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出版者:Routledge

作者:Allard, Francis (EDT)/ Santamouris, Mat

出品人:

页数:366

译者:

出版时间:1998-2-1

价格:USD 136.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781873936726

丛书系列:

图书标签:

• 通风
• 能源
• 建筑
• 自然通风
• 建筑通风
• 室内空气质量
• 节能建筑
• 可持续建筑
• 建筑设计
• 建筑工程
• 环境控制
• 热舒适性
• 通风系统

建筑热力学与环境控制：迈向可持续人居的深度探索 本书聚焦于建筑物理学的核心领域——室内外环境的耦合作用、热工性能的精准模拟以及先进的环境控制策略的集成应用。 旨在为工程师、建筑师、研究人员和规划师提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的知识框架，以应对当代建筑对能源效率、居住者健康与舒适度日益提高的要求。 第一部分：建筑热物理基础与动态模拟 本书开篇即奠定了坚实的物理学基础，深入剖析了热量传递的三种基本机制——传导、对流和辐射——在建筑围护结构中的复杂交互作用。我们详细阐述了如何利用有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）对建筑构件的热桥效应、蓄热行为以及时间滞后效应进行精确建模。 传热分析的精细化处理部分，重点探讨了不均匀温度场和非稳态热流下的物质传递问题。书中包含了对材料热工性能的深入讨论，特别是新型保温材料、相变材料（PCM）在调控室内温度波动中的应用潜力与局限性。通过引入时间序列分析和傅里叶变换技术，我们教授读者如何解构和预测建筑在不同气候带下的动态热响应曲线。 空气流动与污染物输运是本书的另一核心支柱。我们超越了经典的质量守恒和动量守恒定律（Navier-Stokes方程）的常规应用，转而深入探讨了计算流体力学（CFD）在室内空气动力学中的高阶应用。重点内容包括： 1. 湍流模型选择与验证： 对 $k-epsilon$, $k-omega$ SST 等主流湍流模型在复杂室内几何结构（如中庭、多功能空间）中的适用性进行了严格的比较分析与案例研究。 2. 污染物源项与扩散： 精确识别和量化建筑材料、人体活动、室外渗透等产生的挥发性有机化合物（VOCs）、颗粒物（PM）的生成速率。模拟空气处理系统（如送风口、回风口）对污染物空间分布的控制效率。 3. 气密性与渗透流： 详细分析风压和温度梯度驱动下的建筑渗透（Infiltration）和通风（Exfiltration）过程。引入了基于等效渗透率模型的计算方法，以及对场地风环境（Urban Canyon Effect）影响的修正系数。 第二部分：高性能围护结构与热工性能提升 本部分着眼于建筑外壳这一能量交换的前沿阵地，探讨如何通过设计优化实现极低能耗目标。 玻璃幕墙与太阳得热控制： 深入分析了玻璃系统的光谱选择性、遮阳系数（SC）和太阳得热系数（SHGC）的实际测量与模拟预测。书中详细对比了外部遮阳系统（如百叶、遮阳板）与内部遮阳系统在控制眩光和维护热性能方面的优劣。我们还引入了动态遮阳系统的控制逻辑，探讨如何根据太阳角度和室内照度需求实时调整遮阳角度以最大化自然采光并最小化热负荷。 