建筑环境学总复习

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以忽略。
所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分
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太阳辐射能与太阳高度角
I0
图中表明在法线方向和水面上的直射辐射强度随着太阳高度角 的增大而增强,而垂直面上的直射辐射强度开始随着太阳高度角的增 大而增强,到达最大值后,又随着太阳高度角的增大而减弱。
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太阳日总辐射照度与朝向
地点:北纬40°
对于水平面来说,夏季总辐射热量达到最大;而南向垂直表面,则冬季所接受的总辐射量为最大1。0
季风:造成季节差异,以年为周期(海陆间季节温差造成,冬季 大陆吹向海洋,夏季海洋吹向大陆。) 街巷风,高楼风(海陆建筑物周围环境的影响,风遇障碍物绕行 产生方向速度的变化。)
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逆温层
原因
地面有冷源 1. 夜间长波辐射 2. 附近有较低温的 海风吹来
正常的温度梯度:地表热,高空冷
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空气温度
主要指距地面1.5m高,背阴处的空气温度。
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第二章 建筑外环境
宏观气候太阳辐射作用与地球气候特点
地球绕日运动规律 太阳辐射 室外气候
大气压力、风、气温、天空温度、地温、湿度、降 水
微观气候人类营造活动形成的局部微气候
城市风场、城市热岛、建筑日照
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第一节 地球绕日运动的规律
•赤纬 :太阳光线与地球赤道平面之间的夹角,表明 季节的变化。全年的赤纬在+23.5-23.5之间变化。从 而形成了一年中春、夏、秋、冬四季的更替。
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太阳辐射的波谱
太阳总辐射能量比例
长波红外线 2.2%
近红外线 45.2%
可见光 45.6%
紫外线 7.0%
在各种波长的辐射中能转化热 能的主要是可见光和红外线。
日影
终日日影:一天中都 没有日照
永久日影:终年没有 日照
建筑布局与日照
建筑的互遮挡:不同 建筑物相互遮挡
建筑的自遮挡:建筑 物一部分被另一部分 遮挡
日照的作用
日照过少导致人体产生的褪黑 色素增加,引起精神忧郁
紫外线 杀菌,促进合成维生素D 导致皮肤癌
可见光 获得照明
红外线 带来辐射热能
夜间地表温度降低与空气温度降低,谁是诱因?
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空气温度
影响地面附近气温的因素主要有:
入射到地面上的太阳辐射热量,它起着决定性的作用。 第二是地面的覆盖面。不同的地形及地表覆盖面对太阳辐射的
吸收和反射以及本身温度变化的性质均不同,所以地面的增温 也不同。 第三是大气的对流作用以最强的方式影响气温。
建筑环境学
Built Environment
第一章
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第一章
建筑的功能:创造一个微环境 居住者的安全与健康 生产过程需要
在强调可持续发展的今天,建筑环境学也面临两 个亟待解决的问题。
第一是如何调解满足室内环境舒适性与能源消 耗和环境保护之间的矛盾。 第二,在室内的空气品质方面,由于大量使用合 成材料作为建筑内部的装修和保温,并一味地为 节能而减低新风量出现了所谓的病态建筑.
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大气压力
大气压力随海拔高 度而变
在同一位置,冬季 大气压力比夏季大 气压力高,变化范 围5%以内
海平面大气压力称 作标准大气压,为 101325 Pa 或 760 mmHg
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风的成因
风是指由于大气压差所引起的大气水平方向的 运动。地表增温不同是引起大气压力差的主要 原因,也是风的主要成因。
•地方平均太阳时,是以太阳通过该地的子午线时为正 午12时来计算一天的时间。
•本初子午线处在的平均太阳时为世界时间的标准时, 称为"世界时"。把全世界按地理经度划为24个时区, 每个时区包含地理经度15。
•我国从东五时区到东九时区,横跨五个时区。统一采 用东八时区的时间,即以东经120的平均太阳时为中 国的标准称为“北京时间”。
在各种波长的辐射中能转化热能的 紫外线可见光 主要是可见光和红外线 。
近红外线
长波 红外线
落到地球上的太阳辐射能量
由三部分组成
直射辐射:为可见光和近红外线
散射辐射:被大气中的水蒸汽和云层散射,为可 见光和近红外线
大气长波辐射:大气(水蒸汽和CO2)吸收后再 向地面辐射,为长波辐射。在日间比例很小,可
