境是⼈类为了提⾼物质和⽂化⽣活在⾃然环境的基础上经过⼈类劳动的改造或加⼯⽽创造出来的环境条件如城市、居民点、⽔库、名胜古迹、风景游览区等。

⼜称⼈为环境或经⼈⼯改造过的环境。

表1-1 人工制冷最初的发展图1-1 一般对象空间人工环境系统示意图产热(M-W)身体皮肤服装外表面出汗环境表面汗液蒸发和呼吸散热(E)对流散热(C)辐射散热(R)图2-1 人体和环境的热交换[10]图2-2 头足温差与不满意度之间关系的实验结果[12]图2-3 地板温度与不满意度之间关系的实验结果[12]图2-4 PMV与PPD的关系曲线[5]图2-5 ASHRAE舒适区[20]图3-1 生物与环境之间的关系●生产者：主要指绿色植物，利用其叶绿素进行光合作用，将太阳能转化为化学能，将自然环境中的无机物转化为有机物，不仅满足自身的生长发育需要，而且为自然界一切生物和人类提供食物和能量● 消费者：消费者分为三级（一级：草食性动物，以植物为直接食物；二级：肉食性动物，以草食性动物为食物；三级：以肉食性动物为食物），它不能直接制造有机物，而以消费为生，对整个生态系统具有调节能力，尤其是对生产者的过度生长、繁殖起控制作用 ● 分解者：生态系统的“清洁工”，他们把动植物的尸体分解为简单的无机物，归还给非生物环境，是营养物质在生物与非生物之间的循环载体● 非生物环境：是指生态系统中的各种无机物和自然因素，是自然界的生命之源生产者 如：绿色植物、藻类分解者 如：各种微生物、低等原生物消费者与 生产者尸体非生物环境 如：各种自然因素和无机物消费者 如：动物、人类消化 作用呼吸 作用死亡腐败、发酵枯死、凋谢光合作用 呼吸作用图3-3 环境因素的综合作用温度 (℃)相对湿度 (%)高适合度中适合度 低适合度6070809010025 303540原生质细胞壁细胞器等淀粉核酸蛋白质脂肪激素等提高体温细胞分裂原生质运动离子吸收硝酸还原等图3-4 呼吸作用的主要功能[3]海南岛广东沿海南岭江南丘陵大巴山秦岭华北平原长白山脉张广才岭大兴安岭图3-5 我国东部植被的水平分布图[5]寒带8844.43m*山地雨林季雨林带山地长绿阔叶林带山地针阔叶混交林带山地寒温性针叶林带亚高山灌丛草甸带高山草甸带高山冰雪稀疏植被带高山冰雪带温带亚热带热带图3-6 珠穆朗玛峰植被的垂直带谱图[5]（*2005年10月9日中华人民共和国国务院新闻办公室公布了珠穆朗玛峰的精确高度为8844.43m）图3-7 温度对光合与呼吸作用的影响[4]温度（℃）体温（m g /(m 2s )）图3-9 昆虫的体温变化曲线[1]时间温度(℃)-t图3-10 产热量、基础代谢、体温和环境温度之间的关系[10]环境温度低体温恒常体温高体温体温产热量基础代谢化学调节体温物理调节体温冻死 临界点临界点 热中死温度中性区图3-12 动物性状与遗传和环境的关系[11]发育环境 基因型 表现型 演出型周围环境图3-11 各等级实验动物的相互关系[13]图3-13 环境温度变化对小鼠体温的影响[11]暴露时间（min ）410203040506020 22 24 26 2830 32 34 36 38 40 体温（℃）15℃Jcl:ICR无毛Jcl:ICR 脱毛Jcl:ICR无毛Jcl:ICR 脱毛40℃70（a ）体温与心跳次数的关系 （b ）体温与呼吸次数的关系图3-14 小鼠的体温与生理现象的关系[11]开放系统（普通环境）隔离系统（隔离环境）图3-15 实验动物饲养环境设施的分类[12]表3-1 不同种类农作物种子萌发的温度三基点（℃）[5]名称下限临界点最适点上限临界点小麦 4 25 32玉米8～9 33 44水稻10 30 37亚麻 2 21～25 28～30向日葵5～10 28 37～44黄瓜15～18 31～37 44～50表3-2 温室内的人工环境条件环境因素环境条件温度①高温温室：18～36℃，栽培各种蔬菜、花卉，以及进行各种农作物、经济作物的栽培试验，或栽培原产热带地区的植物②中温温室：12～25℃，栽培热带和亚热带相接地带及热带高原产的植物③低温温室：5～20℃，栽培亚热带和暖温带相接地带原产的植物④冷温温室：0～15℃，栽培或贮存暖温带及其原产本地区而作为盆景的植物相对湿度植物生长通常发生在相对湿度为20～80%，但根据植物的生长环境不同，而有所区别①水生植物：90%以上，栽培生长在水中的植物，如王莲、玻璃藻等②湿生植物：90%左右，栽培分布在沼泽地区和郁闭森林下层的植物，如兰科、天南星科、蕨类和藕、茭白、水芹等③中生植物：70～80%，栽培要求中度湿润的植物，如扶桑、橡皮树、君子兰、鹤望兰、芭蕉和茄类、豆类、叶菜类、葱蒜类等④旱生植物：60%以下，栽培原产地为沙漠地区、高山荒漠地区、岩石地区的植物，如仙人掌、龙舌兰科植物和南瓜、西瓜、葡萄、石榴等风速风速在0.5～0.7m/s之间有利于植物生长，风速大于1m/s时会使蒸腾过度，致使气孔的保护细胞关闭，减少CO2的吸收和阻碍植物生长；风速大于5m/s时将导致植物的物理损坏；空气流过叶面的速度在0.03～0.1m/s是有利于CO2的吸收；室内换气次数应低于90次/h空气成分O2浓度为20%左右；CO2浓度为300～800mL/m3有利于植物生长；C2H4浓度<184 