实体结构与热惰性设计： 阐述了如何利用建筑质量（Thermal Mass）来平滑日温差和年温差，特别是在间歇式使用（如学校、办公楼）场景下的应用策略。内容涵盖了高密度混凝土、相变材料集成墙体以及地埋式热交换系统的热性能评估。 气密性与水汽迁移控制： 详细介绍了气密层（Air Barrier）和水汽屏障（Vapor Retarder）的构造细节和安装标准。通过摩尔图（Mollier Diagram）和扩散阻力计算，分析了围护结构内部可能发生的水汽冷凝风险（Interstitial Condensation），并提供了避免结构损坏和霉菌生长的设计规范。 第三部分：集成化环境控制系统设计与优化 本书的第三部分将焦点从被动策略转向主动系统，探讨如何将HVAC系统、自然通风与智能控制无缝集成。 先进供暖、通风与空调（HVAC）系统： 本章节不局限于传统的三管制或四管制系统，而是深入研究了： 1. 热泵技术的高级应用： 地源热泵（GSHP）和空气源热泵（ASHP）在不同气候区的能效表现（EER/COP），以及其与可再生能源（如光伏）的协同运行模式。 2. 辐射供冷暖系统： 详细分析了地板、墙面辐射板的表面温度控制、热舒适度预测（PMV/PPD模型）及其在低能耗建筑中的应用优势和局限性。 3. 新风处理与能量回收： 聚焦于热回收通风机（HRV/ERV）的效率评估，以及如何设计高效的新风分配网络，以满足健康标准的同时将热损失降至最低。 自然通风与混合通风策略： 尽管我们不探讨“自然通风”这一单一主题，但本书将自然通风视为整体环境控制系统中的一个关键组成部分。 风洞实验与CFD验证： 如何利用风洞实验数据校准建筑周围的气流模型，并指导开窗位置和尺寸的设计。 热压与风压驱动： 详细分析了烟囱效应（Stack Effect）和风驱动通风（Wind-Driven Ventilation）的耦合机制。 混合通风的控制逻辑： 探讨了在何种温差、风速阈值下，系统应自动从自然通风模式切换到机械通风模式，以保证室内参数的稳定性和能源的最优利用。这涉及复杂的逻辑编程和传感器网络的设计。 第四部分：性能评估、健康与能耗管理 本书的最后部分着眼于整个建筑生命周期内的性能验证与持续优化。 室内环境质量（IEQ）的量化指标： 不仅关注温度和湿度，更侧重于空气质量（IAQ）、热舒适性（Thermal Comfort）和视觉舒适性（Visual Comfort）的综合评估。引入了如PMV/PPD、Predicted Mean Vote (PMV) 等指标在实时监测和反馈控制中的应用。 建筑能源模拟（BEM）工具的深度应用： 对EnergyPlus, TRNSYS, IES-VE 等主流动态模拟软件的输入数据要求、模型校准（Calibration）方法以及结果不确定性分析进行了详尽指导。重点在于如何利用模拟结果指导设计决策，而非仅仅进行事后验证。 能耗基准与可持续性评估： 介绍了国际公认的能耗指标，如能源使用强度（EUI）的计算，以及建筑生命周期评估（LCA）中热工性能所占的比重，为实现近零能耗建筑（nZEB）和零碳建筑提供技术路径支持。 本书的特色在于其跨学科的整合性，将热力学、流体力学、材料科学与先进控制理论融会贯通，为读者提供了一个超越单一技术模块，面向复杂建筑系统集成的全面解决方案工具箱。 它强调的不是某一种技术，而是如何根据特定气候和功能需求，科学地配置和优化所有环境控制要素的动态平衡。

