1.热湿环境的相关概念

教室内热湿环境是指影响人体冷热感觉的室内环境因素，主要包括室内空气温度和湿度，室内空气流动速度以及室内屋顶墙壁表面的平均辐射温度等。

一般来说，空气温度和湿度以及流动速度最容易被人体所感知，因此对人体热舒适感产生的影响也最为显著。但室内屋顶、墙壁等内表面温度会对人体形成环境辐射，对人体的热舒适感也会产生影响。

室内热湿环境可以靠空调采暖系统来调节和维持，但要以付出巨大的能耗作为代价。事实上，现代建筑已经出现了片面依赖机械设备和系统的现象。绿色建筑不能一味地强调舒适，尤其不能片面地靠空调采暖系统来调节和维持，而是应该强调“适宜”的热舒适，尽可能通过精心设计，通过提高围护结构的热工性能，降低室内热湿环境对机械设备和系统的依赖程度。

以下是有关室内热湿环境的几个基本概念：

室内热湿环境低碳化

（1）室内空气温度对人体热舒适影响较大。根据我国国情，推荐室内空气温度为：夏季，26～28℃，高级建筑及人员停留时间较长的建筑可取低值，一般建筑及停留时间较短的应取高值；冬季，18～22℃，高级建筑及停留时间较长的建筑可取高值，一般及短暂停留的建筑取低值。

（2）室内空气相对湿度

空气中所含水蒸气的压力称水蒸气分压力P。在一定温度下，空气中所含水蒸气的量有一个最大限度，称饱和蒸气压。多余的水蒸气会从湿空气中凝结出来，即出现结露现象。

所谓相对湿度，就是空气中水蒸气的分压力P与同温同压的饱和蒸气压的比值。由此可知，相对湿度表示的是空气中水蒸气接近饱和的程度。值小，说明空气的湿度低，感觉干燥；值大，表示空气湿润。值的大小还关系到人体的蒸发散热量，湿度在60%～70%左右是人体感觉较舒适的相对湿度。

（3）空气平均流速

室内空气流动的速度是影响人体对流散热和水分蒸发散热的主要因素之一。气流速度大时，人体的对流蒸发散热增强，亦即加剧了空气对人体的冷却作用。我国室内平均风速的计算值为：夏季，0.2～0.5m/s；冬季，0.15～0.3m/s。

（4）室内平均辐射温度

房间平均辐射温度近似地等于室内各表面温度的平均值，它决定人体辐射散热的强度，人与周围环境进行热交换的结果。我国《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-93）对结构内表面温度的要求是：冬季，保证内表面最低温度不低于室内空气的露点温度，即保证内表面不结露；夏季，要保证内表面最高温度不高于室外空气计算温度的最高值。

2.舒适的室内热湿环境

热舒适是指人体对热湿环境诸因素的主观综合反应。人体对冷和热是非常敏感的，当人长时间处于过冷或过热湿环境中，很容易引起疾病，影响健康。创造一个满足人体热舒适要求的室内环境，有助于人的身心健康，提高学习工作效率。

另外，绿色建筑的室内热湿环境除了保证人体的总体热平衡外，身体个别部位所处的条件对人体健康和舒适感往往有着非常重要的影响。

例如：对热感觉有着特别重要影响的是处于热条件下的头部和足部。头部对辐射过热是最敏感的，其表面的辐射热平衡应为散热而不是受热状态。根据卫生学的研究可以判断，在舒适的热状况下，头部表面上单位面积可允许的辐射热平衡大致为由受热时的11.6W/m2至受冷时的73W/m2。人体的足部对地板表面的过冷和过热以及沿着地板的冷空气流动是很敏感的，因此，在冬季，地板温度不应比室内空气温度低2～2.5℃，在夏季则建议不应对地面进行冷却，这些研究成果与我国中医学人体保健理论十分吻合，这也是绿色建筑室内物理环境的组成因素。