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建筑布局与日照
日照的作用
冬季采暖:充分利用太阳能 自然采光需要:适当的散射辐射 心理需要:冬日室内光斑对人的心理有积极作用
影响因素
纬度:决定太阳高度角和日射强度 建筑布局:决定遮挡情况
目标
冬天尽量多:但太阳高度角低易被遮挡 夏天尽量少:但太阳高度角高不易被遮挡
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建筑布局与日照
围护结构传热 传湿
室内产热产湿
对流换热 (对流质交换)
导热 (水蒸汽渗透)
辐射
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基本概念
得热(Heat Gain HG):某时刻在内外扰作用下
进入房间的总热量叫做该时刻的得热。如果得热<0,
意味着房间失去热量。
对流得热
显热


辐射得热
潜热
围护结构热过程特点:
由于围护结构热惯性的存在,通过围护结构的得热量 与外扰之间存在着衰减和延迟的关系。
城市热岛的成因
自然条件
市内风速、对天空长波辐射:建筑布局影响对天空 角系数和风场
云量:市区内云量大于郊区
太阳辐射:市内大气透明度低
下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性:地面材料、 植被、水体的设置
人为影响:“人为热”
交通、家用电器、炊事产热
空调采暖产热
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城市热岛与逆温层
由于自然对流的作用,在地面以上一定高度内形成 了一个温度随高度上升的稳定的“逆温层”,使污染 物处于低温区域,妨碍了污染物向上部的扩散,加剧 了城市的污染程度。“逆温层”的影响范围与热岛强 度有关,在大城市可达500m高,小城市约为50m。
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空气温度的局部效应
受地面反射率、夜间辐射、气流、遮阳等影响,离
建筑物越远,温度越低。
“霜洞”:当空气流入山谷、洼地、沟底时,只要没 有风力扰动,空气就会如池水一样积聚在一起。最可 能出现这种现象的条件是寒冷、晴朗的夜晚。
在这种凹地里的建筑或住宅里,冬季温度较其周围平 地面上的温度低得多,特别是在夜间更为明显。同样 地,在建筑物底层或位于一般地面以下而室外有凹坑 的半地下室,情况也与此类似。
气温有年变化和日变化。一般在晴朗天气下,气温一昼夜的 变化是有规律的。从一天24小时所测得的温度值图中可以看出, 气温日变化中有一个最高值和最低值。
最高值通常出现在下午二时左右,而不是正午太阳高度角最大 的时刻。最低气温一般出现在日出前后,而不是在午夜。这是 由于空气与地面间因辐射换热而增温或降温都需要经历一段时 间。
空气与地表面以导热、对流和长波辐射形式进 行热交换而被加热或冷却以对流为主。
大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选 择性。它对太阳辐射几乎是透明体,直接接受太 阳辐射的增温是非常微弱的。
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空气温度
大气中的气体分子主要靠吸收地面的长波辐射而升温, 因此,地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因。
➢确定太阳高度角和方位角的目的在于进行日照时数、 日照面积、房屋朝向和间距以及房屋周围阴影区范围等 的设计。 影响太阳高度角和方位角的因素有三:赤纬(d);时 角(h);地理纬度。
夏至和冬至使太阳高度角与纬度之间的关系(北纬40)
关系:纬度-d赤纬+b太阳高度角=90
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第二节 太阳辐射
太阳辐射能是地球上热量的基本来 源,是决定气候的主要因素,也是 建筑物外部最主要的气候条件之一。
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有效天空温度
大气层吸收10%以上的太阳辐射和来自地面的反射 辐射,并向地面进行长波辐射(5~8m及13m以 上)。此时的大气温度用有效天空温度来表示。
即便是在晴朗天气的夏季夜间,有效天空温度也有可 能达到零下。天气越晴朗,夜间有效天空温度就越低。
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地层温度
表面温度的变化取决于太阳辐射和对天空的 长波辐射,可看作是周期性的温度波动
与温暖的地表直接接触的空气层,由于导热的作用而被 加热,此热量又靠对流的作用而转移到上层空气。因此, 气流和风带着空气团不断地与地表接触而被加热。
在冬季和夜间,由于向空间的长波辐射作用,地表较空 气要冷。这样与地表所接触的空气就会被冷却。
空气温度是如何产生变化的?
白天地表温度升高与空气温度升高,谁是诱因?
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第二章 建筑外环境
为什么要考虑建筑外环境?