mL/m3（230 mg/m3）；HF浓度<1mL/m3；SO2浓度<<2mL/m3；NH3浓度<<40mL/m3；Cl2浓度<<0.1mL/m3等表3-3 经济动物生长发育的环境条件表3-4 按微生物控制程度对实验动物分类[12]表3-5 主要实验动物的最适温度（℃）[12]表3-6 小鼠暴露在各种温湿度环境中60min后的生理反应[11]表3-7 实验动物繁育、生产设施的环境指标（静态）[14]图4-1 水分活度与微生物繁殖的关系[1]0.50.60.70.80.91.0普通细菌普通酵母普通霉菌嗜盐菌嗜干霉菌耐渗透压酵母菌水分活度αw(0.90)(0.88)(0.80)(<0.75)(0.65)(0.61)图4-2 水分活度与食品生化反应速率的关系[1]010203040506070-55101520253035温度(℃)繁殖时间(h )图4-4 温度对微生物繁殖数量的影响[1]图4-5 温度对酶活性的影响)反应速率图4-6 低温贮藏的温度带[8]10℃0℃ -3℃-18℃（冰点）冰温图4-7 冷藏链及其相关设备[13]图4-8 食品温度与品质保持期限[6] 1-鸡肉（包装良好）；2-鸡肉（包装不良）；3-牛肉；4-猪肉；5-鱼肉（少脂肪）；6-鱼肉（多脂肪）；7-豌豆；8-菠菜图4-9 食品冷藏链的“3T ”曲线图[4]温度（℃）品质保证时间（天）-30-25 -20-15-10-510 20 50100 2005001000 123456 7850 100 150 200时间（天）123456 7温度（℃）-40-35 -30-25 -20 -15 -10-50 0.00360.0074 0.008 0.011 0.016 0.018 0.036 品质耐性（1/天）图4-10 数字化冷链物流管理系统概念图[23]第五章工业生产与实验检测环境第一节恒温恒湿环境第三节环境模拟实验室No.2实验室No.1实验室空调机房试件空调机房No.3实验室图5-4 三室型热实验室原图：图6-1 典型设计周期下列车沿线的逐时车外空气温度图6-2 典型设计周期下列车沿线车外空气逐时湿球温度吸收过图7-1 照射到窗玻璃上的太阳辐射热图7-2 太阳辐射在墙体上形成的传热过程地面图7-3 浅埋地下建筑构造型式示意图图7-4参数Kp与H值的关系[4]图7-5 三种计算方法得到逐时冷负荷曲线图98 2模型A带保温层的多层壁模型B不带保温层的多层壁模型C骨架部分模型D地板781－装饰层；2－胶合板；3－保温层；4－铁皮；5－空气层；6－回形框架；7－木地板；8－塑料地毡图7-6 车体典型的模型图δhph δπ+/4qbpδm axρB图7-7热桥传热(a)无内部凝结 (b) 有内部凝结图7-8 判断围护结构内部凝结L , C inL , C ax =0x =1 A图 7-9 装饰材料挥发性有机物模型示意图室外O 2: 20.9% CO 2: 0.03%气调库内 O 2: 3% CO 2: 5% P O2,inPP CO2,inP 硅膜图7-10 硅膜透气模型示意图图7-11 密闭空间空气泄漏分析模型压力时间图7-12 空气泄漏情况下密闭空间压力变化曲线图7-13 高速列车在隧道中的交会压力波xx x+dx室室室室室室,pc dQ c,indQ c,outdQ p,indQ p,out图7-14 带空气渗透的围护结构导热示意图-5-4-3-2-1123450.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0εχ=jc air /λp图7-15 不同渗透状况的相对热耗图7-16 透光围护结构节能技术图7-17 现有外墙保温技术瓶颈图7-18 利用自然环境低品位能源降低围护结构传热星期一星期二星期三星期四星期五星期六数人时间星期一星期二星期三星期四星期五星期六数人时间(a) 夏天；(b) 冬天图8-1 大厅挂号收费处人数逐时变化图8-2 办公建筑人员占据因子[22](a) 周六；(b) 某工作日 图8-3 某超市7月中旬客流量分布-1.5-1-0.500.511.501020304050607080f (x )时间/h-1.5-1-0.500.511.501020304050607080g (x )时间/h(a) (b)-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.501020304050607080f (x )+g (x )时间/h(c)图8-4 外扰、内扰共同作用的周期性 (a) 外扰；(b) 内扰；(c) 内、外扰共同作用第九章图片整理图9-1 