建筑物理实验指导书.docx

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建筑物理实验指导书

实验1：

室内热环境测定

一、实验目的

1.学习测量热环境各参数（温度、湿度、风速、辐射）的仪器原理

2．使用仪器测量热环境各参数

3．计算比较不同室内环境的热舒适度PMV

二、实验原理

1.温度的测量:

采用精密热敏电阻作为测量温度的敏感元件，

2.相对湿度的测量:

采用集成化湿敏电容式相对湿度传感器，

3.室内风速、风向的测量

风速计的头部玻璃球，球内绕有镍铬丝线圈和两个串联的热电偶。

热电偶的冷端连接在支柱上并直接暴露于气流中。

当一定大小的电流通过镍铬丝线圈时，玻璃球的温度升高，温度升高的程度反映在热电偶产生的热电势，经校正后用气流速度在电表上表示出来，就可用它直接来测量气流速度。

4．平均辐射温度测量

平均辐射温度即室内对人体辐射热交换有影响的各表面温度的平均值。

用黑球温度计测定来自周围物体平均辐射温度，

5．热舒适度PMV

PMV（PredictedMeanVote）预期平均热舒适度,它是以人体热平衡方程式为基础,考虑心理、生理学,综合影响人体热感觉的主要因素。

使用环境参数综合测量仪6401可以测量空气参数并计算PMV。

M:

人体能量代谢率，静坐时取1.2met。

（69w/m2）,W:

人体所做的机械功，静坐时取0w/m2,ψ：

相对湿度,ta:

空气温度，℃,tci:

衣服外表面温度，℃,tr:

平均辐射温度，℃,Va:

风速，m/s

三、主要实验设备仪器

1、ZRQF-D10φJ风速仪

（1）把仪器测杆放直，测点朝上、滑套向下压紧，保证测头在零风速下校准仪器。

（2）按下“开”键开机，仪表进入预热状态并自动进行风速的零位补偿。

（3）仪表完成温度、湿度的测量，在显示屏中显示结果。

（4）轻轻拉动螺塞，使测杆探头露出（长短可根据需要选择），并使探头上的红点面对着风向，测量风速。

注意事项

（1）拉出探头时，小心不可碰到热球，

（2）在风速测量中，使探头窗口对准来凤方向

（3）开机时，把仪器测杆放直，测点朝上、滑套向下压紧，保证测头在零风速下校准仪器。

2．黑体温度计（TR102）

（1）温度计由铜球上部开口处通过橡皮塞插入，并使温度计球部位于铜球中心，锁紧螺母，固定温度计。

（2）“ON/OFF/ESC”键,打开或关断电源,

（3）“SELECT”键，选择测量单位，“OK”键确认，

（4）黑球放在空气中的测量时间为12分钟。

（5）黑球放在距地面以上1.1m的位置，相对球体来自任何方向的热源和风力都不应受到阻挡。

注意事项：

（1）要避免球体摔落，保持外表面清洁

（2）温度计放入铜球后，应锁紧螺母，防止铜球滑落，避免温度计探杆弯曲。

（3）不可将黑球温度计放置在900℃环境中超过2小时。

四、实验内容与要求

（1）在实验室风扇关闭、打开情况下，分别测量空气温度、湿度、风速，测量点选择房间中央区域5个点、墙角4个点、墙壁4个点，门窗各一个点，

（2）风向测量用细纸条测定。

（3）辐射温度测量，测量点选择房间中央区域5个点。

（4）计算房间的平均温度、湿度、风速、辐射温度。

（5）使用空气环境参数综合测量仪6401测量（风扇关闭、打开情况），设定代谢率1.0met（静坐），1.2met（轻作业），衣服热阻0.7col（夏季），记录环境热舒适度。

