第二章建筑外环境
第二章建筑外环境(103)
• 以累年一月和七月的平均气温、七月的平均相 对湿度等作为主指标；以年降水量、年日平均 气温大于、等于5 °C和小于、等于25°C的 天数等作为辅助指标，将全国划为七个一级区。
• 又以一月、七月平均气温、冻土性质、最大风 速、年降水量等指标，将全国划为20个二级 区，并提出相应的建筑基本要求。
• 为满足人们生活和生产、工作对良好室内环境 的需要，必须理解建筑所在地外环境各主要影 响因素的特征、变化规律及其作用。
建筑外环境构成
• 由太阳辐射对地球的作用和地球本身物性所决定的地 球气候条件（热平衡）：长期稳定、适宜生存。 与建筑内部环境（热湿、空气）密切相关的室外气 候要素：太阳辐射、气温、气压、湿度、风、降水等。 • 本地区的空气质量； • 当地的光气候（室外照度状况和影响其变化的气象因 素之和） • 区域的环境噪声 • 地质环境（地壳层~土质、水文地质条件、开采情况） • 水环境（地表水、地下水环境） • 植被（自然和人工的所有植物总合）
2、大气压力 （1）地球表面的气压不同，变化是复杂的。
• 大体上，是随海拔高度按照指数降低的。
• 多年平均值随纬度分布：赤道低压带、极地高压带、 副热带高气压带、副极地低气压带。 • 在同一位置，冬季大气压力比夏季大气压力高，但变 化范围在5％以内。
（2）对人体的影响主要是对体内的氧气供应。
• 气压降低，人体会发生一系列生理反应。如高山反应、 甚至生命危险。
2、设计规范：
• 规定计算用室外空气参数都有一定的“不保证率” • “不保证时间”：全年不保证室内设计要求的累计时 间 • 室内温湿度必须全年保证时，应另行确定空调室外计 算温度
2-3 城市和建筑微气候
建筑环境学复习重点
第二章建筑外环境1.建筑环境学的课程内容：由建筑外环境、建筑热湿环境、人体对热湿环境的反应、室内空气品质、气流环境、声环境、光环境七个主要部分组成2.时差：真太阳时与当地平均太阳时的差值3.真太阳时：太阳在当地正南时为12点，地球自转一周又回到正南时为一天4.太阳时角：将真太阳时用角度表示，称太阳时角。
指当时太阳入射的日地中心连线在地球赤道平面上的投影与当地真太阳时12点时，日地中心连线在赤道平面上的投影之间的夹角。
5.太阳方位角：太阳至地面上某给定点连线在地面上的投影在当地子午线（南向）的夹角。
太阳高度角：太阳光线与水平面间的夹角。
6.太阳常数：在地球大气层外，太阳与地球的年平均距离处，与太阳光线垂直的表面上的太阳辐射强度为i0= 1353W/m²。
7.大气压力定义：物体表面单位面积所受的大气分子的压力称为大气压强或气压。
气压随高度按指数降低。
海平面大气压力称作标准大气压8.气象站所记录的风速为当地10m高处的风速。
9.风玫瑰图：包括风向频率分布图、风速频率分布图①直观地反映出一个地方的风向和风速②除圆心以外每个圆环间隔代表频率为5%类型：季节变化、主导风向、双主导风向、无主导风向、准静止风10.霜洞：在某个范围内，温度变化出现局地导致现象，其极端形式称为...11.降水：从大地蒸发出来的水进入大气层，经过凝结之后又降到地面上的液态或固态水分。
降水性质：①降水量：指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚度，以mm为单位；②降水时间③降水强度：指单位时间内的降水量。
降水强度的低等级以24小时的总量来划分。
小雨<10，中雨10-25，大雨25-50，暴雨50-100。
12.城市气候特点：①.城市风场与远郊不同。
除风向改变以外，平均风速低于远郊的来流风速；②.气温较高，形成热岛现象；③.城市中的云量，特别是低云量比郊区多，大气透明度低，太阳总辐射照度也比郊区弱。
建筑环境学第2章外环境
3
建筑与自然环境资源的关系
70
80
90
100 110
大气压力(kPa)
大气压力的变化
平均气压随纬度分布
气压日变化（2‰）
26
大气压力对人体的影响
机理：人体内脏和血液系统维持一个与外部 大气压 力抗衡的压力以保护人体的安全。一旦平衡被打破， 可能影响人的生理机能甚至导致死亡。 人体可以忍受的极限范围：0.303~15atm 低压缺氧环境：胸闷、呼吸急促、恶心呕吐，神经 系统发生障碍
时间(小时)
40
逆温层
正常的温度梯度：地表热，高空冷
41
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
空气温度的局部效应
霜洞效应：洼地冷空气聚集造成气温低于地
面上的空气温度
43
44
有效天空温度
日照百分率
Tsky [0.9Td (0.32 0.026
48
地层温度
深度达到某一个部位，最
热月时此处的温度反而低 于该点的全年平均温度，
而在最冷月时，该点的温
度要高于全年平均温度。 如果考虑地热的影响，深
度每增加1米，地层平均温
度一般就会增加1/30 ℃左 右。但与当地地质条件有 关。
未考虑地热影响的
49
湿度
来源
建筑环境
第一章绪论1、目前人们希望建筑物能够满足的要求包括：安全性、功能性、舒适性、美观性。