固态聚合物电解质水电解原理图[3]图9-2 静态供水水电解原理图[3](a) (b) (c)图9-3 几种常见过滤器[14](a) 初效过滤器; (b) 中效过滤器; (c) 高效过滤器n1n2n3n m n m+1图9-4 串联过滤器的过滤效率η1η2 ηmp p p图9-5 静电除去颗粒物的过程[4]1-电晕电极；2-电晕区；3-离子；4-粒子；5-集尘极；6-电子；7-供电装置φ=100%Ah Att wφAd A(a) (b)图9-6 湿空气性质图[15]（a）湿空气焓湿图[15]；(b)已知干、湿球温度确定空气φ=100%Ah =常数Bt =常数d =常数F E CGDH(a) (b)图9-7 湿空气的典型热湿处理过程（a ）空气处理过程； (b)空气处理设备图9-8 两种状态湿空气的混合φ=100%AB C d Ad Cd Bh Ah Ch BABC图9-9 热、湿负荷均为负值时典型的空气处理过程（先混合再处理）φ=100%OWN CL ′L图9-10 热、湿负荷均为负值时典型的空气处理过程（先处理再混合）图9-11热、湿负荷均为正值时典型的空气处理过程（先混合再处理）图9-12热、湿负荷均为正值时典型的空气处理过程（先处理再混合）第十章图片整理图10-1 典型混合通风示意图图10-2 混合通风原理示意图[2]图10-3 混合通风常见的送风口类型(a) 喷口风口；(b) 条缝风口；(c) 散流器(a) (b)(c) (d)图10-4 常见混合通风的气流组织形式(a) 上送上回；(b) 上送下回；(c) 下送下回；(d) 侧送上、下回（体育馆）图10-5 某混合通风房间示意图图10-6 房间的风速及温度分布图（a）风速分布图；（b）温度分布图（℃）（a）（b）（c）图10-7 某高级会议室送风情况（a）送风示意图；（b）风速分布图；（c）温度分布图（℃）散流器风机盘管图10-8 某射击馆横剖面图回风上区下区图10-9 热羽流置换通风原理图(a)(b)图10-10 置换通风常见散流器（a）嵌入地板式散流器；（b）贴壁式散流器图10-11 单向流置换通风原理示意图[10](a) (b)图10-12 单向流洁净室示意图[10](a) 垂直单向流；(b) 水平单向流图10-13 局部有害物排除系统示意图1－局部排风罩；2－风管；3－净化设备；4－风机图10-14 局部热湿排除系统示意图1－局部排风罩；2－风管；3－风机图10-15 密闭罩(a) (b)图10-16 柜式排风罩(a) 小型通风柜；(b) 大型通风柜图10-17 外部吸气罩图10-18 接受式排风罩图10-19 工业槽上的吹吸式排风罩图10-20 热源上部的接受罩[15]（a）（b）图10-21 点汇吸气口（a）自由的吸气口；（b）受限的吸气口图10-22 四周无边圆形吸气口的速度分布图[11]图10-23 四周有边圆形吸气口的速度分布图[11]图10-24 地板局部送风系统[13]图10-25 工作台局部送风系统[13]图10-26 顶部局部送风系统[13]图10-27 局部送风性能测试系统图10-28 局部送风的风速变化图10-29 局部送风的湍流强度图10-30 局部送风对模型各部位散热量的影响图10-31 不同送风参数对新风吸入效率p 的影响冷却塔高温区域局部对流热摄取高温区域局部对流热摄取地埋管(a) (b)图10-32 利用自然界低品位能源进行局部对流热摄取（a ）冷却塔；（b ）地埋管图10-33 活塞式空压机的结构简图1-活塞 2-气缸 3-排气阀 4-排气管5-过滤器 6-吸气管 7-吸气阀图10-34 各种真空泵的工作压力范围[7]图10-35 载人航天器的总压与氧分压控制逻辑框图[24]图10-36 离心式风机的主要结构1-进口（集流器）；2-叶轮；3-机壳图10-37 轴流式风机的主要结构1-集流器；2-进风消声器；3-一级叶轮；4-二级消声器；5-扩散消声器；6-风筒接头(a) (b)图10-38 风机特性曲线（a）离心式风机特性曲线；（b）轴流式风机特性曲线单层百叶风口双层百叶风口图10-39 百叶风口（a）（b）图10-40 散流器（a）圆形散流器；（b）方形散流器（a）（b）图10-41 喷口（a）球口球形喷口；（b）筒形喷口图10-42 旋流风口图10-43 条缝风口图10-44 格栅风口（a ） （b ）图10-46 风洞系统[30]（a ）风洞系统实物图；（b ）风洞系统示意图（a ）（b ） 图10-45 专用风口（a ）防雨百叶风口；（b ）置换送风风口图10-47 风洞洞体结构示意图[30]图10-48 风扇系统的结构示意图[30]1-电机；2-联轴器；3-电机安装基座；4-动力系统连接支架；5-风扇轴；6-端盖图10-49 风扇的实物图[30]图10-50 蜂窝器的实物图[30]图10-51 收缩段的实物图[30]图10-52 羽毛球馆的内部构造图[32]图10-53 羽毛球馆的风口布置[32]。