（6）画出房间温度、风速分布图。

（7）计算热舒适度（开、闭风扇情况），分析讨论实验结果。

实验2建筑日照实验

一、实验目的

1．学习太阳高度角和方位角测量方法

2．棒影图绘制

3．观测建筑模型的阴影变化

二、实验原理

日照仪是根据地球绕太阳运行的规律设计的。

赤纬、地理纬度和时间组成了日照计算的三大因素，由于本日照仪具备了这三参数的条件，故又称“三参数日照仪”。

地平坐标系：

是以地平圈为基圈，用太阳高度角和方位角来确定太阳在天球中的位置，

太阳高度角（hs）：

是指太阳直射光线与地平面间的夹角。

▲太阳方位角（As）：

是指太阳直射光线在地平面上的投影与地平面正南方向所夹的角。

正南点As=0°，向西为正，向东为负。

在任何一天里，上、下午太阳的位置对称于中午，例如下午1点对称于上午11点，二者太阳的高度角和方位角的数值相同，只是方位角的符号相反。

三、仪器介绍

1.JT-Ⅱ型日照仪

在自然阳光的照射中，由于地球绕太阳转动和地球的自转，太阳的高度角和

方位角也在持续变化着，其值取决于测量时间、测量地点的纬度和赤纬度这三个主要参数。

日照仪就是依据以上原理设计而成（又称三参数日照仪）。

（1）棒影图绘制板（图1中序号1），可在上面铺纸绘制棒影图。

（2）纬度盘（图中序号2），选择观测点的纬度。

（3）季节表（图1中序号3），选择季节（既选择赤纬角）

（4）时间表（图1中序号4），选择时间。

（5）锁紧旋钮（图1中序号5），松开后可调节季节等。

（6）安装要求：

要求房间高≥3米，理论上越高越理想。

安装示意图如下：

光源风扇一侧对着墙面，支架用M8膨胀螺栓固定于墙面，中心距离墙面320--300mm。

平面镜700X700mm。

与墙面夹角67.5度，高度越高越好。

四、实验内容与要求

1．棒影图绘制：

（1）准备一模拟太阳的平行光源。

将光源按与地面约45°的夹角、光线射向地

面的位置布置。

尽可能抬高光源距地面的高度（3m左右）。

要避免实验室其它光源的干扰。

（2）将日照仪放于平稳的台面上，使纬度盘（图1序号2）刻度置于零，时间表

（图1中序号4）置为12时，季节表（图1中序号3）位于3月份（即春分和秋分的日期位置），同时转动两端旋钮锁紧以固定该位置。

挪动日照仪或灯源位置，使棒影处于无影状态。

（3）松开锁紧旋钮，调节纬度盘、季节表，调到想要测的地理位置和要测的日期，再锁紧旋钮。

松开时间表的旋钮，转动支架，可测出不同时间的日照情况。

直接在地平面（上图中序号1）上铺纸（A4纸）绘制棒影图。

（4）测量江门地区（纬度22o）夏至、春分和冬至的棒影图。

每隔1小时测一次，在纸上画棒影，棒高为10.0cm。

（5）画不同季节棒影图。

（6）计算不同季节10点、12点、14点太阳高度角和方位角。

2．观测建筑物的阴影变化

（1）按绘制棒影图的步骤调零各刻度和正确放置日照仪位置。

（2）放置模型。

（3）按绘制棒影图的步骤调节时间盘测试阴影情况。

（4）绘制模型阴影图。

五、注意事项：

1本仪器为精密仪器，严禁用力过大和不当操作。

2模型重量应≤1.5Kg。

3光源要求用灯功率大（≥500K），平行性好的灯具。

因为光的强度和平行

4性直接影响日照仪的测量精度。

5不使用时松开所有的锁紧旋钮，使设备处于自然状态。

实验3检验侧窗采光房间的实际采光效果

【实验目的】

1.掌握照度计的使用方法。

2.对侧窗采光室内光效果有所认识。

【实验原理】

侧窗位置对室内照度分布的影响。

图的下面的图是通过窗中心的剖面图。

虚线表示不同工作面上不同的采光系数。

上面三个图示平面采光系数分布图，同一条曲线的采光系数相同。

