《建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)綜合實驗》 教案 7-19 7.4.1室外環(huán)境參數(shù)測定實驗

室外環(huán)境參數(shù)測定實驗目的①了解室外環(huán)境的測定內容和方法，掌握太陽能輻射觀測站、自動氣象站、空氣質量測試儀(NO2濃度測定）、空氣微粒測試儀、聲級計的使用方法。②鍛煉設計測試方案、儀器操作、測試分析的實踐能力。③通過實驗測定，加深對室外氣象參數(shù)、空氣污染物、噪聲的認知，通過對測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的分析，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力。實驗原理室外氣候是建筑環(huán)境學課程中的知識點。地球通過地球表面對太陽輻射熱的吸收以及地球表面向太空的長波輻射維持地球表面的熱平衡，保持地球特有的適宜人類生存的室外氣候條件。建筑室外氣候條件會通過圍護結構，直接影響室內環(huán)境。與建筑密切相關的室外氣象參數(shù)有：太陽輻射、空氣溫度、空氣濕度、室外風速、降雨量等。只有詳細了解室外氣象參數(shù)的變化規(guī)律，才能更好地運用專業(yè)知識營造舒適的室內環(huán)境。太陽輻射能是地球上熱量的基本來源。涉及建筑環(huán)境的室外氣候因素包括太陽輻射、大氣壓力、風、空氣溫度、空氣濕度等，這些因素都是由太陽輻射及地球本身的物理條件決定的。太陽輻射表用來測量太陽輻射強度，依據(jù)熱電效應原理，感應元件是熱電堆，即熱接點在感應面上，冷接點位于機體內。當有陽光照射時溫度升高，使冷、熱接點產生溫差電動勢，在線性范圍內輸出的電動勢信號與太陽輻照度成正比。為了減少空氣對輻射表溫度的影響，采用雙層石英玻璃罩(如總輻射表);為了防止風、雨對輻射輸出的影響及保護感應面，采用聚乙烯薄膜罩(如凈輻射表)。自動氣象站通過各類傳感器測量室外風速、風向、空氣溫度、空氣濕度、大氣壓力、全輻射、紫外輻射和降雨量等氣象數(shù)據(jù)。環(huán)境空氣污染物是室內污染物的來源之一，是影響人體健康的重要因素。環(huán)境空氣污染物監(jiān)測參數(shù)主要有環(huán)境空氣中的二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）等污染物。國家《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095）將環(huán)境空氣功能區(qū)分為兩類，并對各類不同功能區(qū)各類污染物濃度限值進行規(guī)定?？諝赓|量測試儀是一種測試室內外環(huán)境空氣化學污染物濃度的數(shù)字式儀表，根據(jù)測試物不同，有測試CO2濃度、CO濃度、NO2濃度、NO濃度等不同類型?？諝馕⒘y試儀是一種測試室內外環(huán)境空氣不同粒徑顆粒物濃度的數(shù)字式儀表，根據(jù)測定顆粒物粒徑選用不同的測試探頭。有害氣體體積濃度C（ppm=mL/m3）與質量濃度Y（mg/m3）可按以下公式換算：Y=C?M/22.4（mg/m3）式中，M——氣體分子的摩爾數(shù)。噪聲是環(huán)境污染源之一，長期身處在高噪聲環(huán)境，會對人體健康產生嚴重影響。國家《聲環(huán)境質量標準》（GB3096）將聲環(huán)境功能區(qū)分為五種類，并對其噪聲限值進行規(guī)定。一般使用聲級計進行測定。實驗裝置太陽能輻射觀測站太陽能輻射觀測站一般有5塊輻射表，分別為TBQ1總輻射表、TBB1凈輻射表、TBS2直接輻射表、TBQ2反射輻射表、TBD1散射輻射表。每個輻射表外接至主機記錄儀相應的通道上，分別用于測量太陽總輻射、凈輻射、直接輻射、反射輻射、散射輻射。此外，部分太陽輻射觀測站可以測量紫外輻射、光譜輻射、分光譜輻射及光合有效輻射參數(shù)。記錄儀每個通道上均顯示各輻射量的瞬時值（單位為W/m2)、累計值（單位為MJ/m2)。自動氣象站自動氣象站系統(tǒng)采用模塊化設計，用于測量風速、風向、空氣溫度、空氣濕度、大氣壓力、降雨量、全輻射、紫外輻射等各類氣象數(shù)據(jù)。其系統(tǒng)測量精度高，數(shù)據(jù)容量大，遙測距離遠，可靠性高。安襲時必須在斷電狀態(tài)下連接各接口，確認無誤后再通電。