建筑环境学笔记02

建筑环境学
——李念平主编、化学工业出版社出版 第一部分 知识点总结
第二章 建筑外环境
2.1太阳与地球运动
建筑内环境包括：空间内空气的热湿环境、空气品质、气流环境、声环境和光环境。

建筑外环境包括：建筑外围护结构以外的一切自然环境和人工环境。

建筑外环境与建筑内环境和建筑节能密切相关的环境要素有：太阳辐射、气温、湿度、
风、降水、天空的辐射、土壤的温度。

1884年经国际会议规定，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。

北京市位于北纬39°56′，东经116°19′。

自转自西向东平均角速度15°/h
公转围绕太阳逆时针旋转偏心率0.016
黄赤交角23°27′近似为23.5°
地球自转的地理意义产生了昼夜交替
钟表时间均以地方平均太阳时为准T m 。

（真太阳时为T ）
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。

经度每隔一度地方时相差4min
真太阳时与地方平均太阳时的换算
6015e L L T T m m +-+=【10页】
地球公转的地理意义：地球公转和黄赤交角的存在造成了四季的交替
赤纬从赤道平面算起，向北为正向南为负
地球上某一点所看到的太阳的方向称为太阳位置。

太阳高度角是地球表面上某点和太阳的连线与地平面之间的夹角。

太阳方位角是太阳至地面上某给定点连线在地球上的投影与南向夹角。

以南点为0°向西为正向东为负。

影响太阳高度角和方位角的因素：地理纬度ϕ、赤纬δ、时角h
太阳高度角ϕδδϕβsin sin cosh cos cos sin += 太阳方位角β
δcos sinh cos sin =A 【13页】 2.2太阳辐射与日照
太阳常数是进入地球大气的太阳辐射在单位面积上的总能量值为1353W/m2测量要在
大气外垂直入射光面积上。

太阳常数不是固定不变的。

太阳直径为地球的110倍，温度为6000k,内部为7
10*2k 地球接受太阳能量1.72×1014kw,为辐射能二十亿分之一。

太阳高度角越高紫外线及可见光成分越多；红外线相反。

大气层在垂直方向上分为对流层、平流层、电离层
天空呈现蓝色原因：太阳辐射能与天空各种气体分子、尘埃、微小水珠发生瑞利散射，
因蓝光比红光波长短瑞利散射强烈被散射的蓝光布满天空从而呈现蓝色。

到达地面的辐射主要有三部分组成由三部分组成:直射辐射、 散射辐射、大气长波辐射。

所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分
大气层对太阳辐射的作用：大气层对太阳辐射的吸收引起太阳辐射强度减弱；大气对辐射的散射作用；大气对太阳的折射和反射作用。

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。

我国《城市居住区规划设计规范》的有效日照时规定要求冬至日（房子最底层窗户）的满日照时间不低于1小时。

楼间距与前面遮挡楼高比值称作日照间距系数，纬度越高日照间距越大。

内遮阳：优点调节灵活、安装拆卸方便、不易受外界破坏。

缺点穿过玻璃的太阳辐射会使内遮阳帘自身受热升温热量通过对流和辐射方
式进入室内使室内温度升高。

外遮阳：优点这样效果好得热率小。

缺点易受损坏、安装维修困难。

2.3室外气候
气象要素（温度、降水、风）的各种统计量（均值、极值、概率）是表述气候的基本依据。

太阳辐射对地球上的气候形成起决定的作用，地理因素和环流因素影响气候变化。

室外气温是地面气象观测规定高度（1.25-2m国内为1.5m）上的空气温度。

影响地面附近气温的因素：入射到地面的太阳辐射热量（决定性作用）；地面的覆盖面和地形；大气对流作用（以最强的方式影响）。

气温变化规律：室外最高气温出现在下午2时，最低气温一般出现在日出前后。

在中纬和高纬地区最高气温出现在7月（大陆）8月（沿海和岛屿）年最低气温出现在1月和2月。

微气候建筑物周围及地面上及屋面、墙面、窗台等特定地点的气温、湿度、压力、风速、阳光、辐射。

霜冻效应：空气流入洼地在没有空气扰动时冷空气聚集造成气温低于地面上的空气温度，这种温度局部倒置现象的极端形式称为“霜洞”。

空气湿度是表示空气中水蒸气含量和湿润程度的气象要素。

绝对湿度：某温度和压力下一个单位体积的湿空气中所含水分的重量。

相对湿度：特定温度下水蒸气分压力和饱和水蒸汽分压力之比。

相对湿度分布规律：大陆大于海面、冬季小于夏季、晴天大于阴天。

晴天最高值出现在黎明前后，最低值出现在午后。

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差的主要原因，也是风的主要成因。

风分为大气环流和地方风两大类
风玫瑰图：（风向）按照逐时所测得的各个方位的风向出现次数，分别计算出各个方位出现次数占总次数的百分比，并按一定的比例在各个方位的方位线上标出，再将各点连接起来。