图a、b表明当窗面积相同，位置高低不同时，室内采光系数分布的差异。

低窗时，近窗处照度很高；窗的位置提高后，虽然靠近窗口处照度下降，但离窗口远的地方照度却提高不少，均匀性得到很大改善。

【仪器介绍】

TES-1330A型数字式照度计

图16照度计

量程为20、200、2000、20000Lux，4档，Range键切换。

读数时，若只显示“1”于左侧最高位时，表明过载，应选择较高档位测量。

设定20000Lux档位时，读数×10倍才是测量值。

Hold键可以锁定读数。

【实验内容与要求】

1.场所和布点选一侧窗采光房间，在窗、窗间墙中间，垂直于窗面,布置二条测量线，离地高度与工作面同，间隔l～2m布置一测点（见图17）。

2.测量

①天气条件：

最好选择阴天。

如无阴天，选朝北房间进行测定。

时间最好在9时至16时，因这时室外照度变化较小。

图17采光实测测点布置

②室外照度：

应选择周围无遮挡的空地或在建筑物屋顶上进行测量。

光接收器与周围建筑物或其它遮挡物的距离应大于遮挡物高度（自光接收器所处水平算起）的6倍以上。

③室内照度：

光接收器放在与实际工作面等高，或距地面0.8m高的支架水平面上。

测量时应熄灭人工照明灯。

测量者应避开光的入射方向，以防止对光接收器的遮挡。

为了提高测量精度，每一测点可反复进行2～3次读数，然后取读数的均值。

根据测得数据即可整理成典型平面和剖面的采光系数曲线图。

实验4检验室内亮度分布状况

【实验目的】

1.掌握亮度计的使用方法。

2.学习室内环境照明测试方法。

【实验原理】

亮度计是测量物体表面亮度的仪器。

根据建筑光学理论，均匀扩散反射表面的亮度可从该表面照度和其反射系数换算标出来（L=ФE/π）。

反过来，我们了解物体表面亮度及其反射系数，进而计算出表面照度值。

亮度计测量是根据立体角投影定律，当立体角固定，就可以从表面亮度对某点形成的照度，反算出该表面的亮度，整个过程在亮度计中完成。

常用的为遮筒式亮度计，这种适用于测量面积较大，亮度较高的表面。

【仪器介绍】

图1所示为XYL-III型全数字亮度计。

动态范围为0.1-100,000cd/m2，精度优于±5%，分辨率0.1cd/m2，重复性0.1cd/m2，光学系统测量视场为7度；测量距离0.3m以上；工作温度:

0-50℃，具有保持（Hold）功能。

【实验内容与要求】

选择一间房间进行下列测试：

（1）在观测点可以看到的各种表面，都应选择测量点；同一表面的测点数，则视该表面面积大小、亮度变化程度而定。

（2）测量时间选择在工作期间的正常条件和最不利条件（例如有直射阳光进入室内，阳光直射窗外浅色建筑物时等）。

（3）观测者位置：

室内采用照明时，亮度计放在房间长度方向的中轴线上，离墙0.5m，离地高1.2m（坐姿）或1.5m（立姿）处，亮度计朝向另一端墙。

（4）室内为天然采光时，亮度计朝窗放在通过有窗墙的中轴线上，离内墙0.5m，离地1.2m（坐姿）或1.5m（立姿）处。

（5）打开人工光源，重复（4）的测量，比较亮度分布变化。

（6）根据测得的各点亮度值填入事先制成的表格中。

也可将测量数据标在与亮度计处于同一位置、同一角度拍摄的室内照片上，或以此为视点的透视图上（图2）

（7）给出实验结论。

实验5驻波管法测定吸声材料的吸声系数

一、实验目的

1.学习驻波管法测量吸声系数原理

2.测量吸声材料的吸声系数

3.绘制频率特性曲线

二、实验原理

入射波沿管内直线传播；当入射到试件后，进行反射，由于反射波与入射波传递的方向相反，声压产生叠加而形成驻波，并在管内某个位置上形成声压极大值Pmax（N/m2）（对应最大声压级Lmax，单位dB）,和声压极较小值Pmin（对应最小声压级Lmin），其间距为1/4波长。