2、人类最早的居住方式：巢居和穴居。
3、建筑与环境发展过程中面临的两个问题是：如何协调满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾和研究和掌握形成病态建筑的原因。
4、建筑环境学的三个任务是：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境、了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的、掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。
第二章建筑外环境1、地球绕太阳逆时针旋转是公转，其轨道平面为66.5度。
2、赤纬是太阳中心与地球中心与地球赤道平面的夹角，一般为23.5～－23.5度之间，向北为正，向南为负3、地方平均太阳时是以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间的计时方式。
4、真太阳时是当地太阳位于正南向的瞬时为正午12时的计时方式。
5、经国际协议，以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。
6、经国际协议，把全世界按世界经度划分为24时区，每个时区包含地理经度15度。
以本初子午线东西各7.5度为零时区，向东分12时区，向西也分为12时区。
7、每个时区都按照它的中央子午线的平均太阳时为计时标准，称为该时区的标准时。
8、当地时间12时的时角为0，前后每隔1小时，增加15度。
9、北京时间等于世界时加上8小时10、太阳位置是地球上某一点所看到的太阳方向，常用太阳高度角和方位角来表示。
11、太阳高度角是太阳方向与水平线的夹角。
12、太阳方位角是太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
13、影响太阳高度角和方位角的因素有：赤纬（季节的变化）、时角（时间的变化）、纬度（观察点所在位置）。
14、太阳常数一般取I0=1353 W/㎡。
15、大气透明度越接近1，大气越清澈，一般取为0.65～0.75。
16、对于北京来说，法向夏季总辐射热量最大。
17、对于郑州来说，水平面上夏季总辐射热量最大。
18、对于龙湖来说，南向表面冬季所接受的总辐射能量为最大。
《建筑环境学》习题部分参考答案
《建筑环境学》习题部分参考解答第二章 建筑外环境1. 为什么我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方并不严格遵守？答：太阳光在垂直面上的直射强度为θβcos cos ,⋅⋅=N z c I I ，对于地理位置的地区βcos ⋅N I 是不能人为改变的。
所以要使I c,z 取最佳值，只有使θ尽可能小。
在冬季，太阳是从东南方向升起，从西南方向落下，而坐北朝南的布局就保证了在冬季能最大限度的接收太阳辐射。
北方气候寒冷、冬夏太阳高度角差别大，坐北朝南的布局可以使建筑物冬季获得尽可能多的太阳辐射，夏季获得的太阳辐射较小。
但在南方尤其是北回归线以南，冬夏太阳高度角差不多，所以建筑物是否坐北朝南影响不太大。
2. 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？答：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。
主要靠吸收地面的长波辐射而升温。
而地面温度的变化取决于太阳辐射和对大气的长波辐射。
因此，地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，地面温度决定了空气温度。
3. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？ 如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？答：有效天空温度的计算公式为：4144])70.030.0)(026.032.0(9.0[o d d sky T S e T T +--=查空气水蒸气表，可知：t =25℃时，e d =31.67mbar查表2-2，T d =32.2+273.15=305.35 K ，另外，T 0=25+273.15=298.15 K∴ 计算得：T sky ＝100×(74.2－9.4S)1/4如果没有大气层，可以认为S ＝1，则计算求得：T sky ＝283.7 K4. 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？答：由于晴朗夜空的天空有效温度低，树叶表面与天空进行长波辐射，使得叶片表面温度低于空气的露点温度，所以出现结露或结霜现象。
建筑环境学课后习题(完整版)
课后习题答案第二章建筑外环境1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。
