建筑环境学-建筑外环境课件
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建筑环境学-建筑外环境
太阳高度角 sin = cos cos h cosδ+ sin sinδ 太阳方位角 sinA = cosδsin h /cos
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
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
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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
❖ 终日阴影：由于其他建筑物的遮挡，有 的地方在一天当中都无日照的现象。
❖ 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；
❖ 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；
清华大学建筑环境学第2章建筑外环境
大气压力
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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
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境
大气压力变化
•平均气压随纬度分布
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• 气压日变化（2‰）
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境
第一节 地球绕日运动的规律
B 某地的真太阳时T
•经度
•太阳与地球距离 变化造成的偏差
•90W
•北京时间
•90 E
•时区当地 标准时
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B 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?
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境
B 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℃。
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境
地层温度
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•恒温层温度
清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境
地层温度
B 未考虑地热的影响，可以采用付立叶导热微 分方程来求地层在周期温度作用下的温度场。 假定地壳是一个半无限大的物体，有：
我国降水基本集中在夏季，长江流域在夏初有“梅雨” 降雪集中在北纬35°以北
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清华大学建筑环境学第2章建筑外环 境
•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
清华大学建筑环境学第2章_建筑外环境2
17
设置水景对热岛强度的影响
18
建筑布局与日照
日照的作用
冬季采暖：充分利用太阳能 自然采光需要：适当的散射辐射 心理需要：冬日室内光斑对人的心理有积极作用
影响因素
纬度：决定太阳高度角和日射强度 建筑布局：决定遮挡情况
目标
冬天尽量多：但太阳高度角低易被遮挡 夏天尽量少：但太阳高度角高不易被遮挡
1983年1月26～27日
1982年7月
8
广州市的城市热岛
9
城市热岛的成因
自然条件
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
云量：市区内云量大于郊区 太阳辐射：市内大气透明度低 下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性：地面材
料、植被、水体的设置
人为影响：“人为热”
交通、家用电器、炊事产热 空调采暖产热
广州23°08ˊ1.06 0.99 0.95 0.890.920.97 0.5～0.7
26
第五节 我国气候分区特点
两个分区标准
“民用建筑设计规范”（GB50176－93） 的五个建筑热工设计分区
建筑热工区划标准（GB50176－93）的七 个建筑气候区划分区
27
建筑热工设计分区
严寒地区 寒冷地区
小 北
区 风 场
建筑的布局对小区风环境有
重要的影响。北京，在北风 来流 7.6 m/s时，局部 1.5 m 高处出现 10 m/s 的高风速
1
风场的3-D图：1.5m高处
北
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
3
合理的 小区风场 北
建筑布局
北
风场模拟
4
城市热岛
设置水景对热岛强度的影响
18
建筑布局与日照
日照的作用
冬季采暖：充分利用太阳能 自然采光需要：适当的散射辐射 心理需要：冬日室内光斑对人的心理有积极作用
影响因素
纬度：决定太阳高度角和日射强度 建筑布局：决定遮挡情况
目标
冬天尽量多：但太阳高度角低易被遮挡 夏天尽量少：但太阳高度角高不易被遮挡
1983年1月26～27日
1982年7月
8
广州市的城市热岛
9
城市热岛的成因
自然条件
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
云量：市区内云量大于郊区 太阳辐射：市内大气透明度低 下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性：地面材
料、植被、水体的设置
人为影响：“人为热”
交通、家用电器、炊事产热 空调采暖产热
广州23°08ˊ1.06 0.99 0.95 0.890.920.97 0.5～0.7
26
第五节 我国气候分区特点
两个分区标准
“民用建筑设计规范”（GB50176－93） 的五个建筑热工设计分区
建筑热工区划标准（GB50176－93）的七 个建筑气候区划分区
27
建筑热工设计分区
严寒地区 寒冷地区
小 北
区 风 场
建筑的布局对小区风环境有
重要的影响。北京，在北风 来流 7.6 m/s时，局部 1.5 m 高处出现 10 m/s 的高风速
1
风场的3-D图：1.5m高处
北
