建筑物理 热工学 第2章 建筑室内外热环境分析
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达到12.7C；而山东省的青岛市，夏季计算日 较差只有3.5C。我国多数地区的夏季计算日较 差在5～10C的范围内。
2.1.3 空气湿度
空气湿度是指空气中水蒸气的含量。这些 水蒸气来源于江河湖海的水面、植物及其他水 体的水面蒸发，一般以绝对湿度和相对湿度来 表示。
一天中绝对湿度比较稳定，而相对湿度有 较大的变化。有时即使绝对湿度接近于基本不 变，相对湿度的变化范围也可以很大，这是由 于气温的日变化引起的。
To——标准时间，时 Tm——地方太阳时，时 Lo——标准时间子午圈的经度 Lm——某地子午圈的经度 4(Lo-Lm)——时差，分
求广州（东经113°19'）和乌 鲁木齐（东经87°37'）的地方太阳 时12时分别相当于北京标准时几时 几分？
答案：12时27分 14时10分
时角
15(t 12)
日出、日落的时刻和方位角：
cos tan tan
cos
As
sin cos
正午的太阳高度角：
hs 90
求广州（北纬23°08'）和北京 （北纬40°）夏至日正午时的太阳 高度角
答案：89°41′ 73°33′
纬度提高，太阳高 度角如何变化？
冬季和夏季相比太 阳高度角如何变化？
影响地面附近气温的主要因素
• 太阳直射辐射 • 大气的对流作用 • 地面覆盖面（下垫面）
气温有明显的年变化和日变化特征
对处于北半球的我国来说，年最高气温出现 在7月（大陆地区）或8月（沿海或岛屿），而年 最低气温出现在1月或2月。一年内最热月与最冷 月的平均气温差叫做气温的年较差。我国各地气 温的年较差自南到北、自沿海到内陆逐渐增大。 华南和云贵高原约为10～20℃，长江流域增加到 20～30℃，华北和东北南部约为30～40℃，东北 的北部与西北部则超出了40℃。
第二章 建筑室内外热环境分析
• §2.1 • §2.2 • §2.3
区
建筑室外热环境 建筑室内热环境与热舒适 建筑气候区划与建筑热工设计分
§2.1 建筑室外热环境
• 2.1.1 日照基本知识 • 2.1.2 太阳辐射基本知识 • 2.1.3 空气温度 • 2.1.4 空气湿度 • 2.1.5 风 • 2.1.6 降水
• 太阳辐射透过大气层时，大气会进行选择性的反射、散射 和吸收。
• 其中一部分辐射被云层反射到宇宙空间，一部分短波辐 射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。
• 太阳光谱中的X射线和其它一些超短波射线在通过电离 层时，会被氧、氮及其它大气成分强烈吸收，大部分紫 外线被大气中的臭氧所吸收，大部分的长波红外线则被 大气层中的二氧化碳和水蒸气等温室气体所吸收。
太阳辐射的衡量指标
太阳辐射照度：单位时间、单位面积内接受的太
阳辐射能量。单位：W/m2。
日照时数：一天当中地面上接受太阳辐射的时间。 可照时数：晴朗天气时一天当中地面上接受太阳
辐射的时间。
日照百分率：实际日照时数与可照时数的比值。
2.1.2 空气温度
空气温度（气温）：近郊气象台 Fra Baidu bibliotek距地面1.5m高处的空气温度。
• 因此到达地面的太阳辐射能主要是可见光和近红外线部分， 即波长为0.4~2.5m部分的射线，此时太阳光谱发生变化， 辐射能量大大降低。
太 阳 波 谱
大气对太阳辐射的削弱程度还取决于射 线在大气中的射程长短及大气质量。
到达地面的太阳总辐射
太阳总辐射 太阳 大气 大气 直射辐射 散射辐射长波辐射
（4）任何一天当中，上、下午太阳的位置对称于正午。
太阳高度角hs的计算公式：
sin hs sin sin cos cos cos
φ——地理纬度，（°）； δ——太阳赤纬角， （°） ； Ω——时角， （°） 。
太阳方位角As的计算公式：
cos
As
sin hs sin sin cos hs cos
δ——太阳赤纬角，（°） J——从1月1日算起的天数，d
主要节气的太阳赤纬角δ值
地方(平均）太阳时
以太阳通过 当地子午线的时 间为正午12时来 计算的一种时间。
