第二章 建筑外环境2
清风Get课后习题
课后习题建筑环境学课后习题第二章建筑外环境1、为什么我国北方住宅严格遵循坐北朝南的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？2、是空气温度的改变导致地面温度的改变，还是地面温度的改变导致空气温度的改变？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？4、为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露和结霜？5、采用低放射率的下垫面对城市热岛效应有不好的影响吗。
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？6、水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是什么？7、根据教材表2-5和附录2-3，在各区内找1个接近其最不利情况的城市，在焓湿图上标出其冬夏季的室外设计状态点，对温湿度予以说明。
第三章建筑热湿环境1、设计一道习题，计算哈尔滨某房间（教室、办公室等）的夏季冷负荷。
参考：各种空调设计手册、负荷计算方法书2. 室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？3、什么情况下建筑物和环境之间的长波辐射可以忽略？4、透过玻璃窗的太阳辐射是否只有可见光。
没有红外线和紫外线？5、透过玻璃窗的太阳辐射是否等于建筑物的瞬时冷负荷？6、室内照明和散热设备是否直接转变为瞬时冷负荷？7、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？8、围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？9、夜间建筑物可以通过玻璃窗以长波辐射形式把热量散出去吗？第四章人体对热湿环境的反应1、比较分析PMV与ET的特点和适用场合。
如果某办公室设计标准是干球温度26℃，相对湿度65％，风速0.25m/s。
如果最低只能使温度达到27℃，相对湿度仍然为65％，有什么办法可使该空间能达到与设计标准同等的舒适度？2、人的代谢率主要是由什么因素决定的？人体的发热量和出汗率是否随环境空气温度的变化的改变而改变？3、“冷”和“热”是什么概念？单靠环境温度能否确定人体的热感觉？湿度在热体热舒适中起什么作用？4、国外常用带内电热源manikin（人体模型）做热舒适实验，manikin的发热量由输入的活动强度确定，材料的导热系数与人体肌肤基本相同。
建筑环境学-建筑外环境
精选课件
太阳高度角
太阳时角
太阳方1位1 角
太阳在空间的位置
影响太阳高度角和方位角的因素
有三：赤纬(δ)，它表明季节 （日期）的变化；时角(h)，它表 明时间的变化；地理纬度()，它
赤纬d
0°
6
-23.5°
地球绕日的运动
南北回归线
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7
地球绕日的运动
• 昼夜
—地方平均太阳时
—世界时
—标准时
90
—真太阳时
—时角
北京时间
E
问题：上海的地方平均太阳时和北京时间差多少?
精选课件
8
地球绕日的运动
经度
太阳与地球 距离变化造 成的偏差
90
时区当地 标准时
精选课件
北京时间
E
9
太阳在空间的位置
气压力高，变化范 围5％以内
1
太原 • 海平面大气压力称
0
北京 作标准大气压，为
-1
101325 Pa 或 760
40 50 60 70 80 90 100 110
精选课件
大气压力(kPa)
mmHg
28
大气压力与人体健康
人体可以忍受的大气压力的范围从 0.303-15atm。
低气压导致的缺氧对人体的威胁极 大。
所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分
精选课件
18
太阳辐射能的去向
精选课件
19
太阳辐射能与太阳高度角
精选课件
20
大气质量 m
为什么太
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
建筑外环境ppt课件教学教程
❖ 永久阴影：指一年当中都没有日照的现 象。
建筑物的外形与阴影的形成
日照时间、南北方向相邻楼间距与纬度之间 的关系
§2-4 室外气候