α=1-γ=1-Er/E0

式中：

α-----吸声系数

γ-----反射系数

E0-----入射声能（W）

Er-----反射声能（W）

一般频谱分析仪或声级计，测试的标称值是声压级，而不是声压Р值，其驻波比n的公式推算如下，设Lmax、LMin为最大、最小声压级，ΔL为声压级差（单位dB）。

ΔL=Lmax-Lmin=20lgPmax/Φ0-20lgPmin/Φ0=20lgn

三、仪器介绍

1．JTZB吸声系数测试系统

测试车,导轨,测试车移动轨道,声源箱,测试管,信号发生器,功率放大器,频谱分析仪

2．JTZB吸声系数测试系统专用频谱分析仪

是一种台式智能化噪声测量仪器，专用于JTZB吸声系统，也可适用于各种工业环境噪声测量尤其适用于对噪声进行频谱分析。

3．JTZB型合成信号发生器

“POWER”键…………电源开关

“output”………BNC接口，正弦波输出端。

“FREQ”……设置输出频率，按该键，LCD显示当前频率。

“AMPD”…………设置输出幅度，按该键，LCD显示当前幅度

“KHz/VHz/mV”…………设置使用的单位。

“数字键盘”……………0～9及小数点为数字键入区域。

“CLR”……………按下该键则取消键入值。

晶显示屏……………显示输出频率和电压幅度

四、实验内容与要求

测试1/3倍频程频率下吸声系数，绘制材料吸声系数频率特性曲线。

方法步骤：

（1）检查电路接线正确后，信号发生器等电子仪器电源接通，并预热5分钟，

（2）将试件按照要求装在试件筒内，并用凡士林将试件与筒壁接触处的缝隙填塞，使之严密，然后再用夹具将试件筒固定在驻波管上。

（3）调节声频发生器的频率，依次发出200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000Hz不同的声频。

（4）移动测试小车，在靠近试件的一端找出第一个声压级的极大值和极小值，并记下读数。

（5）每一频率反复测试三次（当测试2000，4000HZ的频率时，要应用小声管测试）

（6）计算不同频率条件下的吸声系数，输入计算软件，绘制频率特性曲线。

如右图。

五．注意事项：

1严禁长时间超载测试，功率放大器输出严格按从小到大顺序调节，使专用频谱分析

仪最大声压不要超过110dB，建议平时测量控制在100dB左右。

尤其是在低频时，

功率放大器旋钮只需旋动一个刻度左右即可。

所以，严禁将功率放的很大。

2测试台要有减震垫，信号源等仪器不要和驻波管接触。

尽可能远离测试小车的位置。

3安装试件时，要严格密封活塞与管壁及试件管端面与主管。

要求试件安装后其端面

与管的端面平齐。

并且试件后端面与活塞端面不要有空隙，要紧密贴合。

实验6环境噪声测量

一、实验目的

1.学习声级计的使用

2.实地测量环境噪声，分析噪声来源

3.计算统计声级L10、L50、L90,标准差

二、实验原理

城市人口的增长，工厂的扩增，交通的发展相应的带来了干扰人们生活，影响生产的噪声污染，甚至形成了公害。

我国为适应四个现代化建设的需要，在降低城市环境噪声中做了不少研究工作，近年来后制订了<城市区域环境噪声标准>GB3096-82，<城市环境噪声测量方法>GBH1.2-82，<工业企业噪声检查规范>，<城市交通噪声测试规范>等。

对于从事城市建设和规划的工作者来说，控制和降低城市环境噪声是一项十分重要的工作。

使用噪声测量仪测量噪声统计分布，分析噪声来源、分布。

部分室内噪声标准。

房间类型A声级dB（A）

卧室、书房、病房40~50

一般教室50

门诊室55~60

会议室35

学术报告厅、阅览室30

室内乐、演唱厅25

办公室3540

三、仪器介绍

声级计，测量前应先进行校准。

具有详尽的1/1和1/3倍频程分析；噪声降低效果的评价；采集现场数据用于进一步分析；

四、实验内容与要求

Ⅰ测量条件

1、测量一般选择在无雨、无风的时间，风力在三级以上时，传声器应加防风罩，大风天气停止测量以避免风噪声影响。

2、测量地点要避免外加噪声的干扰。

3、传声器应离地1.2m，在一米之内无反射面。

Ⅱ、交通噪声测量

1、测点选择：

城市干道，距车站50～100米以上，离开交叉路口，沿人行道边定点。

2、测量方法：

用声级计慢档A声级计每隔五秒钟在每个测点上读一次瞬时值，连续读取100个数据；与此同时记录下车流量和车种（货币、大客车、拖拉机为重型车，旅游车、吉普车、轿车为轻型车），

Ⅲ、环境噪声标准的监测。

测点选在受干扰的人员住宅或工作建筑物外一米处，其它测试方法、时间同区域环境噪声。

Ⅳ、城市环境噪声监测

1、测点布置：

一般希望不少于7个测点，其中：

繁华市区、典型居民区、工厂各设一点；交通干线和混合区各设两点；

2、测量方法：

每次用A声级慢档测量，每五秒钟读一个数，连续读100个数据。

Ⅵ

五、数据处理

Ⅰ、统计声级L10、L50、L90一般作为分析依据

以下100个数据为样本叙述，将所测的数据100个，从小到大的顺序排列，第10个数据即为L90，第50个数据值即为L50，第90个数据值，即为L10，

标准差

式中：

Li：

测得的第i序列的声压值，L：

测得的声级算术平均值N：

测得的声级数据个数