(2025年)山东建筑大学建筑环境学期末考试复习题及参考答案

(2025年)山东建筑大学建筑环境学期末考试复习题及参考答案一、名词解释（每题3分，共15分）1.热岛效应：城市区域因建筑物密集、下垫面硬化、人为热排放等因素，导致其气温显著高于周边郊区的现象，表现为城市中心温度高于外围，形成类似“岛屿”的高温区域。2.有效温度（ET）：通过综合空气温度、相对湿度和气流速度三个参数，反映人体在不同热环境中主观感受的等效温度指标，单位为℃，用于评价热舒适程度。3.自然采光系数：室内某点的天然光照度与同一时间、同一地点室外无遮挡水平面上的天然光照度的比值（以百分比表示），是衡量建筑天然采光效果的核心指标。4.混响时间：当室内声场达到稳定状态后，声源停止发声，声能密度衰减到初始值的百万分之一（即衰减60dB）所需的时间，单位为秒（s），是评价室内声环境质量的关键参数。5.室内空气品质（IAQ）：室内空气中污染物（如颗粒物、VOCs、CO₂等）浓度、温湿度、气流速度等因素综合作用下，对人体健康、舒适感和工作效率的影响程度，通常通过客观检测和主观评价共同判定。二、简答题（每题6分，共36分）1.简述影响人体热舒适的主要因素及各因素的作用机制。答：影响人体热舒适的主要因素包括：①人体自身因素（代谢率、服装热阻）：代谢率决定人体产热量，服装热阻影响人体与环境的热量交换；②环境因素（空气温度、相对湿度、气流速度、平均辐射温度）：空气温度直接影响对流换热，相对湿度通过影响汗液蒸发调节体感温度，气流速度加快对流和蒸发散热，平均辐射温度决定人体与周围表面的辐射换热；③心理因素（热期望、环境适应）：个体对环境的预期和长期适应会改变热舒适的主观感受。2.天然采光设计中，如何通过窗的设计提高采光均匀性？答：提高采光均匀性的窗设计策略包括：①窗位置：采用高侧窗或顶部采光（如天窗），使光线深入室内，减少近窗区域与远窗区域的照度差；②窗形式：选择横向连续窗或竖条窗，避免单个小窗导致的局部强光；③窗玻璃：使用扩散玻璃（如压花玻璃、磨砂玻璃）或设置遮阳百叶，分散入射光线，降低光斑强度；④窗面积与房间进深比：控制窗地比（通常1:5~1:8），结合房间进深调整窗高，使光线覆盖更均匀；⑤反射面设计：在窗上方设置白色反光板，将光线反射至天花板，利用二次反射增加室内深处照度。3.建筑隔声设计中，“质量定律”的主要内容是什么？如何通过构造设计突破质量定律的限制？答：质量定律指单层匀质墙的隔声量（R）与墙体面密度（m）和入射声波频率（f）的乘积呈对数关系，公式为R=20lg(mf)-48（dB）。其核心是“面密度越大、频率越高，隔声量越大”。突破质量定律限制的构造方法包括：①双层墙：两层墙之间设空气层（或填充吸声材料），利用空气层的弹性作用减少声桥传递，提高中低频隔声量；②非匀质墙：采用不同密度材料复合（如石膏板+岩棉+混凝土），通过材料阻抗不匹配增加声能反射；③浮筑楼板：在楼板与结构层之间设置弹性垫层（如橡胶垫、泡沫塑料），阻断固体传声路径；④门窗密封：采用多道密封胶条、隔音玻璃（如夹胶玻璃），减少缝隙漏声。4.列举三种室内空气污染物及其主要来源，并说明控制其浓度的技术措施。答：①甲醛（HCHO）：来源为装修材料（胶合板、密度板）、家具黏合剂；控制措施：选用E0级环保板材，装修后通风3~6个月，安装空气净化器（含活性炭或光触媒滤网）。②PM2.5：来源为室外大气渗透、室内吸烟、烹饪油烟；控制措施：安装新风系统（带高效滤网，过滤效率≥90%），厨房设置强排油烟机，禁止室内吸烟。