❖ 一.基本概念 ❖ 二.影响地面附近气温的因素 ❖ 三.微气候范围内空气层温度随时间与空间
b）地面的覆盖面，如草原森林等不同的地形及地面覆 盖面对太阳辐射的吸收和反射本身温度变化的性质 均不同，所以地面的增温也不同。
c）大气的对流作用 无论水平方向还是垂直方向的空气流动都会使两地 的空气进行混合，减少两地的气温差别。
气温升降的主要原因 空气与地表的热交换量引起气温变化的主要原因
三.微气候范围内空气层温度随时间与空间的 变化规律
一.基本概念 ❖ 1.太阳常数：指太阳与地球之间为年平均
距离时，地球大气层上边界处，垂直于阳 光射线的表面上，单位面积单位时间内来 自太阳的辐射能量。I0=1353 W/㎡。
❖ 2.太阳光谱： 在各种波长的辐射中，能转 化 为 热 能 的 主 要 是 可 见 光 部 分 （ 52% ） 0.38～0.76mm；0.76～3.0 mm的近红外线。
力比郊区大，储存水分的能力比郊区大， 蒸发沸腾作用比郊区小，城市的平均风 速小 ❖ 2.气温较高，形成热岛现象 ❖ 3.城市中的云量
最低日照标准： 冬至日底层住宅内满窗日照时间 ≮1h；
1.紫外线: (0.2～0.4 mm)
作用：杀菌；促进人体合成维生素；
危害：过度的照射会危害人体健康；由于氯氟碳 化合物对臭氧层的破坏，导致紫外线辐射 增强；是黑瘤的致病因素；
2.可见光(0.4～0.77mm)：在照明学上有重要意义；
3.红外线(0.77～4.0 mm)：造成热效果的主要因素； 日照强度大小和时间长短对人类行为的影 响；
09级：《建筑环境学》(第三版)教学大纲与复习要点
《建筑环境学》课程教学大纲一、课程的基本情况课程中文名称：建筑环境学课程英文名称：Built Environment课程代码：0811010课程类别：专业基础课课程性质：必修课总学时：36 讲课学时：34 实验学时： 2 课程学分：2分授课对象：建筑环境与设备工程专业的本科生前导课程：工程热力学，流体力学，传热学二、教学目的本课程是建筑环境与设备工程专业的一门主干专业基础课。
课程目的在于使学生了解和掌握：人和生产过程需要的室内物理环境；各种外部和内部的因素如何影响建筑环境；改变或控制建筑环境的基本方法及原理。
同时通过本课程的学习，为今后学习各门专业课程以及研究生课程打下理论基础。
另外，由于这是一门非常前沿的课程，因此在课程中除了采用了国内外公认的成熟的定论以外，还大量介绍了国内外最新的有关研究成果。
通过本课程的学习，使学生正确掌握有关建筑物理环境的基本概念，掌握构建、分析、评价建筑环境的基本理论与方法，了解建筑环境学科研究的最新发展动态。
三、教学基本要求第一章绪论基本要求：1.了解建筑环境学在人类生产、生活以及可持续发展中的地位和作用。
2.了解建筑环境学的主要研究内容及研究方法。
重点与难点：本章重点是了解建筑环境学的主要研究内容及研究方法。
本章无难点。
复习要点：1建筑环境学的概念，面临的两个急待解决的问题。
2建筑环境学研究的主要内容。
第二章建筑外环境基本要求：1.了解太阳与地球运动的基本规律。
熟悉室外气候的基本特性。
2.掌握太阳辐射的规律（包括太阳常数与太阳辐射的电磁波谱、大气层对太阳辐射的吸收、臭氧层与太阳辐射的关系影响、日照的作用与效果）。
3.了解室外气候（温湿度的年和日变动，风、雨、雪等）。
4.了解城市微气候的特点。
5.掌握我国气候分区的方法与各气候区的特点。
重点与难点：本章重点是太阳辐射的规律与我国气候分区。
本章无难点。
复习要点：1太阳辐射：大气层对太阳辐射的吸收，日照的作用。
2室外气候：1)室外气温的定义，变化规律，有效天空温度。
建筑环境学课后习题答案
《建筑环境学》课后习题第一章 绪论1．何为建筑环境学？建筑环境中有待解决的问题是什么？2．建筑环境学研究的内容及其研究方法为何？第二章 建筑外环境1．与建筑密切相关的气候因素有哪些？2．何为“平均太阳时”、“世界时”和“北京时”。
3．地球与太阳的相对位置可用哪些参数来表示，影响相对位置变化的主要因素是什么，为什么太阳离地球最远时而最热，离地球最近时却是寒冷天气。
4．到达地面的太阳辐射能量是由哪些部分组成，辐射能量的强弱与哪些因素有关。
5．我国民用住宅建筑的最低日照标准是什么，日照时间与建筑物配置和外型有何关系。
6．日照与人体健康有何关系。
．日照与人体健康有何关系。
7．室外地表气温的升降主要取决于什么，影响的主要因素是什么？8．何为“日较差”和“年较差”，我国各地的“日较差”“年较差”遵循什么规律。