2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。
3.晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则tdp＝6℃-19℃，有效天空温度tsky＝7℃-14℃。
在某些极端条件下，tsky可以达到0℃以下。
如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。
4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。
如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。
111531_建筑环境学(第二版)课后习题解答ppt版解析
各种得热进入空气的途径
• 潜热得热、渗透空气得热
– 得热立刻成为瞬时冷负荷
• 通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室 内显热源散热
– 对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷 – 辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入
空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存
在延迟。
如果一个空调房间，只有一面外墙，室 内热源为一个大功率灯，把灯光投射到 外墙内表面上和把灯光投射在内墙表面 上对房间的冷负荷有何影响？
玻璃系列
• 透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有 红外线和紫外线？
可见光
近红外 线
长波红外线
0. 8
普通玻璃的光谱透过率
玻璃系列
• 夜间可以通过窗户长波辐射把热量散出去吗 ？
室内空气、表面对流换热、长波辐射 玻璃窗内表面被加热 ... ...玻璃窗 长波辐射 外界环境
得热： １、假定除所考察的围护结构内表面外，其他 各室内表面的温度均与室内空气温度一致
２、假定室内没有其他短波辐射热量落在所考 察围护结构内表面上”时
综合
• 如果有两套户型设计一模一样的公寓，但一个主 要窗户朝东，另一个朝西。两套公寓夏季的热环 境条件有何区别？
–朝东公寓，传热的峰值在下午，太阳辐射得热的峰值 在上午，峰值错开使得负荷峰值较小 –朝西公寓，传热和太阳辐射的峰值均在下午，峰值叠 加后使得总负荷偏大 ，不空调的话房间温度会特别高
其他
• 室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ • 什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ • 为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用 动态算法计算空调负荷？ • 围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？
建筑环境学复习要点
普通玻璃：对 3μm 以下的近红外线来说几乎是透明的。长波红外线辐射会被玻璃反射和吸
收
Low-e 玻璃：可见光透过率 70%~80%,较低的长波红外线发射率和吸收率，反射率很高
普通玻璃和 Low-e 玻璃区别 见上。此外，low-e 玻璃对波长为 0.76~3μm 的近红外线的透射率比普通玻璃低得多 室外空气综合温度 考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于在室外气温上增加了一个太阳辐射的等 效温度值。是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。 夜间辐射 夜间无太阳辐射，而天空背景温度远远低于空气温度，因此建筑向天空辐射的辐射放热量是 不可以忽略的。故长波辐射 Qlw 也称为夜间辐射或有效辐射 地表有效辐射：地面与大气层之间的辐射换热 QR 内遮阳和外遮阳区别 内遮阳遮阳设施吸收和透过部分全部为得热，外遮阳只有透过和吸收中的一部分成为得热 围护结构的湿传递
第四章 人体对热湿环境的反应
热舒适 ASHRAE Standard 55-2010：人体对热环境表示满意的意识状态 Thermal comfort is defined in the ASHRAE Standard(ASHRAE,2010)as “that condition of mind which expresses satisfaction with the thermal environment”.
※一般计算中不考虑时差。所求的就是当地的地方平均太阳时，即钟表时间 T0
太阳时角 h:用角度表示的真太阳时，正午为 0°，每小时为 15°，
上午为负，下午为正
太阳高度角β：太阳光线与水平面的夹角（影响太阳高度角和方位
角的因素：赤纬角，时角，地理纬度）