空氣質量測試儀(NO2濃度測定）和空氣微粒測試儀本實驗空氣污染物測定使用空氣質量測試儀(NO2濃度測定）和空氣微粒測試儀進行NO2、可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）的濃度測定。噪聲使用聲級計進行測定。實驗步驟及方法確定實驗場地及測試方案每小組根據(jù)實驗目的與要求，選取一處室外場地作為測試場所，制定測試方案，經(jīng)老師審閱可行后開展實驗。太陽能輻射觀測站測試①按產品說明書將太陽能輻射觀測站放置固定在合適位置上，把所有的輻射表保護蓋擰下來，打開主機箱門，分別接通主機的電源。②接通直接輻射表自動跟蹤控制器的電源，調節(jié)太陽傾角，同時按控制箱內的說明調節(jié)光筒的方向，使陽光透過光簡上部邊緣的小孔，形成的小光點正好照到下部邊緣的心上，這時光簡就對準了太陽，并使其自動跟蹤太陽。③每隔5~10min從記錄儀中分別記錄太陽輻射強度數(shù)值，共測6組數(shù)據(jù)。儀器自動記錄，實驗結束后導出數(shù)據(jù)。自動氣象站測試①按產品說明書將自動氣象站放置固定在合適位置上，并連接安裝自動氣象站各測試模塊（風速傳感器、風向傳感器、大氣溫度傳感器、大氣壓力傳感器、大氣相對濕度傳感器、降雨量傳感器、總輻射傳感器、紫外線輻射傳感器），接通主機的電源。②每隔5~10min從記錄儀中分別記錄室外氣象參數(shù)（大氣溫度、相對濕度、風速、風向、總輻射等）數(shù)據(jù)，共測6組數(shù)據(jù)。儀器自動記錄，實驗結束后導出數(shù)據(jù)?？諝馕廴疚餃y試（1）NO2濃度測定①根據(jù)測試場地大小，確定一個或多個均勻分布的測試位置。②按室內空氣質量測試儀(NO2濃度測定）電源鍵開啟設備，儀器探頭向上，等待5分鐘待儀器穩(wěn)定后讀數(shù)，每個5min讀一次數(shù)據(jù)，每個位置讀取3組數(shù)據(jù)。③以所有NO2濃度測試值的平均值作為室外NO2濃度。（2）PM10和PM2.5顆粒物濃度測定①根據(jù)測試場地大小，確定一個或多個均勻分布的測試位置，高度取1.7m處。②為空氣微粒測試儀安裝PM10檢測探頭，按電源鍵，啟動設備。每個采樣點需等待5分鐘待儀器穩(wěn)定，每5min讀一次數(shù)據(jù)，每個位置讀取3次數(shù)據(jù)。③關閉儀器，更換PM2.5檢測探頭，重復②的測試方法。④以所有PM10濃度測試值的平均值作為室外PM10濃度，所有PM2.5濃度測試值的平均值作為室外PM2.5濃度。噪聲測試①根據(jù)測試場所面積和噪聲分布情況，確定一個或多個測試位置進行測試。戶外噪聲測量時，測點應盡可能在離任何反射物（除地面）至少3.5m外測量，離地面的高度大于1.2m以上，必要而有可能時置于高層建筑上，以擴大可監(jiān)測的地域范圍。但每次測量其位置、高度保持不變。建筑物戶外測量時測量點應距墻壁或窗戶1m處，距地面高度1.2m以上。②在測試位置上，按聲級計電源鍵，啟動儀器，調節(jié)噪聲測定范圍，使環(huán)境測試噪聲在聲級計的噪聲測定范圍內。③受固定噪聲源的噪聲影響是，穩(wěn)態(tài)噪聲測量1min的等效聲級Leq；非穩(wěn)態(tài)噪聲測量整個測試時段的等效聲級Leq。④受交通噪聲源的噪聲影響，測量不低于平均運行密度的20min等效聲級Leq。⑤受突發(fā)噪聲的影響，應同時監(jiān)測測量時段內的最大聲級Lmax。結束試驗①蓋上各輻射表的保護蓋，斷開太陽能輻射觀測站和自動氣象站電源，關好主機箱門，導出數(shù)據(jù)。②及時關閉空氣質量測試儀（NO2濃度測定）、空氣微粒測試儀、聲級計電源，整理記錄的測試數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理①請結合選取的測試場地，根據(jù)測試方案，繪制測試方案圖，明確場地平面、各類儀器測點布置等內容。②實驗原始記錄和數(shù)據(jù)處理。表1太陽能輻射觀測站測試記錄表項目輻射量測定次數(shù)123……瞬時值W/㎡累計值W/㎡瞬時值W/㎡累計值W/㎡瞬時值W/㎡累計值W/㎡總輻射表散射輻射表直接輻射表反射輻射表凈輻射表記錄時間表2自動氣象站氣象測試記錄表測定次數(shù)測定時間溫度℃相對濕度%大氣壓力Pa風速m/s風向度總輻射照度W/㎡紫外輻射照度W/㎡雨量mm總輻射量累計值MJ/m2紫外輻射量累計值MJ/m2123456表3空氣污染物濃度測試數(shù)據(jù)表測定次數(shù)類型NO2濃度mg/m3PM10濃度mg/m3PM2.5濃度mg/m3測點1測點2測點3……測點1測點2測點3……測點1測點