③CO₂：来源为人的呼吸代谢；控制措施：增加新风量（人均≥30m³/h），使用CO₂传感器联动通风系统，优化室内人员密度（≤2人/m²）。5.简述建筑外遮阳的类型及其适用场景。答：外遮阳按形式分为：①水平遮阳：遮阳板水平设置，适用于南向或接近南向的窗口，遮挡夏季正午高度角较大的太阳辐射；②垂直遮阳：遮阳板垂直设置，适用于东、西向窗口，遮挡夏季低高度角的斜射阳光；③综合遮阳（水平+垂直）：适用于东南、西南向窗口，兼顾不同角度的太阳辐射；④挡板遮阳：遮阳板与窗口平行，适用于北回归线以北的北向窗口（冬季无遮阳需求）或高纬度地区，遮挡低高度角的直射光；⑤活动遮阳（百叶、卷帘）：可调节角度或开合，适用于对采光和遮阳动态需求高的建筑（如办公室、教室）。6.对比分析自然通风与机械通风的优缺点。答：自然通风优点：无需能耗，利用风压/热压驱动空气流动，改善室内空气品质；增强室内与自然环境的联系，提升热舒适感；维护成本低。缺点：受室外气象条件（风速、风向、温度）影响大，通风量不稳定；寒冷/炎热季节可能引入过冷/过热空气，增加空调负荷；高层或密集建筑中，风压作用减弱，通风效果差。机械通风优点：通风量可精确控制，不受室外条件限制；可结合过滤、加热/冷却功能，实现空气处理；适用于封闭或无外窗的空间（如地下车库）。缺点：需消耗电能，运行成本高；设备维护复杂（如滤网更换、风机检修）；长期使用可能导致“空调病”（空气干燥、微生物滋生）。三、计算题（每题8分，共24分）1.某居住建筑南向外墙为240mm厚黏土砖墙（导热系数λ=0.81W/(m·K)），内表面抹灰层厚20mm（λ=0.87W/(m·K)），外表面贴50mm厚EPS保温板（λ=0.041W/(m·K)）。已知冬季室内空气温度t_i=20℃，室外空气温度t_e=-5℃，内表面换热系数α_i=8.7W/(m²·K)，外表面换热系数α_e=23W/(m²·K)。计算该墙体的传热系数K及单位面积传热量q。解：（1）各层热阻计算：抹灰层R1=δ1/λ1=0.02/0.87≈0.023m²·K/W砖墙R2=δ2/λ2=0.24/0.81≈0.296m²·K/W保温板R3=δ3/λ3=0.05/0.041≈1.220m²·K/W（2）总热阻R0=1/α_i+R1+R2+R3+1/α_e=1/8.7+0.023+0.296+1.220+1/23≈0.115+0.023+0.296+1.220+0.043≈1.697m²·K/W（3）传热系数K=1/R0≈1/1.697≈0.589W/(m²·K)（4）单位面积传热量q=K·(t_i-t_e)=0.589×(20-(-5))=0.589×25≈14.73W/m²2.某教室长12m、宽8m、高3.6m，地面为混凝土（吸声系数α1=0.02），墙面为抹灰（α2=0.03），天花板为矿棉板（α3=0.65）。若在天花板增设20mm厚玻璃棉（α4=0.85），计算改造前后的混响时间（取空气吸声系数忽略不计）。解：改造前总吸声量A1=S1α1+S2α2+S3α3地面面积S1=12×8=96m²，墙面面积S2=2×(12×3.6+8×3.6)=2×(43.2+28.8)=144m²，天花板面积S3=96m²A1=96×0.02+144×0.03+96×0.65=1.92+4.32+62.4=68.64m²混响时间T1=0.161V/A1=0.161×(12×8×3.6)/68.64=0.161×345.6/68.64≈0.161×5.04≈0.81s改造后天花板吸声系数α4=0.85，总吸声量A2=96×0.02+144×0.03+96×0.85=1.92+4.32+81.6=87.84m²混响时间T2=0.161×345.6/87.84≈0.161×3.93≈0.63s3.