太阳方位角 A:太阳至地面上某给定的点连线在地面上的投影与当
建筑环境学要点
第二章建筑外环境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。
关于四季：因地球公转而形成1.大气透明度：大气透明度：定义：I1/I0 = P = exp (-kL)，P＝1 最透明。
变化范围：0.65~0.75，在一个月份的晴天中可近似认为是常数我国将大气透明度作了6个等级的分区，1级最透明2.太阳高度：太阳高度角是指太阳光线与水品面的夹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图：太阳辐射能与太阳高度角图：太阳辐射博普3.风玫瑰图：为了直观地反映一个地方的风速、风向，通常用当地的风玫瑰图表示。
风玫瑰图包括“风向玫瑰图”和“风速玫瑰图”，因图形似玫瑰花朵，故名。
风玫瑰图按照逐时实测的各个方向风出现的次数，分别计算出现次数占总次数的百分比，并在图上按各方位线标出，最后连接各点而形成。
分为年风向频率图与月风向频率图。
在风向玫瑰图中，频率最大的方位，表示该风向出现次数最多。
最常见的风玫瑰图是一个圆，圆上引出16条放射线，它们代表16个不同的方向，每条直线的长度与这个方向的风的频度成正比。
静风的频度放在中间。
有些风玫瑰图上还指示出了各风向的风速范围。
（baidu）4.室外气温：指距地1.5面米高，背阴处的空气温度5.“霜洞”气温：在某个范围内，温度变化出现局地倒置现象，其极端形式称为“霜洞”霜洞效应：洼地冷空气聚集造成气温低于地面上的空气温度6.湿度：空气中水蒸气的含量。
7. 城市气候小区风场城市热岛建筑布局与日照小区风场：风场：风向、风速（风向量）的空间分布状况。
形成机理:a 建筑物对来流风的阻碍和聚集作用b 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:a 冬季造成热负荷增加b高风速影响人员行动c夏季自然通风不良*研究城市和建筑群风场的方法有利用风洞的物理实验模型方法和利用计算流体力学（CFD）的数值模拟法。
建筑环境学课后习题完整版
课后习题答案第二章建筑外环境1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。
2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。
3.晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为 25℃，相对湿度在30％-70％之间，则tdp＝6℃-19℃，有效天空温度tsky＝7℃-14℃。
在某些极端条件下，tsky可以达到0℃以下。
如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。
4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。
如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。
建筑环境学复习提纲-第二章
第二章 建筑外环境1. 地球绕日运动✧ 太阳的运动轨迹地轴与黄道平面的交角为23.5。
太阳的运动轨迹，北纬23.5。
至南纬23.5。
之间。
✧ 赤纬角)365284360sin(45.23n+⨯=δ，n 是计算日在一年之中的位置。
✧ 真太阳时6015eL L T T m m +-±=式中 T当地的真太阳时，h ；Tm 该时区的平均太阳时（该时区的标准时），h ； L当地子午线的经度，deg ；Lm 该时区中央子午线的经度，deg ； e时差，min ；对于东半球取正值，对于西半球取负值。
2. 太阳辐射✧ 辐射照度用于表示太阳辐射能量大小的量，指1m2黑体表面在太阳辐射下所获得的辐射能通量，单位W/m2。
地球大气层外与太阳光线垂直表面上的太阳辐射照度几乎全年不变。
在太阳与地球的年平均距离处，与太阳光线垂直的表面上，太阳辐射照度I0＝1353W/m2。
✧未通过大气层太阳辐射分布辐射波谱见书。
✧大气层对太阳辐射的吸收到底地面的太阳辐射能＝直射（直接照到地面）＋散射（经大气散射）+大气长波辐射（温室气体吸收长波辐射升温后再向地面辐射，是极为微小的一部分，可忽略）水平面上太阳直接辐射照度正比于太阳高度角与大气透明度。
大气消光系数与大气透明度大气层对辐射的衰减效应x xkI dx dI -= 式中I x ——距大气层上边界x 处的法向表面太阳直射辐射照度，W/m2k ——比例常数，m-1x ——太阳光线的行进路程，m0exp()X I I kx =-消光系数a kL = I 0——太阳常数L ——日射垂直于地面时太阳的辐射行程 k ——单位厚度消光系数 太阳位于天顶时，0exp()L I I a =-大气透明度0/exp()L P I I a ==-3. 室外气候✧ 大气压力大气压力可以看作是无数空气分子长时间持续的撞击物体所致。
