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科技研发

Technology

研究领域

 六、建筑声、光、热环境
(一)建筑声环境
  我院是国内开展建筑声学研究较早的单位。从20世纪50年代至今开展了隔声、吸声、管道消声、隔振、噪声控制、厅堂音质及音质模型等方面的研究、设计、检测、咨询工作,其中许多工作在国内领先。我院在国内建筑声学方面处于学术带头地位,全国声学标准化技术委员会建声分技术委员会设在我院。为改善我国各类建筑的声学环境,为人们创造安静、舒适的生活、学习和工作条件做出应有贡献。
  在实验室通过数千个样品系统地研究了建筑构件(如墙、楼板、门、窗)的空气声隔声性能,楼板及面层材料的撞击声隔声性能。到现场对数百个建筑(特别是住宅)的实际隔声性能进行研究、验证。通过测量、研究,对各种建筑材料、构造、构件本身的隔声性能以及各类建筑的实际隔声状况有了清楚、全面的了解,进一步掌握了各种情况下的隔声规律,进而提出许多新隔声构造和改进措施。先后主编了《住宅隔声标准》、《民用建筑隔声设计规范》、《建筑外窗空气声隔声性能分级及其测量方法》、《建筑用门窗空气声隔声性能分级及其测量方法》,参编了《建筑隔声评价标准》等标准规范。
  几十年来,借助混响室、驻波管,对数百种材料、构造、物体的吸声性能进行了研究,掌握了获得不同吸声性能的材料的方法。开发了阻燃黄麻纤维、膨胀珍珠岩等吸声产品。主编了《建筑吸声产品的吸声性能分级》,参编了国标《阻抗管中吸声系数和声阻抗率的测量》。
  自20世纪70年代,我院开展了管道通风消声的研究。对各种消声器、消声管道、消声风口的声学特性、空气动力特性进行了试验、检测,掌握了消声规律,开发出阻抗复合式消声器等产品。此外,还承接了许多空调通风系统消声工程,如北京国际俱乐部酒店、办公楼等,获得用户好评。
在隔振方面,开发出系列软木防振垫等隔振产品。参编了《城市区域环境振动标准》、《城市区域环境振动测量方法》。
  多年来我院还一直从事建筑声环境的研究,在降低环境噪声、振动方面做了大量工作。综合利用隔振、隔声、吸声、管道消声等各种手段,开展城市住宅小区环境噪声治理,如北京市崇文区龙潭地区环境噪声治理、北京市西城区福绥境地区环境噪声治理、北京市丰台区青塔里小区住宅铁路噪声治理,成效显著。
20世纪60年代至70年代,对全国各地数十座剧院、多用途礼堂有关参量(混响时间、容积、座位数、内装修)的客观数值与主观音质效果进行了现场实测和调查,取得大量第一手资料。在此基础上提出剧院、多用途礼堂的最佳混响时间建议值。从70年代开始,对用厅堂音质模型来预测实际厅堂音质的方法进行研究,为许多重要厅堂的音质设计发挥了重要作用。参编了《剧场、电影院和多用途礼堂声学设计规范》、《厅堂音质模型试验方法标准》。先后完成了人民大会堂、杭州剧院、深圳大剧院、沈阳文化艺术中心、中央电视台、广东彩电中心、湖南广播电视中心等近百项音质设计。
  20世纪80年代以来,我院在多年从事体育场馆声学研究、设计的基础上,通过对国内体育场馆声学状况的实测和调研,借鉴国外体育场馆声学的发展方向,总结、吸收国内外体育场馆声学方面的经验教训,主编了行业标准《体育馆声学设计及测量规程》,为我国体育场馆的声学设计、施工、检验提供了依据,使体育场馆获得良好音质效果有了保证。同时完成了巴基斯坦体育馆、约旦哈桑体育馆、桂林体育馆、杭州体育馆等十多座体育场馆的声学设计。
(二)建筑光环境
   建筑光环境包括天然采光和人工照明两方面的研究。
  在天然采光方面,核心内容是开展我国天然光资源和如何充分利用天然光的系统研究。我院与气象部门合作对我国的光气候进行了测定与分区区划,获得了“中国光气候研究及分区”、“光气候自动记录仪”、“昼光资源的开发和应用”等一批研究成果;开展了采光计算方法的研究,主要研究成果有“晴天采光计算方法”;开展了地下和无窗建筑天然采光的试验研究,在我国最早研发成功导光管采光和照明装置;开展人工天穹模型试验,研究和评价各类建筑的采光设计的合理性;先后编制了《工业企业采光设计标准》和《建筑采光设计标准》。
  在人工照明方面,研究各类公共建筑、居住建筑、工业建筑以及机场、道路、立交、广场、港口、隧道等室内外照明的数量和质量要求以及照明方式、方法,编制了各类场所的照明设计标准规范,如《工业企业照明设计标准》、《民用建筑照明设计标准》、《城市道路照明设计标准》等;开展照明光源、灯具等照明设备的研究。20世纪70年代,我院参与了我国第一支高压钠灯的研制,并成功地在北京东长安街上点燃。80年代,根据我国当时照明光源的发展水平,开展了“混光光源特性及其应用研究”,在国内体育场馆等公共建筑以及生产车间积极推广应用高强度气体放电灯。多年来一直和厂家紧密合作,研发了大量的照明灯具和升降式高杆照明系统;还进行视环境评价方法、光源显色性评价方法、建筑色彩体系和色卡的研究,并制订了相关的国家标准;开展了室内外照明以及光源、灯具及其附件测试方法的研究,制订了相应的测试方法国家标准,建立了设备比较完善,测试项目比较齐全的试验室,除了满足研究工作的需要外,近年来已发展成为国家级工程质检中心检测室;多年来积极参加国家重点工程建设,如参与了人民大会堂、毛主席纪念堂等照明方案的研究和确定。还结合三峡水电站、中国美术馆等实际工程开展坝区主要建筑物和博物馆、美术馆等照明研究;近十年来,还积极投入北京市乃至全国许多城市的夜景照明的规划、设计和工程建设工作,为我国夜景照明的蓬勃健康发展作出了卓越贡献。
