建筑环境学第二章-建筑外环境1
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
精选课件
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
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；
建筑环境学课后习题答案
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。
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”？10．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。
11．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？12．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。
13．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。
3．室内空气品质（IAQ）较狭义与广义上的定义是如何确定的。
4．了解室内空气品质的相关标准，以及国内外标准的差异。
5．何为室内环境品质（IEQ）。
6．室内空气污染的来源，污染的种类及其造成的危害为何。
7．为了减轻室内空气污染可采取哪三种途径；分别写出稳态和非稳态下的全面通风换气稀释方程，并解释其含意。
《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。
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。
第二章建筑外环境
2. 附近有较低温的海风 吹来
1. 工业城市的人为散热会加 剧
室外气候
湿度
• 来源
– 水体蒸发
– 植物蒸发
• 特点
– 绝对湿度一日中 相对稳定 – 相对湿度与气温 变化反相
室外气候
湿度
• 年变化 – 内陆和沿海地区差别较大
室外气候
降水
• 大地蒸发的水分进入大气层，凝结后又回 到地面，包括雨、雪、冰雹等 • 降水强度：24小时的降水总量，单位 mm (或cm) • 影响因素
• 由于地表水陆分布、地势起伏、地面覆 盖等地方性条件所引起的
– 海陆风 – 山谷风 – 季风
室外气候
梯度风
• 下垫面对气流的摩擦作用，风速沿垂直方向存在 梯度，地面为 0 m/s，可认为按幂函数规律分布 • 边界层厚度取决于地表粗糙度
Vh = Vmet (
δ met
hmet
)
a met
( )a
太阳辐射
问题
太阳投射给地球表面能量的大小？
太阳辐射
太阳与地球的相对位置
地球直径1.27万千米，太阳直径是地球110倍 太阳离地球的平均距离约1.5亿千米
照射到地球的太阳光线是平行的
太阳辐射
太阳辐射
太阳入射到地平面的入射角变化
空间
时间
太阳辐射
影响因素
决定地球上被照面太阳辐射大小的因素
垂直面的太阳辐射照度 太阳光线与被照面的入射角 大气的吸收与反射
寒冷地区
夏热冬冷 地 区
必须满足夏季防热要求，适当 兼顾冬季保温
夏热冬暖 地 区
必须充分满足夏季防热要求， 一般可不考虑冬季保温 部分地区应考虑冬季保温，一 般可不考虑夏季防热
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根本概况讲清楚，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外表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外表相割而成的圆，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。
《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。
第二章建筑外环境(建筑环境学清华大学)
逆温层
空气温度的局部效应
霜洞效应
有效天空温度
有效天空温度的计算
地层温度
地层温度与空气温度
地层温度的推导
地层温度的变化
湿度
湿度的日变化
湿度的年变化
降水
第四节 城市气候
小区风场
小区 风场 模拟
风场3图：1.5m高处
合理建筑布局对小区 风场的改善
合理的小区风场
城市热岛
大气层质量 m
太阳日总辐射照度与朝向
关于太阳高度角
太 阳 高 度 角 冬 夏 不 同
大气透明度
我国的大气透明度分区
第三节 室外气候
大气压力
大气压力变化
风
大气环流
风的测量
蒲福风力等级表
风玫瑰图
北京地区的风玫瑰图
海陆风和山谷风
空气温度
空气温度
空气温度的日变化
空气温度的年变化
伦敦的城市热岛
北京的城市热岛
城市热岛的成因
城市热岛形成的原理
城市热岛：下垫面的影响
局部热岛效应
城市热岛与逆温层
城市热岛与模型
北京某小区的热岛模拟
该小区各局部热岛强度
设置水景对热岛强度的影响
建筑布局与日照
日照的作用
建筑布局与日照
终日日影区
永久日影
红线区域内为永久日 影区，终年没有日照
第二章 建筑外环境
为什么要考虑建筑外环境
本章内容要点
第一节 地球绕日运动的规律
地球绕日运行与日照
南北回归线
赤纬和太阳高度角的区别？ 时角和太阳方位角的区别？
第二节 太阳辐射
太阳总辐射能量比例
大气层对太阳的去向
太阳辐射能与太阳高度角
建筑环境学
本书包括：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，通风与气流组织，建筑声环境，建筑光环境，工业建筑的室内环境要求。
第一章,绪论:1.人们对建筑的要求：安全性，功能性，舒适性，美观性。
2.建筑与环境关系的发展中存在的问题：1，能耗。
2，环境污染。
第二章，建筑外环境：1，与建筑环境密切有关系的外部环境要素：太阳辐射，气温，湿度，风，降水，天空辐射，土壤温度。
2，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。
3，消光系数：a=kL值称为大气消光系数，L是当太阳位于天顶时到达地面的太阳辐射行程，而K相当于单位厚度大气层的消光系数。
4，大气透明度：书13页。
5，大气层质量：书13页。
6，建筑环境的室外气候因素：大气压力，风，空气温湿度，地温，有效天空温度，降水等，都是由太阳辐射以及地球本身的物理性质决定。
7，风；由于大气压差所引起的大气水平方向的运动。