分为风向频率图和风速频率图。

风速和风向是描述风特征的两个要素
从地表到500~1000m高的空气层叫做大气边界层，厚度取决于地表粗糙度。

降水：从大地蒸发出来的水进入大气层，经凝结落到地面上的固态或液态水分。

降水性质包括：降水量、降水时间、降水强度。

降水量是指降落到地面的雨、雪、雹等融化后，未经蒸发或渗漏流失而积累在水平面上的水层厚度，一般以mm表示。

降水时间指一次降水过程从开始到结束的持续时间。

常用h或min来表示。

降水强度是指单位时间的降水量。

其等级以24h的总量来划分。

影响降水分布的因素：气温与空气中水蒸气含量；大气环流、地形、海陆分布的性质及洋流也会影响降水性质。

热岛现象：由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，如果绘制出等温曲线，就会看到与岛屿等高线极为相似的气温分布现象。

城市热岛产生原因：城市下垫面的特性影响、城市人工热源的影响、城市中的大气污染、城市的区域气候条件和城市的布局形状。

热岛强度的评价方法：现场测试和计算机模拟方法。

逆温层:在接近地面的大气层中，有时在某个高度范围内，空气温度随高度增加而增加，热空气在上冷空气在下，极大抑制了自然对流作用，使得空气层处于相对稳定状态而不扩散的空气层。

民用建筑热工设计规范分为：严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖、温和地区5个分区建筑热工设计分区的主要指标是累年最冷月和最热月平均温度，辅助指标是累年日平均温度<=5度和>＝25度的天数。

建筑分区目的：目的在于使民用建筑的热工设计与地区气候相适应，保证室内基本热环境要求，符合国家节能方针。

建筑气候分区法：分为七个一级区，适用于一般工业建筑和民用建筑，其划分的主要指标是一月七月平均温度、平均相对湿度，辅助指标是年降水量、累年日平均温度<=5度和>＝25度的天数。

建筑气候区二级区划分的主要指标是：一月七月平均温度、冻土性质、最大风速、年降水量。

第二部分课后习题
见知识点加粗蓝色部分
建筑环境学第二章答老师问笔记
名词解释
一、室外空气综合温度（本知识点在第三章）：室外空气综合温度综合考虑了室外空气温度、围护结构外侧对流换热系数、围护结构与太阳之间的短波辐射热交换及与天空和周围物体之间的长波辐射热交换等的影响。

在计算白天的室外空气综合温度时，由于太阳辐射的强度远远大于长波辐射，所以忽略长波辐射的作用是可以接受的。

夜间没有太阳辐射的作用，而天空的背景温度远远低于空气温度，因此建筑物向天空的辐射放热量是不可以忽略的，
尤其是在建筑物与天空之间的角系数比较大的情况下。

是相当于室外气温由原来的t air 增
加了一个太阳辐射的等效温度值。

公式： t z=t air+aI/αout，这是未了计算方便推出的一个当量的室外温度，并非实际的室外空气温度。

二、太阳高度角是：地球表面上某点和太阳的连线与地平面之间的夹角。

三、太阳方位角是：太阳至地面上某给定点连线在地球上的投影与南向夹角。

以南点为0°向西为正向东为负。

影响太阳高度角和方位角的因素：地理纬度ϕ、赤纬δ、时角h
太阳高度角ϕδδϕβsin sin cosh cos cos sin += 太阳方位角β
δc o s s i n h c o s s i n =A 【13页】可能有计算
简答题
一、温室效应解释
温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收。

大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，从而产生大气变暖的效应。

二、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 ，对于地理位置的地区 是不能人为改变的。

所以要使 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。

三、为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？
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0℃以下。

天气越晴朗，夜间有效天空温度就越低。

因此，夜间室外物体朝向天空的表面会向天空辐射散热，所以清晨树叶上表面会结霜、结露。

四、太阳辐射到达地面过程（见课本15页）
太阳辐射穿过大气层而到达地面时，由于大气中空气分子、水蒸气和尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射，不仅使辐射强度减弱，还会改变辐射的方向和辐射的光谱分布。

因此实际到达地面的太阳辐射通常是由直射和漫射两部分组成。

直射是指直接来自太阳其辐射方向不发生改变的辐射；漫射则是被大气反射和散射后方向发生了改变的太阳辐射。