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要说这本书有什么不足，或许就是它对极端气候条件的讨论稍显保守，但这也恰恰体现了作者的严谨态度——不轻易承诺在超出设计界限时的性能保证。总的来说，这本书就像一位经验老道的导师，他不会直接给出标准答案，而是手把手教你如何提出正确的问题，如何运用科学的方法去探索建筑与气候之间的最佳平衡点。我尤其珍视书中关于“居住者体验”的章节，它强调了通风设计不仅仅是关于换气次数（ACH），更是关于气流的质感、速度的宜人程度，以及视觉上对室外环境的感知。这超越了单纯的能耗计算范畴，触及了建筑的本质——为人服务的空间。我曾尝试将书中的几个小型模块化设计应用到我的一个改造项目中，结果令人惊喜地发现，仅仅通过调整一个二层阁楼的顶部通风口，就显著改善了夏季顶层的闷热感，而无需增加任何能耗。这本书的价值，在于它提供了一套可以被验证、被实践、并且能够真正提升生活品质的设计哲学。它激发了我们对建筑更深层次的思考：一座伟大的建筑，难道不应该学会如何优雅地“呼吸”吗？

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我是一名刚毕业的结构工程师，按理说，通风理论并非我的核心关注点，但我被这本书的“可量化”特性深深吸引。我原以为这会是一本充斥着模糊描述和主观感受的散文集，结果却发现它充满了严谨的工程数据和分析工具。作者对风洞实验数据的引用，以及如何将这些数据转化为可操作的设计参数，给了我极大的信心。书中对“风压系数”和“流态边界层”的解释非常到位，它让我明白，一个看似简单的窗户开口，在不同风速和风向上，其对室内换气量的贡献是呈非线性变化的。这种精细化的处理方式，使得自然通风不再是凭感觉决定的“碰运气”的设计，而是可以被精确计算和预测的工程科学。此外，书中对于“渗透性”的讨论也极具启发性，它量化了建筑围护结构本身的微小泄漏对整体通风效果的影响，这对于我们优化结构节点的气密性设计具有直接指导意义。这本书成功地架起了基础物理学和复杂建筑实践之间的桥梁，让非暖通专业的工程师也能理解并有效参与到建筑性能优化的讨论中去。

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说实话，一开始我对这本专注于“自然通风”的书持保留态度，毕竟在这个时代，我们习惯了依赖全自动化的 HVAC 系统来解决一切气候问题。但阅读过半后，我意识到自己错得离谱。这本书的价值远超出了单纯的技术讲解，它更像是一部关于“气候适应性设计美学”的宣言。作者似乎在默默挑战一种根深蒂固的观念：舒适就必须是人工创造的。书中通过大量古老建筑（比如地中海沿岸的厚墙建筑、亚洲的吊脚楼）的通风智慧，佐证了通过建筑自身形态和材料属性来调节微气候的优越性。这种跨越时空的对话，让阅读体验充满了历史的厚重感和未来的启发性。特别是关于遮阳与通风协同作用的章节，它并非简单地将两者并列，而是探讨了遮阳结构如何预先控制进入室内的热负荷，从而优化后续的自然降温效率。这种系统性的、整体性的思维，是很多碎片化资料无法提供的。对于那些试图在现有建筑改造或新项目中使用被动策略的设计师来说，这本书无疑提供了一个坚实的理论后盾和丰富的视觉案例库。

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我花了相当长的时间寻找一本能真正深入浅出讲解建筑自然通风原理的著作，而这本《Natural Ventilation in Buildings》无疑填补了我的一个巨大空白。它的叙述逻辑非常清晰，从最基础的风压和热压驱动力讲起，逐步过渡到复杂的 CFD（计算流体力学）模拟在优化设计中的应用。最让我印象深刻的是作者对“用户行为”和“室内热环境反馈”的强调。很多设计规范往往只关注外部条件和建筑外壳，却忽略了居住者开启窗户的时机、室内家具的摆放对气流的阻碍等实际问题。这本书则将这些看似琐碎的细节纳入了系统性的分析框架，指出一个优秀的自然通风系统，必须是动态的、可被使用者主动调节的。书中关于交叉通风、单侧通风以及烟囱效应的图解，细致到令人赞叹，即便是像我这样初涉此领域的读者，也能迅速掌握其中的核心机制。我特别喜欢它在讨论不同材料导热性和热容量对夜间蓄冷效果影响时所展现的细致入微，这直接关系到夏季降低空调负荷的关键。总而言之，它提供的知识体系是完整而实用的，能帮助从业者跳出“一味追求高效”的陷阱，转而追求“适度且可持续”的舒适度。

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这本书真是让人茅塞顿开，尤其是在理解建筑如何与自然环境和谐共处方面。我一直对可持续建筑设计很感兴趣，但过去读的很多书都过于侧重于复杂的机械系统，让人感觉好像脱离了建筑本身的呼吸。这本书却反其道而行之，它用一种非常直观且充满智慧的方式，阐述了如何通过巧妙的空间布局和建筑形态，引导空气自然流动，实现室内环境的舒适与健康。作者对气流动力学在实际建筑应用中的描述，既有严谨的理论支撑，又不失工程实践的灵活性。我特别欣赏其中关于不同气候带下通风策略的对比分析，这让读者能够真正理解“因地制宜”的重要性。比如，书中详尽对比了热带地区的高架通风与温带地区利用昼夜温差进行夜间冷却的技术路径，这些案例分析远比教科书上的干瘪定义来得生动有力。读完之后，我再看任何一座新建的或历史悠久的建筑，都会不自觉地去观察那些被精心设计的通风口、庭院和导流结构，仿佛获得了一双能看透建筑“呼吸”的眼睛。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于如何尊重自然力量、将建筑融入场域精神的哲学指南。对于建筑师、工程师，乃至关注居住环境的普通读者而言，它都是一本不可多得的宝藏。

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