《环境工程概论》复习题第一章绪论1.环境环境定义是以人类为主体的外部世界，即人类生存、繁衍和发展所必须和相关的外部条件的综合体。

其中心实物是人类。

包括自然因素、社会因素和经济因素三个部分。

2.人类生存的环境，可分为自然环境和人工环境。

自然环境：是指围绕人们周围的各种自然因素的总和，主要包括：水、大气、生物、土壤、岩石和太阳辐射等要素。

人工环境：是指由人类的各种活动所形成的各种环境各种要素的综合体。

3. 环境问题定义环境问题是指由于人类活动作用于环境要素引起环境质量变化，这种变化对人类的生产、生活和健康带来不利的影响。

环境问题产生的根本原因：对环境的价值认识不足，缺乏妥善的经济发展规划和环境规划。

环境问题的实质：是由于盲目发展，不合理开发利用资源而造成的环境质量恶化和资源浪费，甚至枯竭和破坏。

环境问题的具体表现：（1）向自然环境任意排放废弃物；（2）不合理开发自然资源、破坏环境。

环境问题的危害：（1）危及生物的生存；（2）制约经济和社会可持续发展4. 国际上著名的由环境污染引起的八大公害事件(1)比利时马斯河谷烟雾事件（2）美国洛杉矶光化学烟雾事件；（3）美国多诺拉烟雾事件；（4）英国伦敦烟雾事件；（5）日本水俣病事件；（6）日本骨痛病事件；（7）日本四日市哮喘事件；（8）日本米糠油事件。