3.室内热湿环境控制的被动式方法

建筑物内部空间环境质量的优劣与稳定总是受内外两种干扰源的综合影响，内扰主要包括室内设备、照明、人员等室内热湿源。外扰主要包括室外气候参数，如室外空气温度、湿度、太阳辐射、风速、风向的变化以及邻室的空气温度、湿度的变化。这些均可通过围护结构的传热、传湿、空气渗透使热量和湿量进入室内，对室内热湿环境产生影响。室内热湿环境控制方法可分为主动式方法和被动式方法。

所谓被动式方法，就是利用被动式措施控制室内热湿环境，主要是做好太阳辐射控制和自然通风这两项工作。基本思路是使日光、热、空气仅在有益时进入建筑，其目的是控制这些能量、质量适时、有效地加以利用，以及合理地储存和分配热空气和冷空气，以备环境调控的需要。

1）控制太阳辐射

太阳辐射是一把双刃剑，适量的阳光可以利用昼光照明节约照明能耗、调节心情、杀灭有害细菌等；但夏季强烈的阳光透过窗户玻璃照到室内会引起居住者的不舒适感，同时还会大幅增大空调负荷。可以采用下面所述的选用节能玻璃、设置遮阳板等措施，有效地解决这些问题。

（1）选用节能玻璃窗。例如，在采暖为主的地区，可选用双层中充惰性气体、内层低辐射Low-E镀膜的玻璃窗，能有效地透过可见光和遮挡室内长波辐射，发挥温室效应；在供冷为主的地区，则可选用外层Low-E镀膜玻璃或单层镀膜玻璃窗。这种窗能有效地透过可见光和遮挡直射日射及室外长波辐射。国外最新出现一种利用液晶技术的智能窗，利用晶体在不同电压下改变排列形状的特性，根据室外日射强度改变窗的透明程度。

（2）采用能将可见光引进建筑物内区，而同时又能遮挡对周边区直射日射的遮檐。(www.daowen.com)

（3）采用通风窗技术，将空调回风引入双层窗夹层空间，带走由日射引起的中间层百叶温度升高的对流热量。中间层百叶在光电控制下自动改变角度，遮挡直射阳光，透过散射可见光。

（4）利用建筑物中庭，将昼光引入建筑物内区。

（5）利用光导纤维将光能引入内区，而将热能摒弃在室外。

（6）最简单易行而又有效的方法是设建筑外遮阳板，也可将外遮阳板与太阳能电池（即光伏电池）相结合，不但能降低空调负荷，而且还能为室内照明提供补充能源。

上述措施都能很好地控制太阳辐射，解决昼光照明与空调负荷之间的矛盾。

2）有组织的自然通风

自然通风也有两重性，其优点很多，是当今生态建筑中广泛采用的一项技术措施，在绿色建筑技术中占有重要地位。自然通风具有如下一些应用特点：

在室外气象条件良好时，加强自然通风可以提高室内人员的热舒适感，而且有助于健康。事实上，即使在炎热的夏季，也常常存在凉爽的时间段，在凉爽的时间段加强自然通风不仅可以提高热舒适程度，而且还有助于缩短房间空调设备的运行时间，降低空调能耗。

另外，现代建筑室内的装修材料和家具常常会散发出一些不利于健康的气味和物质，彻底根除这种现象常常不太容易，而加强自然通风则有助于冲淡不良气味和控制有害物质浓度，保证居住者的健康。

对校园建筑而言，能否获取足够的自然通风，与通风开口面积的大小密切相关。一般情况下，当通风口面积与地板最小面积之比不小于1/20时，房间可以获得比较好的自然通风。在我国南方的夏热冬暖地区和中部的夏热冬冷地区，人们更习惯强调自然通风，因此这两个地区居住建筑的通风开口面积与地板最小面积之比应该更大一些。

事实上，房间能否获得良好的自然通风，除了通风开口面积与地板面积比之外，还与开口之间的相对位置以及相对开口之间是否有障碍物等因素密切相关。显然，开在同一面外墙上的两个窗的自然通风效果不如开在相对的两面外墙上的同样大小的窗好。相对开着的窗户之间如果没有隔墙或其他遮挡，很容易形成穿堂风。但是建筑的平面布置灵活多变，很少有规律可循，对自然通风的影响也非常复杂，无法提出简单的要求。只能在实际设计和建造的过程中，注意具体的开口朝向，多个开口间的相对位置以及空气在它们之间流动的顺畅程度。