两个特征：风向（风吹来的地平方向），风速。
8，室外气温：室外气温一般是指距地面1.5M高，背阴处的空气温度。
9，影响地面附近气温的因素主要有；1.入射到地面上的太阳辐射热量，它起着决定的作用，2.地面的覆盖面，3.大气的对流作用以最强的方式影响气温。
10，日较差：一日内气温的最高值和最低值之差称为气温的日较差。
11，年较差：一年内最热月与最冷月的平均气温差叫做气温的年较差。
12，灀洞：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“灀洞”。
13，天空有效温度：14，结霜，结露的原因：天气越晴朗，夜间有效天空温度就越低，所以，夜间室外物体朝向天空的表面会向天空辐射散热，这就是为什么清晨室外一些朝上的表面，如地面，植物叶片等会结霜，结露的原因的原因。
15，影响地层温度波衰减和延迟的主要因素：地层材料的导温系数，深度和波动周期。
同一地层深度处导温系数越大，温度波波幅衰减程度越小，延迟时间越短，导温系数越小，温度波波幅衰减程度越大，延迟时间越长；深度越大，温度波波幅衰减程度越大，延迟时间越长；波动周期越大，统一地层深度温度波波幅衰减程度越小，延迟时间越长。
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。
建筑环境学(清华)课件_2.建筑外环境
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。
第一节地球绕日运动的规律经度和纬度第一节地球绕日运动的规律时间地球每转1°需要4分钟标准时T0 和地方平均太阳时Tm T0=Tm +4(L0 - Lm) 问题：西安的地方平均太阳时和北京时间差多少? 第一节地球绕日运动的规律太阳的位置与日照的关系赤纬：太阳光线与地球赤道平面之间的夹角南北回归线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？第二节太阳辐射太阳辐射能量比例太阳常数1353W/m2 ：大气层外的辐射照度进入大气层后被反射和吸收，光谱成分有所改变，辐射照度有所改变。
太阳高度角是重要影响因素。
太阳辐射能与太阳高度角大气质量m 太阳辐射照度与朝向北纬40°的总辐射照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，从而影响日射照度。
太阳高度角低则日射照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太阳高度角冬夏不同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级最透明我国的大气透明度分区太阳辐射能的去向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第三节室外气候自然的微气候大气压力地层温度空气温度有效天空温度空气湿度风降水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 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：北京全年最大月平均温差30.8 ℃，北京地层表面温度全年的波幅为15.4℃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℃。
2023年建筑环境学试题库
《建筑环境学》题库——填空题第一章绪论1、目前人们希望建筑物可以满足的规定涉及：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因素。
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本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、真太阳时是本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、本地时间12时的时角为0，前后每隔1小时，增长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达。
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（观测点所在位置）。
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-第2章外环境
建筑外环境
1
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。
met
29
风玫瑰图
某地的风向频率分布
实线为全年，虚线为7月份
某地一年的风速频率分布
30
北京地区的风玫瑰图
粗线：全年 细实线：冬季， 12~2月份 虚线：夏季， 6~8月份
31
蒲福风力等级表
¬Ð · À ¬¼ Ñ Æ £ æ ² ö ç « ¾ ¥ ½ µ È ß ³ Å ¹ Ï ©(m) é µ (m) ´ ¸ ã ¬ß 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 £ º Ô Ô æ ðï ¿ ³ ³ À Ò Ì » ³ 10 À Ô ¬ ß ¥ Á µ ² ³ Ì ª«Õ ³ ç È À /À ¬è ° ¬ É ªÌ » £ Î Ó Æ É Ø í » «î ¬ « º î ê ¸ Ø ª ¯ Î Á ªÇ º Ì £ ³ «Ì ª° Á ¬´ È æ Í õ Í ç ¬ ðÏ ¢ ì ¬ «î ê Ø ª ¯ Å À µ » Ð «£ Ç ´ Ë Ì £ º Ì ªÁ ¬´ ðÏ ©Ë ¥ ¡ ¯ ¸ ¢ ¬ · ì ¶ ª Ç ´ ¹ ¢ Ó Ï ´ ° Ì £ ì Ã Ò ¼ Ø ³ ë Ô æ Ï » Ê º  ¬ ð³ ¡ ¥ ¡ ¯ Á ² à ³ À ¸ ± · Ó Ò £ Ç Á Í Ó Ï ´ Í ´ Á ¡ ðÏ Ö ¬ Ö º Á ® æ Í ¡ ¨ Ð Ï ³ Í Ç ¡ ©£ Á ¿ ³ È À Ð Í ° ï ðÓ ¡ ¯ ¬ Õ ¡ §Î ² Ç ¥ Ï ´ £ » Æ ½ Á « ðÏ ¯ ¬ ç º Í » ¸ ã Å Ç ¡ ´ £ Ð «° Í µ õ ° ª ðÓ × Õ ¬ È î © ¬ Í õ è ¥ õ ï Ç ¥ Ò ¸ £ Å Ì Ä Í £ µ » ¬¾ Æ ² ¨Ó ê Í ¡ ë ¬ É Î ¤ ¼ ©Ã Ù ¡ ¯ º þ Ë Ð Í È £ Î ² ´ ° ¹ º Ë Ï ´ Æ ¶ ð» Ë ë î ¶ ¨þ ê ë ³ Ì Ô £ º Ì Õ ø £ ¼ Ç Ç Á ©Ã ¸ Ç º Ó Ë È ¸ º Ó ¡ ¿ Æ Æ ¹ ¡ º Ì Ø Õ ø ¬ Í î Ô Í ã · ³ ¿ Æ · Æ ¹ £ Ð Ñ ªÐ ¶ «Ã ¸ º Ì ÷ Õ ø ¬ Ù Õ ¥ ¹ ï ¿ Æ » Æ ¹ £ ² ¸ ¾ « ² 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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