6. 1962年美国出版的《寂静的春天》一书标志着环境科学的诞生7.我国环境保护基本政策中的三同时：同时设计、同时施工、同时投产。

8. 环境污染中“三废”是指废气，废水，废渣第二章环境与健康8.地球化学性疾病概念：由于地壳表面各种化学元素分布不均，造成某一地区的水和土壤中某种元素过多或不足，再通过食物和饮水作用于人体而引起的疾病。

我国最典型的地球化学性疾病有地方性甲状腺肿、克山病、地方性氟中毒等。

9.环境污染物概念：人们在生产、生活过程排入大气、水和土壤中，引起环境污染或导致环境破坏的物质称环境污染物。

有些环境污染物会对人产生三致作用，即致癌、致畸、致突变。

人工环境名词解释
以下是几个人工环境相关的名词解释：
1. 人工环境（Artificial Environment）：指人为创造、改变或模拟的环境，与自然环境相对。

人工环境可以包括建筑物、城市、室内空间、实验室等。

2. 仿真环境（Simulated Environment）：通过技术手段模拟出的虚拟环境，例如计算机生成的图像和声音结合，以创造一种仿真的感觉和体验。

仿真环境广泛应用于虚拟现实、模拟训练、游戏等领域。

3. 实验室环境（Laboratory Environment）：指专门用来进行科学研究、实验和测试的控制环境。

实验室环境通常有严格的实验操作规程和安全标准，以确保实验结果的准确性和人员的安全。

4. 居住环境（Living Environment）：指人们居住的空间和周围的物理、社会和文化环境，包括住宅、社区和城市。

居住环境的质量对人们的生活质量和幸福感有着重要影响。

5. 工作环境（Work Environment）：指人们进行工作和职业活动的场所和条件。

工作环境的优劣会直接影响员工的工作效率、创造力和健康状况。

这些名词解释提供了对人工环境相关概念的基本理解。

然而，具体的定义和概念可能会根据不同领域和上下文有所差异。

要更深入了解某个特定的人工环境领域，可能需要参考该领域的专业文献和标准。

学科专业建设中国电力教育2008年5月上 总第112期当今世界，不仅要创造人工环境，更重要的是要保护自然环境，在努力创造人工环境的同时，要力求与自然环境的和谐统一。

一、人工环境科学简介环境科学中研究的环境是以人类为主体的外部世界，包括自然环境和社会（人工）环境。

自然环境是直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质及其能量的总体。

社会环境是人类在自然环境的基础上，通过社会劳动所创造的人工环境。

1.人工环境的分类按功能可分为建筑、交通工具、军事装备、工农业生产、人工检测等。

按服务对象可分为人居环境、动植物生长环境、食品贮运环境、工业生产与实验检测环境等。

2.人工环境系统的组成人工环境系统由温度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统、气体成分控制系统、污染气体控制系统、悬浮颗粒控制系统、大气压力控制系统和控制对象空间组成。

3.人工环境的控制方法采暖(Heating)：寒冷地区供热。

通风(Ventilation)：保持卫生要求的换气或排出污染物、烟气的通风换气。

空气调节(Air-Conditioning)：简称空调，狭义指炎热地区的降温，广义指改变空气参数的所有方法和过程。

4.人工环境学涉及的学科和研究内容《人工环境学》、《建筑环境学》是跨学科的边缘科学。

涉及学科有：热学、流体力学、物理学、心理学、生理学、建筑学、劳动卫生学、城市气象学等。

研究内容有：建筑外环境、空气环境、热湿环境、人体反应、光环境、声环境等。

5.人工环境发展的历史人类最早的居住方式：穴居、巢居、爱斯基摩雪屋、土窑洞、木屋竹楼、四合院建筑等。

随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，人工环境与人的生活息息相关，如生老病死、衣食住行、文体娱乐、动物植物、工农生产、高新技术、图书资料、军工国防、财富宝藏等等均与人工环境有关。

二、我国人工环境的发展情况1.城镇建筑面积统计数据（表1）表明，中国建筑能耗的总量逐年上升，在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%，上升到近年的27.8%。