9．何为“霜洞”，何为“有效天空温度”；影响“有效天空温度的主要因素是什么”？1010．相对湿度的日变化受哪些因素的影响，其变化规律如何，为何相对湿度的日变化在黎明．相对湿度的日变化受哪些因素的影响，其变化规律如何，为何相对湿度的日变化在黎明前后最大，而午后却最小。
前后最大，而午后却最小。
1111．风可分为哪两大类，并解释其定义，我国气象部门是如何测定当地的风向与风速的，风．风可分为哪两大类，并解释其定义，我国气象部门是如何测定当地的风向与风速的，风玫瑰图的含意是什么？玫瑰图的含意是什么？1212．．城市气候环境变暖且高于周边郊区农村的主要原因是什么？为什么在城市密集区易形成热岛现象。
热岛现象。
1313．我国建筑热工设计中为什么要按分区进行设计，是如何分区，分成几个什么区域。
．我国建筑热工设计中为什么要按分区进行设计，是如何分区，分成几个什么区域。
第三章 建筑环境中的空气环境1．室内空气环境主要由哪几部分组成，上人们为什么如此关心室内空气环境。
2．何为空气环境的“阈值”，根据人在空气环境中停留时间长短给出了几种阈值。
《建筑环境学》重点知识要点
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°。
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I。
=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。
20、风向在陆地上常用16个方位来表示。
21、风速是指单位时间内风行进的距离，以m/s来表示。
《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》课后习题答案
《建筑环境学》课后习题答案第一章：绪论1．所谓建筑环境学就是指在建筑空间，在满足使用功能的前提下，如何让人们在使用过程中感到舒适和健康的一门科学。
根据使用功能的不同，从使用者的角度出发，研究室的温度、湿度、气流组织的分布、空气品质、采光性能、照明、噪声和音响效果等及其相互间组合后产生的效果，并对此作出科学评价，为营造一个舒、健康的室环境提供理论依据。
有等解决问题是：①如何解决满足室环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾；②如何解决“建筑病综合症”（Sick Building Syndrome –“SBS”）的问题。
2．研究的主要容包括：建筑外环境、室空气品质、室热湿环境与气流环境，建筑声环境和光环境（即包含了建筑、传热、声、光、材料及生理学、心理学和生物学等多门学科的容。
基于建筑环境学容的多样性，相对独立性和应用的广泛性，人们是从各个不同学科的角度对其容进行研究，研究室各种微气候环境所形成的机理及其与人的生活环境、工作环境等相互间的关系。
第二章：建筑外环境1．与太阳的光辐射，气温、湿度，风和降水等因素有关。
2．以太阳通过某地区的子午线时为正午12点来计算一天的时间为平均太阳时；以本初子午线处的平均太阳时作为世界标准时（世界时）；以东经120℃的平均太阳时为中国标准（称为时间）。
3．相对位置可用纬度，太阳赤纬d，时角h，太阳高度角和方位角A表示，其中前三个参数、d、h是直接影响和A的因素，因为是表明观察点所在位置，d表明季节（日期）的变化；h是表明时间的变化。
当太阳离地球最远时，太是垂直于直射地面的，具有很高的辐射强度，所以最热而形成了夏至，当太阳距地球最近时，太是斜射地球表面的，其辐射强度很弱，因此最寒冷导致了冬至。
4．一部分为太阳直接照射到地面（即直射辐射）；另一部分是经过大气层散射后到达地面成为散射辐射，直射辐射与散射辐射之和称为太阳对地面的总辐射。
辐射能量的强弱取决于太阳辐射通过大气层时天空中各种气体分子、尘埃、微粒水粒对的反射，散射和吸收共同影响。
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。
建筑环境学习题答案
《建筑环境学》第一部分建筑外环境1.1 地球绕日运动的规律地球与太阳之间的几何关系和定量描述模型。
1.2 太阳辐射太阳常数与太阳辐射的电磁波谱；地球表面上的太阳辐射能与各种影响因素之间的关系以及其能量的组成成分；太阳辐射作用与地球的热平衡关系；日照的作用。
1.3 室外气候自然室外气候形成特点和影响因素。
1.4 城市微气候由于人工的建设活动导致的城市微气候特点和影响因素，包括热岛效应、城市和小区风场、建筑物的布局与日照效果的关系。
