清华大学建筑环境学第2章建筑外环境2
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清华大学建筑环境学第2 章建筑外环境2
2020/11/8
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
风场的3-D图：1.5m高处
•北
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
合理建筑布局对小区风场的改善
•夏季主导风向 •南风
•北风 •冬季主导风向
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
合理的 小区风场 •北
料、植被、水体的设置
B 人为影响：“人为热”
J 交通、家用电器、炊事产热 J 空调采暖产热
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛的成因
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛的成因：下垫面的影响
•不同下垫面的地表面温度
•反射
•反射
•漫反射 •漫反射
•蒸发
•下垫面对气温的影响
•反射
•漫反射
B 建筑布局
•北
•风场模拟
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛
B 热岛强度：热岛中心气温减去同时间同高度 （距地1.5 m高处）附近远郊的气温的差值。 单位：℃
清华大学建筑环境学第2章建ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ外环 境2
城市热岛强度△T的特征：
B 城市规模越大，人口越多，热岛现象越强； B 因地理纬度不同热岛强度有所不同
•14:00
•建筑的互遮挡 冬至日的情况
•15:00
•16:00
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
永久日影
红线区内为永久日影 区，终年没有日照
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
日照的作用
B 日照过少导致人体产生的褪黑色素增加， 引起精神忧郁
B 紫外线
J 杀菌，促进合成维生素D J 导致皮肤癌
•2.1/1.6℃ •1.7/0.8℃
•S2区 •2/1.7℃
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
北京某新建小区的热岛模拟
B S2区临马路，S3区绿化好，老区建筑布局不通风
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
设置水景对热岛强度的影响
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
建筑布局与日照
B 日照的作用
•1983年1月26～27日
•1982年7月
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
广州市的城市热岛
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛的成因
B 自然条件
J 市内风速、对天空长波辐射：建筑布局影响对 天空角系数和风场
J 云量：市区内云量大于郊区 J 太阳辐射：市内大气透明度低 J 下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性：地面材
J 高、中纬度区：冬强、夏弱。 J 北京：71年1月 △T=1.8℃；7月△T = 0.8℃ J 上海：55年11月△T=2.4℃；5月△T = 0.1℃
B 白天弱，夜间强；晴天无风△T强，阴天风大△T弱 B 风速大，△T 弱；风速小，△T 强
J 热岛临界风速——城市风速大到一定数值，城郊气温差别消 失，此时风速为热岛临界风速
J 冬季采暖：充分利用太阳能 J 自然采光需要：适当的散射辐射 J 心理需要：冬日室内光斑对人的心理有积极作用
B 影响因素
J 纬度：决定太阳高度角和日射强度 J 建筑布局：决定遮挡情况
B 目标
J 冬天尽量多：但太阳高度角低易被遮挡 J 夏天尽量少：但太阳高度角高不易被遮挡
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
•太阳辐射造成 的空气温升
•夜间对天空长波辐 射造成的空气温降
•
B 改进CTTC模型：Elnahas和Williamson
•
•
•市区
•气象站
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
北京某新建小区的热岛模拟
日平均热岛强度/白天热岛强度
•1.8/1.1℃
•1.4/0.5℃
•老区 2/1.6℃
•S3区 •1.6/0.9℃
•U=3.41gm-11.6
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
伦敦的城 市热岛
B 伦敦地区冬 季月均热岛强 度达到6.7℃ （12 F）
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
北京的城市热岛
B 北京80年代初城市热岛强度为夏季1.5℃，冬季5℃。 家用空调的普及和车辆的剧增必然导致近年夏季热岛 强度增加。
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛与CTTC模型
建筑群热时间常数Cluster Thermal Time Constant
B 以色列H. Swaid and M. E. Hoffman提出， 对建筑采 取了二维简化，将建筑群简化成为周期性起伏的“城 市峡谷”
空气团 的温度
•基准(背景)温度
•蒸发
•砖石地面
•草
•裸露的土地
•不同下地垫面的反射和吸清收华比大学建筑环境学第2章建筑外环
境2
局部热岛效应
• 某体育中心原 设计方案，建筑外 表面的大屏幕设置 导致局部热岛强度 达4℃。
•来流风向
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛与逆温层
B 由于自然对流的作用，在地面以上一定高度内形成 了一个温度随高度上升的稳定的“逆温层”，使污染 物处于低温区域，妨碍了污染物向上部的扩散，加剧 了城市的污染程度。“逆温层”的影响范围与热岛强 度有关，在大城市可达500m高，小城市约为50m。
第五节 我国气候分区特点
B 两个分区标准
J “民用建筑设计规范”（GB50176－93） 的五个建筑热工设计分区
建筑布局与日照
B 日影
J 终日日影：一天中都没有日照 J 永久日影：终年没有日照
B 建筑布局与日照
J 建筑的互遮挡：不同建筑物相互遮挡 J 建筑的自遮挡：建筑物一部分被另一部
分遮挡
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
•8:00
•8:00
•9:00
•10:00
•11:00
•北 •12:00
•终日日影•1区3:00
B 可见光
J 获得照明
B 红外线
J 带来辐射热能
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
有关日照的规范与标准
日照间距为了得到充分的日照，南北方 向相邻的楼间距不得低于一定限值 适用 于南北行列式排列的板式建筑
•冬至日
清华•大北学京建筑39环5境7学 第2章建筑外环
境2
城市居住区规划设计规范规定
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、
建筑气候 VII气候区
区划
大城市
中小城 市
Ⅳ气候区
大城市
中小城 市
Ⅴ、Ⅵ 气候区
日照标准 日
大寒日
冬至日
日照时数
(h)
≥2
≥3
≥1
有效日照 时间带(h)
8～16
9～15
日照时间 计算起点
底层窗台面
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
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