某办公室窗洞口尺寸为1.5m×2.0m（宽×高），窗地比为1:6，室外全云天水平照度E_out=5000lx。已知窗的采光系数C_window=2.5%，室内反射光增量系数C_reflect=1.2，计算室内工作面（距地0.8m）的天然光照度E_in。解：（1）房间地面面积S_floor=窗面积×6=(1.5×2.0)×6=18m²（2）窗的采光系数C=C_window×C_reflect=2.5%×1.2=3%（3）室内照度E_in=E_out×C=5000lx×3%=150lx四、论述题（每题12分，共24分）1.结合《民用建筑热工设计规范》（GB50176），论述夏热冬冷地区居住建筑外围护结构的热工设计策略。答：夏热冬冷地区（如上海、武汉）气候特征为夏季高温高湿、冬季阴冷潮湿，需兼顾夏季隔热与冬季保温。外围护结构热工设计应遵循以下策略：（1）墙体设计：采用复合保温结构，如“外保温+承重层+内抹灰”。外保温材料优先选用EPS板（λ≤0.041W/(m·K)）或聚氨酯（λ≤0.024W/(m·K)），厚度需满足传热系数K≤1.0W/(m²·K)（根据规范表4.3.2）；内侧可采用多孔砖（如烧结多孔砖，λ=0.45~0.58W/(m·K)），利用其蓄热性能平衡昼夜温差。（2）屋顶设计：推荐“倒置式保温屋面”（保温层在防水层之上），保温材料选用挤塑板（XPS，λ=0.028W/(m·K)），厚度≥60mm，确保传热系数K≤0.55W/(m²·K)；同时设置通风隔热层（如架空砖层），夏季通过空气流动带走热量，降低屋顶内表面温度。（3）外窗设计：优先选用断桥铝合金框+Low-E中空玻璃（6mm+12A+6mm），传热系数K≤2.5W/(m²·K)，遮阳系数SC≤0.5（夏季）；东、西向窗口设置活动外遮阳（如铝合金百叶），遮阳率≥70%，减少西晒；北向窗可适当减小遮阳，兼顾冬季太阳得热。（4）热桥处理：对圈梁、构造柱等热桥部位，采用“保温包裹”措施（如在混凝土柱外侧粘贴50mm厚保温板），避免局部结露；女儿墙、出屋面管道根部增设保温层，消除冷桥效应。（5）气密性设计：外门窗采用多道密封胶条（三元乙丙橡胶），缝隙宽度≤1mm；墙体与门窗框之间用聚氨酯发泡剂填充，外侧用密封膏封闭，确保外围护结构气密性等级≥6级（换气次数≤0.5次/h，50Pa压力差下）。2.从“健康建筑”视角，分析室内环境品质（IAQ）与建筑节能的协同优化路径。答：健康建筑强调“人-建筑-环境”的和谐共生，室内环境品质与建筑节能的协同优化需从以下路径实现：（1）源头控制与节能设计结合：选用低VOCs（挥发性有机物）的环保建材（如水性涂料、无醛胶板材），减少装修污染；同时通过优化建筑朝向（如南偏东15°）、外遮阳设计（如水平遮阳板）降低空调负荷，实现“低污染+低能耗”的双重目标。（2）通风系统的智能调控：采用“按需通风”策略，通过CO₂传感器、PM2.5传感器实时监测室内空气品质，联动新风系统变频运行（如CO₂浓度＞1000ppm时，新风量提升30%）；同时回收排风余热（如设置全热交换器，效率≥70%），减少通风带来的能耗损失。（3）自然通风与机械通风互补：过渡季节（春、秋）利用自然通风（通过可开启外窗、中庭热压通风）置换室内空气，降低机械通风能耗；冬季/夏季极端天气时，启用机械通风并配合空气过滤（如HEPA滤网），在保证IAQ的同时减少室外冷热空气直接引入。（4）热湿环境的精准控制：采