1.5 我国气候分区特点我国两个主要的气候分区法以及不同区域的气候特点。
1.6 基本概念太阳时、太阳常数、太阳辐射、太阳辐射照度、太阳直射辐射、太阳散射辐射、有效天空温度、大气层消光系数、热岛效应。
第二部分建筑热湿环境2.1 太阳辐射对建筑物的热作用围护结构外表面所吸收的太阳辐射热；透明和半透明材料对太阳辐射的作用。
2.2 建筑围护结构的热湿传递与得热通过非透明围护结构和透明围护结构的热、湿传递特征；不同材料和结构的门窗和墙体的热过程特点；围护结构不稳定传热过程和传湿过程的数学模型。
2.3 以其他形式进入室内的热量和湿量室内产热产湿和空气渗透带来的得热的特点和定量描述方法。
2.4 冷负荷与热负荷负荷与得热的关系。
2.5 典型负荷计算方法原理国内外负荷计算方法的发展；不同类型负荷计算方法的适用条件；目前国内外典型的建筑热过程与负荷模拟分析软件。
2.6 基本概念维护结构、室外空气综合温度、夜间辐射、遮阳系数、得热、太阳得热系数、冷负荷、热负荷。
第三部分人体对热湿环境的反应3.1 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础人体的热平衡、人体的温度感受系统、人体的体温调节系统、热感觉、热舒适等原理和理论体系。
3.2 人体对稳态热环境反应的描述热舒适方程、预测平均评价、有效温度和 ASHRAE 舒适区等，人体对稳态热环境反应的描述方法。
3.3 人体对动态热环境的反应人体对动态热环境的反应的研究历史与发展。
《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。
建筑环境学课后习题答案
如果一个空调房间，只有一面外墙， 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， 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？ 上对房间的冷负荷有何影响？
室内其他内表面温度如何影响板壁的传 热？
如果室内辐射特别强烈…… 如果室内辐射特别强烈……
综合
• 如果有两套户型设计一模一样的公寓，但一个主 如果有两套户型设计一模一样的公寓， 要窗户朝东，另一个朝西。 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？ 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 朝东公寓，传热的峰值在下午， 朝东公寓 在上午， 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 朝西公寓， 朝西公寓 传热和太阳辐射的峰值均在下午， 加后使得总负荷偏大 ，不空调的话房间温度会特别高
• 植被地面
– 反射率低 – 植物表面温度不高，长波辐射量不大，且反射到人身上的太阳辐 植物表面温度不高，长波辐射量不大， 射也少 – 由于植物的光合作用和蒸腾作用，一部分太阳能转化为化学能， 由于植物的光合作用和蒸腾作用，一部分太阳能转化为化学能， 另一部分转化为水的潜热被带走 – 使用植被可以改善附近的微气候环境。 使用植被可以改善附近的微气候环境。
• •
1. 分析为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负 而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？ 荷，而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？ 因为冬季室内外温差的平均值远远大于室内外温差的 因为冬季室内外温差的平均值远远大于室内外温差的 波动值， 波动值，从用平均温差的稳态计算方法带来的误差比 较小，这在工程设计中是可以接受的。而在夏季， 较小，这在工程设计中是可以接受的。而在夏季，尽 管夏季日间瞬时室外温度可能要比室内温度高很多， 管夏季日间瞬时室外温度可能要比室内温度高很多， 但夜间却有可能低于室内温度，因此与冬季相比， 但夜间却有可能低于室内温度，因此与冬季相比，室 内外平均温差并不大，但波动的幅度却相对比较大。 内外平均温差并不大，但波动的幅度却相对比较大。 如果采用日平均温差稳态算法， 如果采用日平均温差稳态算法，则导致冷负荷计算结 果偏小。另一方面，如果采用逐时室内外温差， 果偏小。另一方面，如果采用逐时室内外温差，忽略 围护结构的衰减延迟作用， 围护结构的衰减延迟作用，则会导致冷负荷计算结果 偏大。因此要采用动态负荷计算法。 偏大。因此要采用动态负荷计算法。