标准时
在一定经度范围内统一按该范围内的某 一条子午线的地方太阳时为计时标准的时间。
地方太阳时与标准时的换算
To Tm 4(Lo Lm )
2.1.1 日照基本知识
• 赤纬角 • 地方时 • 标准时 • 时角 • 太阳高度角 • 太阳方位角
地球绕太阳运行的规律
赤纬角
地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平 面的夹角。赤纬角从赤道面算起，向北为正， 向南为负，显然，-23.5≤δ≤23.5。
23.4512sin(J 81) 1.02222
地平面子午线（南向）的夹角。
Z
2
1
3
N
W
hs3 hs2
hs1
E
As3>0
As1<0
S （1）任何一个地区，在日出、日落时，太阳高度角均为0；
（2）一天中，正午时的太阳高度角最大，此时太阳位于正 南或正北；
（3）太阳方位角以正南为0，顺时针为正，表示太阳位于 下午的范围；逆时针为负，表示太阳位于上午的范围；
气温日变化中有一个最高值和最低值。最 高值通常出现在下午二时左右，而不是正午太 阳高度角最大的时刻；最低气温一般出现在日 出前后，而不是在午夜。这是由于空气与地面 间因辐射换热而增温或降温，都需要经历一段 时间。一日内气温的最高值和最低值之差称为 气温的日较差。由于海陆分布与地形起伏的影 响，我国各地气温的日较差一般从东南向西北 递增。例如，青海省的玉树，夏季计算日较差
Ω——地方太阳时对应的时角（°），正午为0， 上、下午对称，上午为负，下午为正； t——地方太阳时，h。
太阳的位置
地球上某一点所看到的太阳方向，称为太阳位置。 太阳位置常用两个角度来表示，即太阳高度角hs 和 太阳方位角As。
太阳高度角hs是指太阳光线与地平面间的夹角。 太阳方位角As为太阳光线在地平面上的投影与
2.1.2 太阳辐射基本知识
太阳是一个直径相当于 地球110倍的高温气团，其 表面温度约为6000K左右， 内部温度则高达2×107K。
太阳表面不断以电磁辐 射形式向宇宙空间发射出巨 大的能量，其辐射波长范围 从波长为10-4 m的γ射线到 波长达105m的无线电波。其 中波长在0.2～3 m范围内 的能量占全部辐射能量的 98%。
2.1.3 空气湿度
空气湿度是指空气中水蒸气的含量。这些 水蒸气来源于江河湖海的水面、植物及其他水 体的水面蒸发，一般以绝对湿度和相对湿度来 表示。
一天中绝对湿度比较稳定，而相对湿度有 较大的变化。有时即使绝对湿度接近于基本不 变，相对湿度的变化范围也可以很大，这是由 于气温的日变化引起的。
To——标准时间，时 Tm——地方太阳时，时 Lo——标准时间子午圈的经度 Lm——某地子午圈的经度 4(Lo-Lm)——时差，分
求广州（东经113°19'）和乌 鲁木齐（东经87°37'）的地方太阳 时12时分别相当于北京标准时几时 几分？
答案：12时27分 14时10分
时角
15(t 12)
日出、日落的时刻和方位角：
cos tan tan
cos
As
sin cos
正午的太阳高度角：
hs 90
求广州（北纬23°08'）和北京 （北纬40°）夏至日正午时的太阳 高度角
答案：89°41′ 73°33′
纬度提高，太阳高 度角如何变化？
冬季和夏季相比太 阳高度角如何变化？
影响地面附近气温的主要因素
• 太阳直射辐射 • 大气的对流作用 • 地面覆盖面（下垫面）
气温有明显的年变化和日变化特征
对处于北半球的我国来说，年最高气温出现 在7月（大陆地区）或8月（沿海或岛屿），而年 最低气温出现在1月或2月。一年内最热月与最冷 月的平均气温差叫做气温的年较差。我国各地气 温的年较差自南到北、自沿海到内陆逐渐增大。 华南和云贵高原约为10～20℃，长江流域增加到 20～30℃，华北和东北南部约为30～40℃，东北 的北部与西北部则超出了40℃。
第二章 建筑室内外热环境分析
• §2.1 • §2.2 • §2.3
区
建筑室外热环境 建筑室内热环境与热舒适 建筑气候区划与建筑热工设计分
§2.1 建筑室外热环境
• 2.1.1 日照基本知识 • 2.1.2 太阳辐射基本知识 • 2.1.3 空气温度 • 2.1.4 空气湿度 • 2.1.5 风 • 2.1.6 降水