将空气看做混合理想气体，压强p 公式：23i p n w -=⋅∑i n ——气体分子数密度，单位体积内的分子数，个/m 3；w -——分子平均动能，32w KT -=,231.380610/K J K -=⨯； T ——热力学温度。
《建筑环境学》习题部分参考答案
《建筑环境学》习题部分参考解答第二章 建筑外环境1、 为什么我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则,而南方并不严格遵守？答:太阳光在垂直面上的直射强度为θβcos cos ,⋅⋅=N z c I I ,对于地理位置的地区βcos ⋅N I 就是不能人为改变的。
所以要使I c,z 取最佳值,只有使θ尽可能小。
在冬季,太阳就是从东南方向升起,从西南方向落下,而坐北朝南的布局就保证了在冬季能最大限度的接收太阳辐射。
北方气候寒冷、冬夏太阳高度角差别大,坐北朝南的布局可以使建筑物冬季获得尽可能多的太阳辐射,夏季获得的太阳辐射较小。
但在南方尤其就是北回归线以南,冬夏太阳高度角差不多,所以建筑物就是否坐北朝南影响不太大。
2、 就是空气温度改变导致地面温度改变,还就是地面温度改变导致空气温度改变？答:大气中的气体分子在吸收与放射辐射能时具有选择性,它对太阳辐射几乎就是透明体,直接接受太阳辐射的增温就是非常微弱。
主要靠吸收地面的长波辐射而升温。
而地面温度的变化取决于太阳辐射与对大气的长波辐射。
因此,地面与空气的热量交换就是气温升降的直接原因,地面温度决定了空气温度。
3、 晴朗的夏夜,气温25℃,有效天空温度能达到多少？ 如果没有大气层,有效天空温度应该就是多少？答:有效天空温度的计算公式为:4144])70.030.0)(026.032.0(9.0[o d d sky T S e T T +--=查空气水蒸气表,可知:t =25℃时,e d =31、67mbar查表2-2,T d =32、2+273、15=305、35 K,另外,T 0=25+273、15=298、15 K∴ 计算得:T sky ＝100×(74、2－9、4S)1/4如果没有大气层,可以认为S ＝1,则计算求得:T sky ＝283、7 K4、 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？答:由于晴朗夜空的天空有效温度低,树叶表面与天空进行长波辐射,使得叶片表面温度低于空气的露点温度,所以出现结露或结霜现象。
建环
第二章建筑外环境1注意几个角度的区别:赤纬δ：阳光与赤道平面的夹角；纬度φ：当地的法线与赤道平面的夹角。
太阳的高度角β：太阳光线与水平面的夹角.太阳高度角: 太阳方向（太阳与地球上某点P的连线）与水平面的连线。
太阳方位角: 太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
太阳的高度角和方位角既与季节有关，也与一天中的时间有关。
2太阳的辐射照度：1 平方米的黑体在太阳辐射下所吸收的热能。
3当太阳辐射遇到的是直径比波长小的空气质点时，波长越短，散射越强。
这被称为分子散射或瑞利散射。
解释现象：雨过天晴，天空呈蔚蓝色。
4当太阳辐射遇到的是直径比波长要大的空气质点时，此时各波段的电磁波均被散射，这叫粗粒散射、米散射或漫射。
解释现象：灰色而浑浊的天空5云层、尘埃的反射.解释现象：日出、日落，太阳四周呈红色6太阳总辐射强度包括直射辐射：为可见光和近红外线，受大气透明度的影响;散射辐射：被大气中的水蒸汽和云层散射后到达地面，为可见光和近红外线，随高度角增大而增大，随大气透明度变小而增大，;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7一天中，日出前，地面上总辐射收入少，其中只有散射辐射；日出后，随着太阳高度升高，直射和散射辐射逐渐增加。
但直接辐射增加较快，即散射辐射在总辐射中所占成分逐渐减小；中午时太阳直接辐射与散射辐射强度均达到最大值；中午以后二者又按相反的次序变化。
8自然的微气候;大气压力,风,空气温度,有效天空温度,地层温度,空气湿降水9大气环流：造成全球各地差异由于照射到地球表面的太阳辐射不均匀，造成赤道和两级间的温差，由此引发大气赤道和两极间的经常性活动，叫作大气环流。
地球的自传和公转也影响了大气环流的走向。
10地方风：季风、海陆风、山谷风,庭院风、高楼风、巷道风等。
11有效天空辐射温度：大气因被加热而具有一定的温度，从而向地面进行长波辐射。
衡量指标:有效天空辐射温度.有效辐射：地面与大气层之间的辐射换热量（又称有效辐射）即为地面向大气层的辐射能量与大气向地面的逆辐射之差13自然现象：夜间地面向天空发出长波辐射而降温，使地面附近空气的温度降低从而出现露，霜或者雾。
2建筑外环境
2建筑外环境建筑外部环境状况直接影响建筑室内环境，因此对建筑室内环境的研究必须了解其外部各主要环境要素的变化规律及其特征。
与建筑环境密切相关的外部环境有太阳辐射、气温、湿度、风、降水等等。
