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出版者:Routledge

作者:Santamouris, M. (EDT)/ Wouters, Peter (EDT)

出品人:

页数:313

译者:

出版时间:2006-6-1

价格:£80.00

装帧:HRD

isbn号码:9781844071302

丛书系列:

图书标签:

• 能源
• xl
• architecture
• Ventilation
• Dwellings
• BuildingServices
• 2018
• 通风
• 暖通空调
• HVAC
• 建筑工程
• 建筑服务
• 室内空气质量
• 空气流通
• 建筑设计
• 可持续建筑
• 节能

书名：室内空气品质与建筑热力学基础 引言 在现代建筑设计与运营中，建筑的能耗与居住者的健康和舒适度是两个至关重要的维度。《室内空气品质与建筑热力学基础》是一本深度剖析建筑环境科学，侧重于将热力学原理应用于实际通风与空气质量控制的专著。本书旨在为建筑师、结构工程师、暖通空调（HVAC）专业人员以及从事可持续建筑研究的学者提供一个坚实且全面的理论框架和应用指导。我们摒弃了对单一通风策略的浅尝辄止，而是深入探究驱动室内空气动力学和污染物迁移的根本物理机制。 第一部分：热力学与流体力学基础回顾 本书的第一部分是对理解复杂建筑环境所必需的底层科学原理进行详尽的梳理。我们首先回顾了经典热力学定律，重点强调了能量守恒在建筑围护结构热损失/得计算中的应用，以及熵增定律在描述自然通风驱动力（如风压和浮力）中的角色。 气体定律与传递现象： 详细阐述了理想气体定律的局限性，并引入了真实气体模型。重点分析了传热（传导、对流、辐射）的机制，并给出了在典型建筑材料和表面下的定量计算方法。特别关注了湿空气热力学，深入探讨了露点、绝对湿度与焓值的相互关系，这对控制室内结露和湿度至关重要。 流体力学基础： 考察了牛顿流体在管道和开放空间中的流动特性。引入了雷诺数、伯努利方程及其修正形式。对边界层理论的介绍，是为了解释污染物在室内表面附近扩散与混合的微观过程。我们使用连续性方程和动量方程（Navier-Stokes方程的简化形式）来描述室内气流的复杂模式，为后续的CFD（计算流体力学）分析打下基础。 第二部分：室内污染物源项与迁移模型 有效的空气质量管理始于对污染源的精确识别和量化。本部分聚焦于室内环境中各种污染物的产生、释放速率及在空气中的迁移行为。 污染物源项分析： 本章系统分类了主要的室内污染物，包括生物污染物（霉菌孢子、细菌、病毒）、化学污染物（甲醛、VOCs、氡气、PM2.5/PM10）以及气态污染物（二氧化碳）。对不同材料（地毯、家具、建材）的污染物释放在不同环境条件（温度、湿度、通风率）下的释放动力学模型进行了深入探讨，包括瞬态释放和稳态释放的模型构建。 污染物传输与衰减： 详细分析了室内气体的混合机制。讨论了单区域和多区域模型在预测污染物浓度分布上的适用性。引入了时间常数（Air Change Rate的倒数）的概念，并讨论了当通风不良或局部排风效率低下时，污染物在特定“死角”区域的累积效应。我们着重分析了颗粒物在重力沉降、惯性撞击和布朗运动影响下的动态平衡。 气流组织对污染控制的影响： 将前述的流体力学知识应用于实际的气流组织设计。对比分析了置换通风（Displacement Ventilation, DV）、均匀混合通风（Mixing Ventilation, MV）以及层流通风在控制不同污染物类型时的优劣，并基于污染物源高和人员活动区域的特定分布，指导设计者如何选择最适宜的气流组织策略以实现污染物“捕获”而非简单“稀释”。 第三部分：热舒适性与人体热负荷 本部分将建筑物理的热力学原理与人体生理学相结合，探讨如何创造满足ASHRAE标准或ISO 7730标准的室内热舒适环境。 人体热平衡模型： 深入剖析人体与周围环境进行热交换的机制，包括代谢率、蒸发散热、对流换热和辐射换热。本书采用Fanger的PMV/PPD模型作为核心框架，但更侧重于解释模型中各个输入参数（如服装阻抗、活动水平、平均辐射温度）的精确测量和估计方法。 辐射热对舒适性的影响： 强调了表面温度，特别是围护结构和设备表面温度对辐射热负荷的决定性作用。详细讲解了如何通过优化内表面材料的选择、设计低表面温度的辐射供暖/制冷系统，来有效降低人体对平均辐射温度的敏感性，从而在不改变空气温度的情况下提高舒适区。 湿度管理与非热效应： 探讨了湿度对热舒适性、呼吸道健康以及生物污染控制的复杂影响。分析了过高或过低的湿度如何影响人体蒸发冷却效率，并讨论了在不同气候区采用除湿、加湿策略时必须考虑的能耗平衡。 第四部分：建筑围护结构与自然驱动力 本部分回归到建筑的物理边界，探讨外部环境如何通过围护结构影响室内空气质量和热负荷。 传热与传湿的动态模拟： 采用瞬态热传导模型（如周期响应因子法或状态空间法），分析了太阳辐射、风速和环境温度的周期性变化对墙体、屋顶蓄热和延迟效应的影响。重点讨论了如何通过优化绝缘层的厚度和位置来控制热惯性，以平抑室外温度的剧烈波动。 自然通风的气动性能： 将风洞实验和现场测量数据与理论模型相结合，深入分析风压系数（Cp）在不同建筑几何形状下的分布。详细阐述了单开口、双开口（交叉通风）以及烟囱效应（热浮力驱动）的原理。本书提供了实用的工具和方法论，用于评估特定场地风玫瑰图下建筑的气流潜力，以及如何通过设计导流板、开口大小和位置来优化自然通风效率，尤其是在低速风条件下。 结论与未来展望 本书的最终目标是培养读者将室内环境视为一个相互耦合的、动态的物理系统。我们不局限于介绍现有的标准和技术，而是鼓励读者运用所学的热力学和流体力学知识，去理解系统失效的原因，并开发出更具韧性、更低能耗的建筑环境解决方案。未来的发展趋势，如将机器学习应用于实时热环境控制和污染物预测，也将在本书的展望章节中被提及，但其根基仍在于这些经典而坚实的物理学原理。

