第2-2讲建筑室外热环境

地表状况、经济活 城市气候、森林气候 动等
下垫面
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 局域气候与微气候 局域气候(小气候) ❖ 各地地方性因素，如地形、地表覆盖（下垫面）、水 文以及经济活动强度等的不同是形成该地局域性气候 的主要原因 ，亦称“小气候” ❖ 如森林小气候、湖泊小气候、城市气候等 ❖ 局域性气候对建筑以及规划的形式影响很大，同时建 筑与规划的形式又会对局域性气候产生影响
建筑朝向对太阳辐射的影响
* 对于北半球，水平面最强、南向次之、西向和
东 向再次之，北向最弱。
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 空气温度 室外气候分类的主要因素，热工设计的主要依据 空气温度的主要影响因素： ❖ 太阳辐射，迟滞效应； ❖ 地表状况（下垫面）大气的对流作用 ❖ 海拔高度、地形地貌 空气温度的变化特点 ❖ 周期性变化——日周期和年周期 ❖ 日较差和年较差，自南向北逐渐增大
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 空气湿度 空气中水蒸汽的含量，常用相对湿度或绝对湿度 来表示 空气湿度变化的特点及主要影响因素 ❖ 相对湿度的日变化主要受地面性质、水陆分布、 季节寒暑、天气阴晴等因素影响 ❖ 一般陆地大于海面；夏季大于冬季；晴天大于 阴天 ❖ 相对湿度的日变化及年变化趋势一般与气温变 化相反，但由于我国南方大多地区受海洋气候 影响较大，夏季的相对湿度要高于冬季
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候) 城市热岛效应示意
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 局域气候与微气候
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
气候名称
气候影响的大致尺度
主要影响因素
代表性气候
水平范围（km2） 全球性气候 2000以上
区域性气候 500～1000
局域性气候 微气候
1～10 0.1～1
竖向范围（km） 3～10
1～10 0.01～1
0.1
太阳的活动、大气 气候变暖、厄尔尼洛 环流以及大 范围的 人工 干预等 各地太阳辐射的不 干热气候、湿热气候、极地 均匀、地形 气候 、地貌 等
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 城市气候 城市气候的成因 ❖ 道路纵横、建筑密度大、高低错落、硬性下垫面 ❖ 高密度的人群、高强度的经济活动，产生大量的人为 热、人为汽 城市气候的特征 ❖ 大气透明度差，削弱了太阳辐射 ❖ 气温较高，形成“热岛效应” ❖ 风速减小，风向随地而异 ❖ 蒸发减弱，湿度变小 ❖ 雾多，能见度差
第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 室外热环境主要因素 太阳辐射、空气温度、空气 湿度、风、降水
➢ 太阳辐射 太阳辐射是地球的基本热 量来源，也是决定地球气 候的主要因素 直接辐射和间接辐射
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 太阳辐射
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 太阳辐射 太阳辐射的特点 ❖ 直接辐射：
• 与太阳高度角、大气透明度成正比的关系； • 云量少的地方，直接辐射的日总量和年总量都较大； • 海拔愈高，直接辐射愈强； • 低纬度地区的直接太阳辐射照度高于高纬度地区； • 城市区域的直接太阳辐射照度比郊区弱。
风的表征：风速和风向
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢风 风的表征：风速和风向 ❖ 风速一般用m/s表示， 在气象上也用“级” 来表示，一般分12级 ❖ 风向则描述来风的方 位，粗略表示8个方 位，细则16方位或更 多 ❖ 风玫瑰图
• 各方位出现风的频率 • 主导风向
• 绿化对区域内的温湿度均有非常好的调节作用，特别是在夏 天。草地则对地表的保水非常有利。
• 水体的蒸发可以吸收大量的热量，水体与干地之间的温差可
以形成日夜交替的地方风。这种微风对于夏季炎热而沉闷的
夜间来说无疑是非常需要的。
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候) 不同下垫面对温度的影响
飓风 一片荒凉
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 降水 表面水汽经蒸发进入大气层，遇冷凝结后又降到地面的 液态或固态的水分，称为降水 是造成空气湿度剧烈变化的主要因素 主要形式为雨、雪、冰雹等 表征：降水量、降水时间及降水强度 夏季降水量大，而冬季则降水量小
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第一章 室内外热环境
1.3 建筑热工气候分区