【本章学习要点】：⒈宏观气候−太阳辐射作用与地球气候特点●太阳辐射特性与影响因素●地球绕日运动规律：时间（季节、昼夜）和地理位置●室外气候：包括大气压力、风、气温、天空温度、地温、湿度、降水⒉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⒊我国气候分区重点是太阳辐射和室外气候2.1地球运动与太阳辐射【本节重点内容】：一、基本概念1. 地球运动经度、经线（本地子午线、本初子午线）纬度、纬线（赤道、南北半球）四季——公转、黄道平面、自转、赤纬、24节气昼夜——地方平均太阳时、世界时、时区、真太阳时、北京时间、太阳时角2. 太阳位置太阳高度角、太阳方位角赤纬（日期）、时角（时间）。
3. 太阳辐射直射辐射、散射辐射（天空辐射）、总辐射辐射照度、太阳常数大气透明度二、太阳辐射强度的影响因素1. 太阳与地球的关系——时间、空间纬度、季节、昼夜与太阳辐射的关系2. 大气层及大气透明度影响一、太阳辐射能太阳辐射能是地球热量的基本来源，是建筑外环境气候条件的决定因素。
太阳辐射射线穿过宇宙空间进入地球大气层，其中一部分辐射能被大气层中的臭氧、水蒸气、二氧化碳和尘埃等吸收（被水蒸气吸收得最多），另一部分被云层中的尘埃、冰晶、微小水珠及各种气体分子等折射或反射，成为漫无方向的散辐射。
这种散射辐射又称为天空辐射（其中一部分反射到地球表面）。
其余未被吸收和散射的辐射能，仍按原来的辐射方向，透过大气层沿直线继续到达地面，这部分辐射称为直接辐射或直射辐射。
到达地面的太阳总辐射能为直接辐射和散射辐射能量之和，约占太阳向地球总辐射能的1/3。
太阳辐射热量的大小（直接辐射和散射辐射之和）用辐射照度来表示。
辐射照度——单位面积黑体表面在太阳辐射下所获得的热量，单位为W/m2。
清华大学建筑环境学第2章 建筑外环境2
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
19
建筑布局与日照
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
20
8:00
8:00
9:00
25
城市居住区规划设计规范规定
主要城市不同日照标准的间距系数
纬度 城市名称 (北纬) 冬 至 日 大 寒 日 正午 日照 正午 日照 日照 日照 现行采用标准 影长率 1h 影长率 1h 2h 3h 1.5～1.8 1.6～1.7 0.9～1.1 0.5～0.7
哈尔滨 45°45ˊ 2.63 2.46 2.25 2.10 2.15 2.24 北 京 上 海 广 州 39°57ˊ 1.99 1.86 1.75 1.63 1.67 1.74 31°12ˊ 1.41 1.32 1.26 1.17 1.21 1.26 23°08ˊ 1.06 0.99 0.95 0.89 0.92 0.97
5
城市热岛强度△T的特征：
城市规模越大，人口越多，热岛现象越强； 因地理纬度不同热岛强度有所不同
高、中纬度区：冬强、夏弱。 北京：71年1月 △T=1.8℃；7月△T = 0.8℃ 上海：55年11月△T=2.4℃；5月△T = 0.1℃
白天弱，夜间强；晴天无风△T强，阴天风大△T弱 风速大，△T 弱；风速小，△T 强
26
第五节 我国气候分区特点
两个分区标准
“民用建筑设计规范”（GB50176－93） 的五个建筑热工设计分区 建筑热工区划标准（GB50176－93）的七 个建筑气候区划分区
2建筑环境学第二章-建筑外环境
第二章建筑外环境建筑物所在地的气候条件，通过围护结构，直接影响室内环境，因此，有必要将建筑外环境的基本概况讲清楚，以便充分利用自然条件改善建筑物的内部环境。
第一节地球绕日运动的规律地球上的任何一点位置都可以用地理经度和纬度表示。
1．经线：一切通过地轴的平面同地球表面相交而成的圆叫经度圈。
经度圈都要通过南北两极，形成两个180°的半圆，这样的半圆叫经线。
（或称子午线）全球共分为180个经圈，360条经线（子午线）。
* 国际会议商定，以英国伦敦的格林威治天文台所在的子午线为全世界通用的本初．．子午线．．．。
2．纬线：一切垂直于地轴的平面同地球表面相割而成的圆，称为纬线，且彼此平行。
其中通过地心的纬线．．．．．叫赤道．．．．．．．．．、北两个半球．．．．．。
．．。
赤道面将地球分为南3．经度：经度是指本初子午线所在的平面与本地子午线所在平面的夹角。
以本初子午线为零度线，自零度线向东分为180°叫东经．．。
．．，向西分为180°叫西经4．纬度：是以本地法线（地平面的垂线）与赤道平面的夹角，赤道的纬度为零。
自赤道向北极方向分为90°称为北纬．．。
．．，向南极方向分为90°称为南纬5．日照时间一般采用平均太阳时。
6．平均太阳时：是以太阳通过该地的子午线时为正午12点来计算一天的时间。
这样经度不同的地方，正午时间均不同，规定标准时间．．．．。
7．世界时：国际协议，以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准，称为“世界时”。
把全世界按地理经度划分为24个时区，每个时区包含地里经度15°。