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
2020/11/8
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
风场的3-D图：1.5m高处
•北
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
合理建筑布局对小区风场的改善
•夏季主导风向 •南风
•北风 •冬季主导风向
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
合理的 小区风场 •北
料、植被、水体的设置
B 人为影响：“人为热”
J 交通、家用电器、炊事产热 J 空调采暖产热
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛的成因
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛的成因：下垫面的影响
•不同下垫面的地表面温度
•反射
•反射
•漫反射 •漫反射
•蒸发
•下垫面对气温的影响
•反射
•漫反射
B 建筑布局
•北
•风场模拟
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛
B 热岛强度：热岛中心气温减去同时间同高度 （距地1.5 m高处）附近远郊的气温的差值。 单位：℃
清华大学建筑环境学第2章建ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ外环 境2
城市热岛强度△T的特征：
B 城市规模越大，人口越多，热岛现象越强； B 因地理纬度不同热岛强度有所不同
•14:00
•建筑的互遮挡 冬至日的情况
•15:00
•16:00
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
永久日影
红线区内为永久日影 区，终年没有日照
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
日照的作用
B 日照过少导致人体产生的褪黑色素增加， 引起精神忧郁
B 紫外线
J 杀菌，促进合成维生素D J 导致皮肤癌
•2.1/1.6℃ •1.7/0.8℃
•S2区 •2/1.7℃
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
北京某新建小区的热岛模拟
B S2区临马路，S3区绿化好，老区建筑布局不通风
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
设置水景对热岛强度的影响
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
建筑布局与日照
B 日照的作用
•1983年1月26～27日
•1982年7月
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
广州市的城市热岛
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛的成因
B 自然条件
J 市内风速、对天空长波辐射：建筑布局影响对 天空角系数和风场
J 云量：市区内云量大于郊区 J 太阳辐射：市内大气透明度低 J 下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性：地面材
J 高、中纬度区：冬强、夏弱。 J 北京：71年1月 △T=1.8℃；7月△T = 0.8℃ J 上海：55年11月△T=2.4℃；5月△T = 0.1℃
B 白天弱，夜间强；晴天无风△T强，阴天风大△T弱 B 风速大，△T 弱；风速小，△T 强
J 热岛临界风速——城市风速大到一定数值，城郊气温差别消 失，此时风速为热岛临界风速
J 冬季采暖：充分利用太阳能 J 自然采光需要：适当的散射辐射 J 心理需要：冬日室内光斑对人的心理有积极作用
B 影响因素
J 纬度：决定太阳高度角和日射强度 J 建筑布局：决定遮挡情况
B 目标
J 冬天尽量多：但太阳高度角低易被遮挡 J 夏天尽量少：但太阳高度角高不易被遮挡
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
•太阳辐射造成 的空气温升
•夜间对天空长波辐 射造成的空气温降
•
B 改进CTTC模型：Elnahas和Williamson
•
•
•市区
•气象站
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
北京某新建小区的热岛模拟
日平均热岛强度/白天热岛强度
•1.8/1.1℃
•1.4/0.5℃
•老区 2/1.6℃
•S3区 •1.6/0.9℃
•U=3.41gm-11.6
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
伦敦的城 市热岛
B 伦敦地区冬 季月均热岛强 度达到6.7℃ （12 F）
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
北京的城市热岛
B 北京80年代初城市热岛强度为夏季1.5℃，冬季5℃。 家用空调的普及和车辆的剧增必然导致近年夏季热岛 强度增加。
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛与CTTC模型
建筑群热时间常数Cluster Thermal Time Constant
B 以色列H. Swaid and M. E. Hoffman提出， 对建筑采 取了二维简化，将建筑群简化成为周期性起伏的“城 市峡谷”
空气团 的温度
•基准(背景)温度
•蒸发
•砖石地面
•草
•裸露的土地
•不同下地垫面的反射和吸清收华比大学建筑环境学第2章建筑外环
境2
局部热岛效应
• 某体育中心原 设计方案，建筑外 表面的大屏幕设置 导致局部热岛强度 达4℃。
•来流风向
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
城市热岛与逆温层
B 由于自然对流的作用，在地面以上一定高度内形成 了一个温度随高度上升的稳定的“逆温层”，使污染 物处于低温区域，妨碍了污染物向上部的扩散，加剧 了城市的污染程度。“逆温层”的影响范围与热岛强 度有关，在大城市可达500m高，小城市约为50m。
第五节 我国气候分区特点
B 两个分区标准
J “民用建筑设计规范”（GB50176－93） 的五个建筑热工设计分区
建筑布局与日照
B 日影
J 终日日影：一天中都没有日照 J 永久日影：终年没有日照
B 建筑布局与日照
J 建筑的互遮挡：不同建筑物相互遮挡 J 建筑的自遮挡：建筑物一部分被另一部
分遮挡
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
•8:00
•8:00
•9:00
•10:00
•11:00
•北 •12:00
•终日日影•1区3:00
B 可见光
J 获得照明
B 红外线
J 带来辐射热能
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
有关日照的规范与标准
日照间距为了得到充分的日照，南北方 向相邻的楼间距不得低于一定限值 适用 于南北行列式排列的板式建筑
•冬至日
清华•大北学京建筑39环5境7学 第2章建筑外环
境2
城市居住区规划设计规范规定
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、
建筑气候 VII气候区
区划
大城市
中小城 市
Ⅳ气候区
大城市
中小城 市
Ⅴ、Ⅵ 气候区
日照标准 日
大寒日
冬至日
日照时数
(h)
≥2
≥3
≥1
有效日照 时间带(h)
8～16
9～15
日照时间 计算起点
底层窗台面
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2
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
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境2