教室通风

在建筑的实际使用过程中，自然通风效果的好坏是很重要的，除了关注最小通风开口面积、开口之间的相对位置以及它们之间的连通情况外，必要时应用软件对室内的自然通风效果进行模拟，并根据模拟的结果对设计进行调整。

一方面在空气非常潮湿的情况下短时间的结露非常难以避免；另一方面空气非常潮湿的状态不会维持很长的时间，短时间的表面结露还不至于滋生霉菌，不至于给室内环境带来很严重的影响。因此规定是在“室内温、湿度设计条件下”不应出现结露。“室内温、湿度设计条件下”就是一般正常情况，不是像南方的梅雨季节那样非常潮湿的情况。

一般来说，住宅外围护结构的内表面大面积结露的可能性不大，结露大都出现在金属窗框、窗玻璃表面、墙角和墙面上的热桥部位等处。在建筑设计和建造过程中，应注意核算在设计状态下可能结露部位的内表面温度是否高于露点温度，采取措施防止在室内温、湿度设计条件下产生结露现象。

4.室内热环境控制的主动式方法

当今的建筑由于其规模和内部使用情况的复杂性，在多数气候区不可能完全靠被动式方法保持良好的室内环境品质，需要采用机械和电气的手段，即主动式的方法，在高能效的前提下，按“以人为本”的原则，改善室内热湿环境。

根据室内环境质量的不同要求，分别应用供暖、通风或空气调节技术来消除各种干扰，进而在建筑物内建立并维持一种具有特定使用功能且能按需控制的“人工环境”。在供暖、通风或空气调节技术的应用中，一般总是借助相应的系统来实现对建筑环境的控制。所谓“系统”，指的是若干设备、构件按一定功能、序列集合而成的总体。下面分别阐述供暖、通风、空气调节系统及其应用的基本概念。

（1）供暖

供暖（亦称“采暖”）系统一般应由热源、散热设备和输热管道几个主要部分组成。供暖技术一般用于冬季寒冷地区，服务对象包括民用建筑和部分工业建筑。当建筑物室外温度低于室内温度时，房间通过围护结构及通风孔道会造成热量损失，供暖系统的职能则是将热源产生的具有较高温度的热媒经由输热管道送至用户，通过补偿这些热损失达到室内温度参数维持在要求的范围内。

供暖系统有多种分类方法。按系统紧凑程度分为局部供暖和集中供暖；按热媒种类分为热水供暖、蒸汽供暖和热风供暖；按介质驱动方式分为自然循环与机械循环；按输热配管数目分为单管制和双管制等。热源可以选用各种锅炉、热泵、热交换器或各种取暖器具。散热设备包括各种结构、材质的散热器（暖气片）、空调末端装置以及各种取暖器具。用能形式则包括耗电、燃煤、燃油、燃气或建筑废热与太阳能、地热能等可再生能源的利用。（2）空气调节

空调系统形式多样

空气调节与供暖、通风一样负担建筑环境保障的职能，但它对室内空气环境品质的调控更为全面，层次更高。在室内空气环境品质中，空气的温度、湿度、气流速度和洁净度（俗称“四度”）通常被视为空调的基本要求。空调技术主要用于满足建筑物内有关工艺过程的要求或满足人体舒适的需要，往往会对空气环境提出某些特殊要求。空调系统的基本组成包括空气处理设备、冷热介质输配系统（包括风机、水泵、风道、风口与水管等）和空调末端装置。

完整的空调系统还应包括冷热源、自动控制系统以及空调房间。空调的过程是在分析特定建筑空间环境质量影响因素的基础上，采用各种设备对空调介质按需进行加热、加湿、冷却、去湿、过滤和消声等处理，使之具有适宜的参数与品质，再借助介质传输系统和末端装置向受控环境空间进行能量、质量的传递与交换，从而实现对该空间空气温湿度及其他环境参数加以控制，以满足人们生活、工作、生产与科学实验等活动对环境品质的特定需求。