以本初子午线东西各7.5°为零时区，向东西各分为12个时区，每个时区都按它的中央子午线的平均太阳时为计时标准，成为该时区的标准时，相邻两个时区的时差为1小时。
8．我国的时区范围是，东5~9时区，横跨5个时区。
我国统一采用东8时区的时间，即以东京120°的平均太阳时为中国的标准时间，称为北京时间。
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鼻 子 感 觉 的 生 理 基 础
•温觉
•嗅觉
•化学感觉
第二章建筑外环境
温湿度和IAQ满意度的关系
第二章建筑外环境
C.P. Yaglon制定的臭气强
度指标
•一般控制在2级一下
第二章建筑外环境
根据国家环保局的统一规定，中
国空气质量划分为5级
评价客观 级别 综合指数I
说明
I 0 ~ 0.49 清洁，适宜人类生活
污染物衡量标准
B 气体污染物浓度：体积浓度(ppm)、质量浓 度(mg/m3)、放射性气体浓度(Bq/ m3)
B 放射性比活度 specific activity：某种材料单 位质量的某种放射性核素的活度，Bq/kg。
B 悬浮颗粒物
J 质量浓度：mg／m3 J 计数浓度：粒／cm3
B 微生物
J 撞击法：菌落形成单位（CFU）/m3
第二章建筑外环境
生活中的燃烧过程：炊 事、吸烟等
第二章建筑外环境
装修材料、日化产品
第二章建筑外环境
微生物
第二章建筑外环境
室
内
污
染
物
的
来
源
第二章建筑外环境
室内空气污染物的来源之三： 人体生物污染
B CO2：新陈代谢 B 气味：汗液蒸发、呼吸、有机物排泄、微生物分
解、氨气等 B 衣服上的灰尘、细菌 B 烟草的烟气：VOC和 CO
J Acceptable Perceived Indoor Air Quality: 感觉上可以接收的IAQ，应该是必要条件而 不是充分条件，62-1999中未出现。
第二章建筑外环境
空气污染的评价指标
B 室内空气品质的评价方法
J 方法1：测量室内污染物浓度客观评价 J 方法2：居住者问卷调查 主观评价 J 问题：
J 有机物燃烧过程：炊事、抽烟
B 在室外空气中的浓度
J CO2为 300－400 ppm，O2为 209460 ppm
B 目前居住建筑的控制标准
J 高级客房：700 ppm J 普通居住空间：1000 ppm J 过渡空间：2000 ppm
第二章建筑外环境
CO2 常用指标
B 作用
J 一般浓度下，无毒，无臭。 J 超过700 ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污染； J 超过 1000 ppm，较多人感到不舒服； J 超过 10000 ppm，呼吸深度显著增加。
B 为什么测CO2作指标？
J 易测 J 反映了其它人体代谢污染物产生的水平 J 不能反映其它过程产生污染物的水平
第二章建筑外环境
CO2作为空气污染的指标浓 度及其意义(日本)
浓度ppm
意义
7l0
连续在室的可容许值
1000
一般场合的可容许值
1500
通风换气计算用的上限值
2000-5000
不良状态
5000以上
第二章建筑外环境
空气污染的评价指标
B IAQ的标准：规定了室内污染物浓度的上限 值。
J 我国：有商用建筑的空气品质卫生标准（公 共场所卫生标准），和2002年新颁布的民用 建筑的空气品质标准。
J 芬兰：公寓建筑的室内气候标准。 J 特点：除污染物浓度外，均考虑了温湿度、
风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分 IEQ水平。
第二章建筑外环境
氡(Rn)：Radon
B 氡是一种无色、无味、自然界唯一的天然放射性
惰性气体，由镭蜕变产生。在放射疗法中可用作 辐射源，在科研中可用于制造中子。它最稳定的 同位素是Rn222。半衰期为3.82天。原子序数86； 熔点-71℃；沸点-61.8℃；比重（固态）4。
B 来源
J 地基土壤中有镭。 J 花岗岩、水泥、石膏、部分天然石材中含有镭。 J 天然气中含有氡。
6
0.4
无IAQ问题 61 12 329 24
(1) NIOSH(美国国立劳动安全卫生研究所)1987年发表的对484所办 公建筑物的调查结果
(2) WHC(加拿大卫生和福利机构)1990年发表的对1362所办公建 筑物的调查结果
第二章建筑外环境
空气污染的评价指标
B 阈值 纯客观指标
J 阈值的种类
第二章建筑外环境
VOC (Volatile Organic Compounds)
B 常见种类
J 数10种到上百种，主要由脂肪族碳水化合物， 芳香族碳水化合物组成。例如酒精类、甲醛、 甲苯、四氯化碳等，主要对人体的呼吸器官和 神经器官有影响 。
J 根据沸点不同可分 50---100℃ VVOC (Very VOC) 100---260℃ VOC 260---400℃ SVOC (Semi-VOC) 400℃以上 POM (Particulate organic matter)
第二章建筑外环境
2020/12/10
第二章建筑外环境
为什么要研究建筑的空 气环境?