(三)建筑热环境
  建筑热环境是建筑物理学的一个重要研究领域,主要研究建筑材料与构件的热工性能、建筑围护结构的传热和水分迁移过程、建筑室内的热舒适性以及建筑节能等等。
在分析整理全国各地气象资料,总结大量国内外的建筑材料热工性能、建筑围护结构传热、传湿研究成果的基础上,我院制订了国家标准《建筑气候区划标准》和《民用建筑热工设计规范》,成为建筑热工设计的重要的基础性标准。
  长期以来,我院对各种各样的建筑材料和构件的热、湿性能进行了系统的测定和数据整理,编制了建筑材料热物理性能手册,为建筑材料的选取和建筑围护结构的热工设计提供最基本的计算参数。为了测定建筑材料和构件的热工性能,我院还自行研制了一批专用的检测设备如:导热系数快速测定仪、平板导热系数测定仪、建筑围护结构热工性能测定装置、标定热箱、墙面耐候性能检测装置等等。
  我院结合实际工程系统地开展了建筑围护结构防潮、保温、隔热机理研究,提出了许多计算和设计方法,对一些围护结构提出了改善其热湿环境的技术措施。这方面的主要研究成果包括 “地下工程热工计算方法”、“新型建筑体系特殊部位保温性能的研究”“提高复合外围护结构的防潮保温性能改进其湿热计算方法”、“档案、文物、图书馆库的热湿环境设计” “防空地下室长期使用的热湿负荷设计方法研究”等等。
  在建筑室内的热舒适性方面,我院开展过炎热地区建筑降温方法、建筑遮阳、轻型屋顶保温隔热性能以及住宅室内热环境等方面的研究,对改善建筑室内热环境发挥了重要的作用。
  近年来,建筑节能成了建筑热环境研究领域的一个重要内容。我院承担了《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)的编制和修订工作,这是我国的第一本建筑节能设计标准,对推动建筑业的节能工作发挥了重要的作用,取得了重大社会效益。为了推动建筑节能工作,我院开展了建筑传热现象和过程的检测和计算分析工作,开发成功建筑节能达标评审、建筑热过程动态模拟、建筑围护结构传热分析等计算机软件,为制订建筑节能设计标准提供科学依据,为推广建筑节能提供检测手段和计算工具。此外,我院还开展了产品和技术的研制开发,我院研发聚苯乙烯泡沫塑料板的墙体外保温等成套技术被列为建设部重点推广项目,在北方地区得到了广泛应用。我院先后与多家厂家合作,开发成功屋面保温防水块、模数多孔砖、各种小型砼空心砌块等产品,这些产品在实际工程中得到相当规模的应用,有些产品还申请了专利技术并实施了专利成果转让。
(四)建筑幕墙门窗技术研究
  20世纪70年代末,我院率先在国内开展建筑门窗物理性能方面的研究,并成立了国内第一个专业研究室,从事建筑门窗气密、水密、抗风压、隔声、保温等性能的研究开发工作。与建筑门窗生产厂家合作开发了多种门窗产品,其中有两种窗获得国家实用新型和发明专利。研制了用于建筑门窗动风压性能检测的设备,并对国内的建筑门窗进行了大规模的检测调研工作,积累了大量的数据,同时在结合物理所传统的热工、声学方面的优势基础上,编制了国内第一批建筑门窗物理性能检测方法标准。经过近20年的实践证明这些标准对推动国内建筑门窗市场产品质量的提高,起到了关键的作用。1986年我院从日本引进了先进的门窗幕墙动风压检测设备,不仅使我院的检测技术水平与世界同步,同时促进了建筑幕墙的技术研发工作。编制了建筑幕墙动风压性能分级及检测方法标准,从1998年开始,与日本JICA合作,共同设计制作了国内最先进的建筑幕墙动风压-层间变位性能检测设备,继续保持了幕墙检测领域在国内的领先地位。
  在检测技术方面,也进行了系统、深入的研究,在消化吸收引进设备的基础上,陆续开发了门窗、幕墙物理性能检测设备,特别是门窗动风压现场检测设备,从根本上解决了门窗工程质量存在的痼疾,为工程监督提供了可靠的检测手段,作为建设部及科技部重点推广项目,先后取得了实用新型专利和发明专利,已经在国内多个省市推广使用。
  在建筑幕墙门窗应用技术方面,结合检测中积累的经验,对门窗幕墙产品物理性能的机理、改进的措施开展了研究并形成了系统的理论,编制了建筑幕墙计算机辅助设计软件,在物理性能方面针对门窗幕墙生产厂家的产品从设计、加工制作、安装调试等各个环节的改进、提高提供全方位服务。
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