太阳的位置与日 照的关系
北回归线
赤纬 ：太阳光线 与地球赤道平面
南回归线
之间的夹角
0
赤纬d
+2327 0
-2327
6
南北回归线
北极圈 6633
北回归线 2327
7
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？
sin = cos cos h cos + sin sin sin A = cos sin h /cos
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
18
太阳高 度角冬 夏不同
19
大气透明度 大气层消光系数
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
东经 0°
经线或子午线
北纬 0°
南纬
纬线
4
第一节 地球绕日运动的规律
某地的真太阳时T
经度
太阳与地球距离 变化造成的偏差
T
Tm
L Lm 15
e 60
90W
时区当地 标准时
当地的钟表时间T0就是
伦敦时间
忽略了时差e 的当地平均太阳时。
问题：西安的真太阳时和北京时间差多少?
北京时间 90E
5
第一节 地球绕日运动的规律
10
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
11
落到地球上的太阳辐射能量
距地 10 米 高处的相 当风速
级 一般(m) 最高(m)
米/秒
0－
－
静，烟直上
0~0.2
1 0.1
0.1
烟能表示方向，但方向标不能转动
0.3~1.5
2 0.2
0.3
人面感觉有风，树叶微响，方向标能转动
1.6~3.3
3 0.6
1.0
树叶及微枝摇动不息，旌旗展开
3.4~5.4
4 1.0
1.5
能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动
太阳辐射能与太阳高度角
I0
15
大气层质量 m
为什么太阳 高度角接近0º 和90º时垂直面 的日射量都小？
大气大层质量＝1
大大气层质量＝2
＝30
地球表面处法向太阳 直射辐射照度：
IN = I0P m
m = L’/L = 1/sin
16
太阳日总辐射照度与朝向
地点：北纬40°
17
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
第二章
建筑外环境
1
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。
海平面大气压力称 作标准大气压，为 101325 Pa 或 760 mmHg
23
大气压力变化
平均气压随纬度分布
气压日变化（2‰）
24
风
风的成因
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，以一昼夜为周期
地方性地貌条件不同造成，如海陆风、山谷风、 庭院风、巷道风等
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
25
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。
盈余区域 短缺区域
净增益
辐射增益区
随纬度基本 不变
占地面积40％
过渡区
净损失
ห้องสมุดไป่ตู้
占地面 积36％
损失区 占地面积36％
26
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处：
Vh
Vmet
(
met
hmet
)amet ( h )a
边界层厚度
气象站0.14 市中心0.33
27
蒲福风力等级表
风 自由海面状况
力 等
浪高
陆地地面征象
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
东京晴天的大 气透明度逐月值
20
我国的大气透明度分区
2 4
3
3
5 6
4
21
第三节 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
22
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
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
12
太 阳 辐 射 能 的 去 向
13
50％到达地面
14
20.8~24.4
10 9.0 12.5 可使树木拔起或使建筑物损坏较重。陆上少见。 24.5~28.4
11 11.5 16.0
陆上很少见，有则必有广泛破坏
28.5~32.6
太阳高度角
太阳方位角
8
第 二 节
太 阳 辐 射
紫外线 可见光
近红外线
长波 红外线
9
太阳总辐射能量比例
太阳常数1353W/m2：大气层外的辐射强度 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。
近红外线 45.2%
长波红外线 2.2%
紫外线 7.0%
可见光 45.6%
2
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
3
第一节 地球绕日运动的规律
经度和纬度
180°
伦敦格林威治天文台
90°
西经
5.5~7.9
5 2.0
2.5
有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波
8.0~10.7
6 3.0
4.0
大树枝摇动，举伞困难
10.8~13.8
7 4.0
5.5
全树摇动，迎风步行感觉不便
13.9~17.1
8 5.5
7.5
树枝折毁，人向前行，感觉阻力甚大
17.2~20.7
9 7.0 10.0
建筑物有小损，烟囱顶部及平屋摇动