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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2.1 地球绕日运动的规律
太阳在空间的位置
地球上某一点所看到的太阳
方向，称为太阳位置。
太阳高度角β：太阳光线与水平面间的夹角； 太阳方位角A：太阳至地面上某给定连线在地面上的投影与当地
子午线的夹角。
太阳高度角
太阳方位角
2.1 地球绕日运动的规律
太阳高度角β的影响因素：
赤纬δ：表明季节（日期）的变化；
2.3.2 风
（4）风速分级表
¬Ð Ñ Æ £ · À æ ¬ ² ¼ ö ç « ¾ ¥ È ½ µ ß ³ Å ¹ ´ Ï ¸ © ã (m) é ¬µ ß (m) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 £ 0.1 0.2 0.6 1.0 2.0 3.0 4.0 5.5 7.0 9.0 11.5 14.0 £ 0.1 0.3 1.0 1.5 2.5 4.0 5.5 7.5 10.0 12.5 16.0 £
北京
70
80
90
100 110
ï Ã ² ÷ Î ¶ ¾ ¥ (kPa)
2.3.1 大气压力
大气压力变化
平均气压随纬度分布
气压日变化（2‰）
2.3.2 风
（1） 风的成因
– 大气环流：造成全球各地差异
大气 压差
赤道和两极温差造成 地方性地貌条件不同造成，如海陆风、山谷风、庭院风、巷
– 地方风：造成局部差异，以一昼夜为周期
I0
IL = I0 exp(-a)
大气透明度定义： P=IL / I0= exp(-a) IN
• 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。
L I1
2.2 太阳辐射
东京晴天的大气透明度逐月值
我国的大气透明度分区
随纬度基本 不变 占地面积40％ 占地面 积36％
2）海陆风和山谷风
2.3.2 风
蓄热
放热
低谷
低谷
2.3.2 风
（2）风的测量
• 测量开阔地面10m高处的风向和风速作为当地的观测数据Vmet • 风速有梯度，地面为 0 m/s，可认为按幂函数规律分布，如高度 h h处： met amet h a Vh V0 ( ) n V V ( ) ( ) h met h0 h
S
秋分：9月22日 S
S 自转轴（日/转）
公转轴（年/转） 赤纬δ ：地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平面之间的夹角
2.1 地球绕日运动的规律
世界时
地方平均太阳时：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。
北京时间
某地的真太阳时T：当地太阳位于正南向的
瞬时为正午12点。
经度 时区当地标准时 时差：太阳与地球距 离变化造成的偏差
本章内容要点
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
我国气候分区特点
2.1 地球绕日运动的规律
经度和纬度
180©
西 经
7 6 5
玛多 拉萨 格尔木
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。
´ (km) ß Å ©µ £ Ë ·
4 3 2 1 0 -1 40 50 60
昆明 兰州
太原
——蒲福风力等级表
º ³ ¿ Ô ³ Ô À æ Ò ðÌ ï » ³ Ô 10 À ¬ ß ² µ ¥ ³ Á Ì ªç ³ «È Õ À ¬/À è 0~0.2 0.3~1.5 1.6~3.3 3.4~5.4 5.5~7.9 8.0~10.7 10.8~13.8 13.9~17.1 17.2~20.7 20.8~24.4 24.5~28.4 28.5~32.6 32.7~36.9
2 4 3
3 5 6 4
19
2.2 太阳辐射
1）大气透明度P 2）大气层质量m
• 当太阳不位于天顶时，太阳高度角为β，太阳光线到达地面的路 程长度为L’，且 ： L’=L/sinβ • 则地球表面处的法向太阳直射辐射照度为：
令：m = L’/L = 1/sin