建筑物所在地的气候条件,会通过围护结构,直 接影响室内的环境,为得到良好的室内气候条件 以满足人们生活和生产的需要,必须了解当地各 主要气候要素的变化规律及其特征。
一个地区的气候是在许多因素综合作用下形成的。 对建筑密切有关的气候要素有:太阳辐射、气温、 湿度、风、降水等等。
上9~10时最高,凌晨和午后最低 沿海地区夏季和各地秋冬季:日
变化与气温日变化一致
日变化
绝对湿度一日中相对稳定 相对湿度与气温变化反相
年变化
内陆和沿海地区差别
较大
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小区风场
形成机理
建筑物对来流风的 阻碍和聚集作用
小区内太阳辐射导 致各表面存在温差 而形成的自然对流
不当风场的危害
冬季造成热负荷增
风可分为大气环流与地方风两大类。
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风的成因:风是指由于大气压差所引起的大气水平方向的运动。地
表增温不同是引起大气压力差的主要原因,也是风的主要成因。
风可分为大气环流与地方风两大类。 大气环流:造成全球各地差异
赤道和两极温差造成
地方风:造成局部差异,地方性地貌条件不同造成
海陆风、山谷风:以一昼夜为周期(局部地方昼夜受热不均引 起。)
•时角(h):将真太阳时用角度表示,表明时间的变 化。当地时间12点时的时角为零,前后每隔一小时, 增加360/24=15,如10点和14点均为15×2=30。
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第一节 地球绕日运动的规律
➢太阳位置常用两个角度来表示,即太阳高度角b和太 阳方位角A。
太阳高度角为太阳方向与水平面的夹角,
太阳方位角为太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
关于太阳高度角
太阳高度角与太阳通过的路径长度密切相 关,从而影响日射强度。太阳高度角低则日 射强度小
冬季太阳高度角低,夏季太阳高度角高 清晨和傍晚太阳高度角低,中午太阳高度
角高 高纬度地区太阳高度角低,低纬度地区太
阳高度角高
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太阳高 度角冬 夏不同
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我国的宅舍习惯“坐北朝南”也有其科学道理。我国 位于北半球,绝大部分处在北温带,太阳多从东偏南 升起,从西边落下。冬季,太阳高度角较小,住宅的 门、窗朝南,可使更多斜射的太阳光线进入室内,从 而提高室内温度。而在夏季,太阳高度角增大,太阳 从门、窗射入的光线相对就少,从而能保持室内有一 定的凉意。再就是我国大部分地区位于东亚季风区, 宅舍朝南,盛夏季节可避开下午最热时的直射阳光, 隆冬季节又可避开西北寒风,起到防寒、保暖的作用。
有效日照时 间带(h)
8~16
9~15
日照时间计 算起点
底层窗台面
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建筑热湿环境是如何形成的?
主要成因是外扰和内扰的影响:
外扰:室外气候参数(室外空气温湿度,太阳辐射, 风速,风向等),邻室的空气温湿度
内扰:人员、照明、室内设备等室内热湿源
建筑物获得的热量
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基本概念
围护结构的热作用过程:无论是通过围护结 构的传热传湿还是室内产热产湿,其作用形 式包括对流换热(对流质交换)、导热(水 蒸汽渗透)和辐射三种形式。

此处易聚集垃圾
高风速影响人员行
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城市气候
小区风场
形成机理
建筑物对来流风的阻碍和聚集作用 小区内太阳辐射导致各表面存在温差而形
成的自然对流
不当风场的危害
冬季造成热负荷增加 高风速影响人员行动 夏季自然通风不良
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城市热岛
热岛强度:热岛中心气温减去同时间同高度(距地 1.5 m高处)附件远郊的气温的差值。单位:℃
地层表面的月平均温度波动幅度基本等于室 外月平均气温波动的幅度。
温度波在向地层深处传递时,有衰减和延迟; 1.5m后日变化被滤掉;一定深度后便成为恒 温层,温度比全年气温平均温度高1~2℃。
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湿度
来源
水体蒸发
植物蒸发
影响因素
地面性质
水体分布 季节 阴晴
水蒸汽分压力
冬季较低,夏季较高 湿热地区:15~20 mbar 寒冷和沙漠地区: 2 mbar 日变化较小,季节变化较大 内陆地区夏季:上午9~10时和晚
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有关日照的规范与标准
日照间距为了得到充分的日照,南北方向相邻 的楼间距不得低于一定限值 适用于南北行列式 排列的板式建筑。
城市居住区规划设计规范规定
建筑气候区 划
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、VII气候 区
大城市 中小城市
Ⅳ气候区 大城市 中小城市
Ⅴ、Ⅵ 气候区
日照标准日
大寒日
冬至日
日照时数(h) ≥2
≥3
≥1
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