建筑环境学-建筑外环境课件
合集下载
相关主题
- 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)。
32 30 28 26 24 22 20 18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 时间 (小时 ) 34
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%
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
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
北京时间 90E
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?
5
第一节 地球绕日运动的规律
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
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
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
某地一年的风速频率分布玫瑰图
海陆风和山谷风
31
空气温度
主要指距地面1.5m高，背阴处的空气温度。 空气与地表面以导热、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。 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？
32
空气温度
日较差：一日内气温的最高值 和最低值之差。
年较差：一年内最冷月和最热 月的月平均气温差。
年平均温度：向高纬度地区每 移动 200~300 km 降低1℃。
年较差与纬度的关系
太阳辐射和日气温变化
33
空气温度的日变化
武汉九月初一天的气象数据 一天中最高气温一般出现在下午2~3时，最低气温 一般出现在凌晨4~5时
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
28
风玫瑰图
某地的风向频率分布
实线为全年，虚线为7月份
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
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
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
占地面 积36％
损失区 占地面积36％
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
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
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 时间 (小时 ) 34
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%
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
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
北京时间 90E
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?
5
第一节 地球绕日运动的规律
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
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
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
某地一年的风速频率分布玫瑰图
海陆风和山谷风
31
空气温度
主要指距地面1.5m高，背阴处的空气温度。 空气与地表面以导热、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。 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？
32
空气温度
日较差：一日内气温的最高值 和最低值之差。
年较差：一年内最冷月和最热 月的月平均气温差。
年平均温度：向高纬度地区每 移动 200~300 km 降低1℃。
年较差与纬度的关系
太阳辐射和日气温变化
33
空气温度的日变化
武汉九月初一天的气象数据 一天中最高气温一般出现在下午2~3时，最低气温 一般出现在凌晨4~5时
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
28
风玫瑰图
某地的风向频率分布
实线为全年，虚线为7月份
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
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
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
占地面 积36％
损失区 占地面积36％
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
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