大气层质量m：反映 了太阳光在大气层 中通过距离的长短 ，取决于太阳高度 角的大小。
长波红外线 2.2% 可见光 45.6% 近红外线 45.2% 紫外线 7.0%
紫外线
可见光
近红外线
长波 红外线
太阳总辐射能量比例
2.2 太阳辐射
一、太阳常数与太阳辐射的电磁波 （1）太阳辐射照度：1m2黑体表面在太阳辐射上所获得的辐射能
通量，W/m2。
（2）太阳常数：大气层外，太阳与地球的年平均距离处，与太阳
0 ©
东 经
经 度 纬 度 伦敦格林威 治天文台
90©
经 线
北纬 0 © 南纬 纬 线
北回归线
2.1 地球绕日运动的规律
赤纬d
太阳的位置与日照的关系（四季）
夏至：6月21日 N
黄道面
南回归线
N
春分：3月21日 冬至：12月22日 N
N
d =＋23º 27’ S d =－23º 27’
• 赤纬δ在一 年中的变化 范围？ 可根 据一年中的 日期序号计 算
2.2 太阳辐射
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，可以忽略。 所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分
2.3.3 室外气温
（1）基本概念
1）室外气温：主要指距地面1.5m高，背阴处的空气温度； 2 ）空气与地表面的换热方式：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。对短波辐射几乎是透明体； 3）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？
• 夜间地表温度降低与空气温度降低，谁是诱因？ • 白天和夜间的空气垂直分布应该是怎么样的？
时角h：表明时间的变化；
地理纬度φ：表明观察点所在的位置
太阳高度角β ： 太阳方位角A
sin = cos cos h cos + sin sin
： sin A = cos sin h /cos
赤纬和太阳高度角有什么区别？ 时角和太阳方位角有什么区别？
2.2 太阳辐射
一、太阳常数与太阳辐射的电磁波
Chapter 2 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 。
道风等
– 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
2.3.2 风
1）大气环流
• 赤道得到太阳辐射大于长波辐射散热，极地正相反。地表温
度不同是大气环流的动因，风的流动促进了地球各地能量的平衡。
净增益
辐射增益区
净损失 过渡区
损失区 占地面积36％
盈余区域 短缺区域
光线垂直表面上的太阳辐射照度，为1353W/m2。
进入大气层后被反射和吸收，光谱成分有所改变，辐射强度有所 改变。太阳高度角是重要影响因素。
2.2 太阳辐射
二、大气层对太阳辐射的吸收
超短波 X射线和其它一些超短波射线在通过电离层时，被O2、 N2及其 它大气成分强烈吸收 短波 受到天空中的各种气体分子、尘埃、微小水珠等质点的散射 ，使得天空呈现蓝色 紫外线被大气中的臭氧所吸收 长波 被CO2和水蒸气等温室气体所吸收 剩下的 可见光＋近红外线
★
T Tm
L Lm
15
e
60
伦敦格林威治天 文台
时差e：真太阳与当地平均太阳时之间的差值 当地的钟表时间T0就是忽略了时差e 的当地平 均太阳时。
问题：广州（113º19’）的真太阳时和上海（121º26’ ）时间差多少?
2.1 地球绕日运动的规律
• 太阳时角h，简称时角：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，日、地中心连一在赤道平面上 的投影之间的夹角。
高纬度地区太阳高度角低，低纬度地区太阳高度角高
2.2 太阳辐射
太 阳 辐 射 强 度
/Wm2
不同纬度受照情况
时刻/h
不同纬度水平面上太阳辐射
Байду номын сангаас
太阳高度角 冬夏不同
2.3 室外气候
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 空气湿度 降水
2.3.1 大气压力
太 阳 辐 射 能 的 去 向
太阳辐射能与太阳高度角
问题：为什 么太阳高度 角接近0º和 90º时垂直 面的日射量 都小？
2.2 太阳辐射
大气对太阳辐射的削弱程度的影响因素 1）大气透明度P 2）大气层质量m
Ix = I0 exp(-kx)
• 大气层消光系数a=kL