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坦白说，这本书的阅读体验并非一帆风顺，它对读者的基础知识有一定的要求，特别是在流体力学和热力学方面有所欠缺的人，可能会在某些章节感到吃力。然而，正是这种挑战性，才让它显得如此有价值。作者对于“污染物迁移模型”的介绍极为细致，他没有停留在简单的污染物稀释理论，而是深入分析了气溶胶在室内复杂气流中的传输路径、沉积概率，以及对居住者健康风险的量化评估。对于关注室内空气质量（IAQ）的专业人士来说，这部分内容简直是金矿。书中对不同通风模式（如置换通风、层流通风）在特定污染物控制场景下的适用性进行了详尽的对比分析，图表清晰，数据详实。虽然有些段落需要反复研读，但一旦理解了其内在逻辑，你在评估任何通风系统的有效性时，都会拥有一个更深层次、更具批判性的标准。

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这本书的视角非常独特，它将建筑通风置于一个更宏大的可持续发展框架下进行审视。作者对“被动式设计策略”的强调，让我对未来建筑的发展方向有了更清晰的认识。他探讨了如何通过优化建筑形态、立面设计和材料选择，从源头上减少对机械通风的依赖。其中关于“穿堂风效应”和“烟囱效应”在不同建筑类型中的量化分析，提供了非常有力的设计依据。我印象最深的是关于材料热惰性的讨论，以及它们如何影响室内热环境的日变化，进而间接影响到通风策略的选择。这不仅仅是关于风，更是关于能量的储存和释放。它促使我反思，我们是否过度依赖那些华而不实的机械设备，而忽略了建筑本身作为“气候调节器”的潜力。这本书成功地将气候学、材料科学和建筑工程学巧妙地编织在一起，形成了一张完整的设计思维网。

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这本书最让我感到震撼的是其对历史和文化背景的洞察力。它不仅仅是一本技术指南，更是一部关于人类如何适应环境的历史编年史。作者花了大量篇幅探讨古代文明，比如古罗马的公共浴场通风设计，以及中东地区传统的“风塔”（Badgir）技术，并将其与现代高性能建筑的通风策略进行对比。这种跨越时空的对话，极大地拓宽了我的视野，让我意识到许多看似“新颖”的通风概念，其实在人类建筑史上早有体现，只是表达方式不同而已。书中对不同地域文化如何塑造通风习俗的描述，尤其富有启发性，例如在某些文化中，对“新鲜空气”的定义和追求，与现代公共卫生标准存在有趣的差异。这本书成功地将工程学的严谨性与人文关怀完美结合，它提醒我们，建筑通风的终极目标，始终是服务于居住其中的人，而不是机器本身。

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我原以为这会是一本枯燥的技术手册，充满了复杂的公式和晦涩的术语，但这本书出乎意料地引人入胜，尤其是在系统集成和故障诊断那一章节。它没有回避现代暖通空调系统（HVAC）的复杂性，而是将那些看似难以理解的控制逻辑、传感器网络和变频驱动器，拆解成了可以被工程人员有效掌握的模块。我特别欣赏作者在介绍“动态平衡压力控制”时所采用的案例研究，那是一个涉及多层商业综合体的真实项目，描述了如何通过实时数据反馈，精确地调节不同楼层的进风和排风量，以确保即便是极端天气条件下，关键区域（如手术室或数据中心）的压力梯度也能保持稳定。这种实战经验的分享，比单纯的理论推导要宝贵得多。对于那些刚踏入建筑设备领域的年轻工程师来说，这本书提供了极佳的“行业内幕”视角，让你知道理论是如何在现实世界的预算和施工限制下被妥协、优化和最终实现的。

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这本书简直是一场关于空气流动的宏大史诗，它不仅仅是关于如何让一栋建筑的空气流通起来，更像是一部深入探讨人类与居住空间之间复杂关系的哲学论著。作者以一种近乎诗意的笔触，描绘了看不见的风如何在钢筋水泥的丛林中穿梭、呼吸、塑造着我们的生活体验。我花了很长时间才真正消化完其中的一些核心概念，比如“热浮力驱动的自然通风”在高纬度地区的实际应用挑战，以及如何平衡室内空气质量与能源消耗之间的微妙关系。书中对不同气候带建筑设计范例的分析尤其精彩，从北欧的严寒气候到赤道附近的高湿环境，每一种解决方案都体现了对当地环境的深刻理解和尊重。书中插图的质量令人印象深刻，那些精细的剖面图和流场模拟图，让原本抽象的空气动力学原理变得触手可及。读完后，我再看任何一座现代建筑，都会不自觉地去想象它的“呼吸系统”是如何运作的，这种视角上的转变，价值无可估量。它远超出了教科书的范畴，更像是一本指导工程师和建筑师如何“倾听”建筑自身呼吸声的指南。

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