• 太阳辐射透过大气层时，大气会进行选择性的反射、散射 和吸收。
• 其中一部分辐射被云层反射到宇宙空间，一部分短波辐 射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。
• 太阳光谱中的X射线和其它一些超短波射线在通过电离 层时，会被氧、氮及其它大气成分强烈吸收，大部分紫 外线被大气中的臭氧所吸收，大部分的长波红外线则被 大气层中的二氧化碳和水蒸气等温室气体所吸收。
太阳辐射的衡量指标
太阳辐射照度：单位时间、单位面积内接受的太
阳辐射能量。单位：W/m2。
日照时数：一天当中地面上接受太阳辐射的时间。 可照时数：晴朗天气时一天当中地面上接受太阳
辐射的时间。
日照百分率：实际日照时数与可照时数的比值。
2.1.2 空气温度
空气温度（气温）：近郊气象台 Fra Baidu bibliotek距地面1.5m高处的空气温度。
• 因此到达地面的太阳辐射能主要是可见光和近红外线部分， 即波长为0.4~2.5m部分的射线，此时太阳光谱发生变化， 辐射能量大大降低。
太 阳 波 谱
大气对太阳辐射的削弱程度还取决于射 线在大气中的射程长短及大气质量。
到达地面的太阳总辐射
太阳总辐射 太阳 大气 大气 直射辐射 散射辐射长波辐射
（4）任何一天当中，上、下午太阳的位置对称于正午。
太阳高度角hs的计算公式：
sin hs sin sin cos cos cos
φ——地理纬度，（°）； δ——太阳赤纬角， （°） ； Ω——时角， （°） 。
太阳方位角As的计算公式：
cos
As
sin hs sin sin cos hs cos
δ——太阳赤纬角，（°） J——从1月1日算起的天数，d
主要节气的太阳赤纬角δ值
地方(平均）太阳时
以太阳通过 当地子午线的时 间为正午12时来 计算的一种时间。
标准时
在一定经度范围内统一按该范围内的某 一条子午线的地方太阳时为计时标准的时间。
地方太阳时与标准时的换算
To Tm 4(Lo Lm )
2.1.1 日照基本知识
• 赤纬角 • 地方时 • 标准时 • 时角 • 太阳高度角 • 太阳方位角
地球绕太阳运行的规律
赤纬角
地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平 面的夹角。赤纬角从赤道面算起，向北为正， 向南为负，显然，-23.5≤δ≤23.5。
23.4512sin(J 81) 1.02222
地平面子午线（南向）的夹角。
Z
2
1
3
N
W
hs3 hs2
hs1
E
As3>0
As1<0
S （1）任何一个地区，在日出、日落时，太阳高度角均为0；
（2）一天中，正午时的太阳高度角最大，此时太阳位于正 南或正北；
（3）太阳方位角以正南为0，顺时针为正，表示太阳位于 下午的范围；逆时针为负，表示太阳位于上午的范围；
气温日变化中有一个最高值和最低值。最 高值通常出现在下午二时左右，而不是正午太 阳高度角最大的时刻；最低气温一般出现在日 出前后，而不是在午夜。这是由于空气与地面 间因辐射换热而增温或降温，都需要经历一段 时间。一日内气温的最高值和最低值之差称为 气温的日较差。由于海陆分布与地形起伏的影 响，我国各地气温的日较差一般从东南向西北 递增。例如，青海省的玉树，夏季计算日较差
Ω——地方太阳时对应的时角（°），正午为0， 上、下午对称，上午为负，下午为正； t——地方太阳时，h。
太阳的位置
地球上某一点所看到的太阳方向，称为太阳位置。 太阳位置常用两个角度来表示，即太阳高度角hs 和 太阳方位角As。
太阳高度角hs是指太阳光线与地平面间的夹角。 太阳方位角As为太阳光线在地平面上的投影与
2.1.2 太阳辐射基本知识
太阳是一个直径相当于 地球110倍的高温气团，其 表面温度约为6000K左右， 内部温度则高达2×107K。
太阳表面不断以电磁辐 射形式向宇宙空间发射出巨 大的能量，其辐射波长范围 从波长为10-4 m的γ射线到 波长达105m的无线电波。其 中波长在0.2～3 m范围内 的能量占全部辐射能量的 98%。