B 人们约有80％以上的时间是在室内度过的。 B 很少有人对不清洁的空气所导致的深远影
响有所认识，而对这一问题缺乏应有的重视 却对人类的寿命产生如此严重的影响。
Hood 1944年
第二章建筑外环境
SBS－Sick Building Syndrome
第二章建筑外环境
氡(Rn)：Radon
B 危害
J 易扩散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统 造成放射性损伤。
J 肺癌的第二大诱因，潜伏期 15年以上。
B 防护
J 建材局与卫生部1993年的天然石材的放射性控制 标准：A类可居室内使用，C类只能在外表面使用
J 表面涂层可阻挡氡的逸出； J 加大通风换气次数，降低室内氡气浓度。
J CO2 J氡 J氨 J 挥发性有机化合物VOC J 气味分子污染
B 悬浮颗粒物 B 微生物（病毒、细菌、尘螨） B 其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）
第二章建筑外环境
CO2 常用指标
B 室内来源
J 主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占4％， 与人体代谢率有关；儿童为成年人的 50%。排出 CO2越多，同时排出其它代谢废气也越多。
II 0.5 ~ 0.99 未污染，污染物不超标，人类生活正 常
III 1.0 ~ 1.49 轻污染，至少有1个指标超标，敏感者 受害。
IV 1.50 ~1.99 中污染，2－3 个指标超标 ，人群健康 明显受害，敏感者受害严重。
V 2.00
重污染。 3－4 个指标超标 ，人群健康 明显受害，敏感者可能死亡。
非常不良状
40000—50000 呼吸中枢神经受刺激, 呼吸急促加深
(4-5%)
连续呼吸10分钟, 则发生强烈的呼吸
困难，头疼
18%以上Βιβλιοθήκη 致命的第二章建筑外环境
氨
B 特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质， 可感觉最低浓度为 5.3 ppm。
B 来源：
J 冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂， 释放期较长，危害大。
第二章建筑外环境
空气污染的评价指标
B ASHRAE Standard 62-1989R的定义
J Acceptable Indoor Air Quality：空调空间 中绝大多数人没有对室内空气表示不满意， 并且空气中没有已知的污染物达到了可能 对人体产生严重健康威胁的浓度。反映了 主观和客观的结合， ASHRAE Standard 621999给予了继承。
第二章建筑外环境
室内空气污染物的来源之三： 人体生物污染
新鲜空气与人体呼气的成分(体积%)
成分
N2,
新鲜空气 78.03
O 2, 20.99
CO2 其它废气 0.03
人体呼气 79.1-80.0 14.5-18.5 3.5-5.0 若干
第二章建筑外环境
空气污染物的种类及其所造 成的污染
B 气体污染物
第二章建筑外环境
1998年全国主要城市空气污染 算术叠加指数（年均值）
•SO2 ，氢氧化物，悬浮颗粒物
第二章建筑外环境
污染物衡量标准
B 用大气质量指数法进行IAQ客观评价（《中国 生态住宅技术评估手册》建议，2001）
•实测浓度
J 污染物分指数
•标准上限
J 算术叠加指数
J 综合指数
第二章建筑外环境
病态建筑综合症：现代都市病
B 症状
J 头痛、恶心 J 疲乏，萎靡不振 J 粘膜有刺激感（眼红、
流泪、咽干等） J 易感冒 J 患哮喘或其它呼吸道疾
病
B BRI：建筑关联病
第二章建筑外环境
SBS－Sick Building Syndrome
病态建筑综合症：现代都市病
B 室内空气环境是人们接触最频繁的环境 B 室内污染物增多：燃料消耗量、化工产品
B 燃料的燃烧、交通工具、工业企业、城市 垃圾等造成的：NOx、SOx、H2S、悬浮颗 粒物、烟雾等
B 地层放射性污染 B 被污染的水
第二章建筑外环境
室内空气污染物的来源之二： 室内来源
B 生产工艺工程：有机溶剂的蒸汽、燃烧产 生的有毒气体、刺激性气体、生产性粉尘 等
B 家电的电磁辐射 B 设计或管理不良的HVAC系统 B 以及………
Ý 用什么作为代表性的污染物？(测什么？) Ý 主观评价结果往往与客观评价结果矛盾：
˜ 客观测量值远远低于控制标准，但主观感觉不好 ˜ 客观测量值可能有些问题，但主观感觉并不差
Ý 人们感觉不舒服的原因很多，不知道哪些是 IAQ的问题（热环境、颜色、照度、工作压 力等也有影响）。
第二章建筑外环境
空气污染的评价指标
J 装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危 害较小。
第二章建筑外环境
氨
B 危害
J 对皮肤组织、上呼吸道有腐蚀作用，造成流泪、 咳嗽、呼吸困难，严重可发生呼吸窘迫综合症；