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第一章 室内外热环境
1.3 建筑热工气候分区
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
风级 风速 风名 风的目测标准 风级 风速
0 0-0.5 无风 缕烟直上 1 0.6-1.7 软风 缕烟一边斜 2 1.8-3.3 轻风 树叶沙沙响 3 3.4-5.2 微风 细枝动不息 4 5.3-7.4 和风 细枝摇动 5 7.5-9.8 清风 大枝摆动
7 12.515.2
8 15.318.2
9 18.321.5
10 21.625.1
11 25.229.0
12 ＞29.0
6 9.912 12.4
强风
粗枝摇摆，呼
呼响
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风名 风的目测标准
疾风 大风 烈风
树杆摇摆，迎 风步艰
大树摇摆，细 枝折断
大枝折断
狂风 拔树
暴风 有重大损毁
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第一章 室内外热环境
1.3 建筑热工气候分区
➢ 分区目的和分区指标 分区目的 ❖ 明确建筑与气候两者的科学联系，使建筑更能充分利 用和适应气候条件； ❖ 可对各分区的建筑热工设计提出明确的、恰当的要求； ❖ 有利于本区示范建筑的推广 分区指标 ❖ 主要指标——最冷月平均温度和最热月平均温度 ❖ 辅助指标——日平均温度≤5℃(或≥25℃)的天数
微气候(或热微环境)
❖ 下垫面的不同是造成微气候的主要原因
❖ 建筑物、绿化和水体的影响：
• 建筑外表面对太阳辐射反射增强，从而使得上空的空气温度 有所上升；白天区域内的空气温度有所降低；夜间空气温度 有所上升
• 建筑及建筑组团对风遮挡，形成建筑背后的“涡流区”，使 得后幢建筑的风速大大降低。冬季形成“霜洞”效应
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢ 气候因素对建筑的影响
气候因素
太阳辐射 气温 湿度 风 降水
对建筑及室内环境的影响
能耗、采光、生理健康 能耗、舒适度等 舒适度、材料热性能、能耗 生理健康、舒适度、能耗 结构防潮、防霉，健康等
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候) ➢ 局域气候与微气候
气候的一般分类 ❖ 全球性气候(Global Climate) ❖ 区域性气候(Regional Climate) ❖ 局域性气候(Local Climate) ❖ 微气候(Microclimate)
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辐射量的表征：太阳辐射照度（强度）I 和日照时
数
直接(直射)辐射照度、间接(散射)辐射照度和总辐 射照度
太阳辐射照度的影响因素： ❖ 太阳高度角 ❖ 空气质量(大气透明度) ❖ 云量、云状 ❖ 地理纬度、海拔高度 ❖ 朝向等
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
❖ 间接辐射：
• 与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比； • 有云天的散射辐射较无云天大 • 高层云的散射辐射照度高于低层云
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
太阳高度角 90 30 0.5
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紫外线
可见光
4
46
3
44
0
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风的主要形式有大气环流、季风和地方风三种
❖ 大气环流因太阳辐射在赤道和两极之间的不均匀而产生，是各地气 候差异的主要原因之一；
❖ 季风因海陆间季节性气温的差异而引起。冬季由大陆吹向海洋，夏 季则相反；
❖ 由于地方性条件（如水陆分布、地势起伏、表面覆盖等）的不同所 形成的风称为地方风，如山谷风、水陆风、巷道风及庭院风等
红外线 50 53 72
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气Biblioteka Baidu)
➢ 太阳辐射
日照时数、日照百分率
❖ 可照时数和实照时数
❖ 日照百分率=实照时数/可照时数x100%
我国日照的特点：
❖ 日照时数由西北向东南逐步减少；
❖ 四川盆地日照时数最低
❖ 一般在太阳能资源区划中有丰富区、欠丰富区 和贫乏区之分
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
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第一章 室内外热环境
1. 2 室外热环境(气候)
➢风
由于大气压力差所产生的大气的运动，一般以水平方向运 动为主，地表增温不同是产生大气压力差的主要原因
风的根本成因在于太阳辐射的不均匀所导致的地表增温的 不同