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
3
合理的 小区风场 北
建筑布局
北
风场模拟
4
城市热岛
《建筑环境学》课件
来建筑环境发展需要解决的难题。
提高公众对建筑环境学的认识与参与
要点一
重要性
要点二
措施
建筑环境是人类生存和发展的重要基础，提高公众对建筑 环境学的认识与参与，有助于推动建筑环境设计的科学化 和民主化，促进人与自然的和谐共生。
政府和社会各界应加强宣传教育，提高公众对建筑环境学 的认识；同时，鼓励公众参与建筑环境设计和评价，发挥 社会监督作用，推动建筑环境设计的科学化和民主化。
详细描述
公共建筑如图书馆、博物馆、医院等，需要综合考虑建筑物的功能、空间布局、 采光、通风等因素，以满足不同人群的需求。同时，公共建筑的建筑环境学应用 还需要注重节能、环保和可持续发展，以实现绿色建筑的目标。
居住建筑的建筑环境学应用
总结词
居住建筑是人们生活的重要场所，其建筑环境学应用对于提高居民的生活质量 和健康水平具有重要作用。
THANKS
感谢观看
发展
现代建筑环境学的发展趋势是多元化 、智能化、绿色化，未来将更加注重 生态、健康、智能等方面的研究与应 用。
02
建筑环境学的核心概念
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
建筑环境与人类健康
建筑环境对人类健康的影响
建筑环境对人类健康的影响是多方面的，包括空气质量、 温度、湿度、光照等因素，这些因素对人体的生理和心理 状态都有显著影响。
06
案例研究与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
国内外优秀建筑环境设计案例分析
国内优秀案例
北京奥运会主体育场鸟巢、上海中心大厦、 苏州博物馆等。这些案例在建筑环境设计方 面具有创新性和实用性，充分体现了建筑与 环境的和谐共生。
提高公众对建筑环境学的认识与参与
要点一
重要性
要点二
措施
建筑环境是人类生存和发展的重要基础，提高公众对建筑 环境学的认识与参与，有助于推动建筑环境设计的科学化 和民主化，促进人与自然的和谐共生。
政府和社会各界应加强宣传教育，提高公众对建筑环境学 的认识；同时，鼓励公众参与建筑环境设计和评价，发挥 社会监督作用，推动建筑环境设计的科学化和民主化。
详细描述
公共建筑如图书馆、博物馆、医院等，需要综合考虑建筑物的功能、空间布局、 采光、通风等因素，以满足不同人群的需求。同时，公共建筑的建筑环境学应用 还需要注重节能、环保和可持续发展，以实现绿色建筑的目标。
居住建筑的建筑环境学应用
总结词
居住建筑是人们生活的重要场所，其建筑环境学应用对于提高居民的生活质量 和健康水平具有重要作用。
THANKS
感谢观看
发展
现代建筑环境学的发展趋势是多元化 、智能化、绿色化，未来将更加注重 生态、健康、智能等方面的研究与应 用。
02
建筑环境学的核心概念
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
建筑环境与人类健康
建筑环境对人类健康的影响
建筑环境对人类健康的影响是多方面的，包括空气质量、 温度、湿度、光照等因素，这些因素对人体的生理和心理 状态都有显著影响。
06
案例研究与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
国内外优秀建筑环境设计案例分析
国内优秀案例
北京奥运会主体育场鸟巢、上海中心大厦、 苏州博物馆等。这些案例在建筑环境设计方 面具有创新性和实用性，充分体现了建筑与 环境的和谐共生。
建筑外环境
第二章
建筑外环境
为什么要考虑建筑外环境?
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 了解室外环境以控制室内环境
气候与天气是两个不同的概念
天气是指该地区时刻变化的冷、热、干、湿、风、雨 等大气状况 气候是指某地区平均的大气状况，是该地区多年天气 状况的统计结果。 与建筑密切相关的气候要素包括：
0°
+23.5° 23.5° 0°
太阳的位置通常用两个角度来表示
太阳高度角—太阳方向与水平面的夹角 太阳方位角—太阳方向的水平投影偏离南向的角度
太阳高度角
太阳方位角
第二节 太阳辐射
1.太阳常数与太阳辐射的电磁波 2.大气层对太阳辐射的吸收 3.在建筑中日照的作用与效果
1.太阳常数与太阳辐射的电磁波
太阳高度角
海拔(米) 北京 31.2; 上海 4.5; 西安 396.9; 西宁 2261.2 拉萨 3658; 日喀则 3836
太阳方位角
大气质量：
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
1.大气压力
7 6 5
玛多 拉萨
兰州 太原 北京
4 3 2 1 0 -1 40 50 60
格尔木
昆明
70
80
90
100 110
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
建筑外环境
为什么要考虑建筑外环境?
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 了解室外环境以控制室内环境
气候与天气是两个不同的概念
天气是指该地区时刻变化的冷、热、干、湿、风、雨 等大气状况 气候是指某地区平均的大气状况，是该地区多年天气 状况的统计结果。 与建筑密切相关的气候要素包括：
0°
+23.5° 23.5° 0°
太阳的位置通常用两个角度来表示
太阳高度角—太阳方向与水平面的夹角 太阳方位角—太阳方向的水平投影偏离南向的角度
太阳高度角
太阳方位角
第二节 太阳辐射
1.太阳常数与太阳辐射的电磁波 2.大气层对太阳辐射的吸收 3.在建筑中日照的作用与效果
1.太阳常数与太阳辐射的电磁波
太阳高度角
海拔(米) 北京 31.2; 上海 4.5; 西安 396.9; 西宁 2261.2 拉萨 3658; 日喀则 3836
太阳方位角
大气质量：
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
1.大气压力
7 6 5
玛多 拉萨
兰州 太原 北京
4 3 2 1 0 -1 40 50 60
格尔木
昆明
70
80
90
100 110
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
建筑环境学-建筑外环境培训课件(ppt 55页)
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
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
温度 (℃ )
4 1.0
1.5
5 2.0
2.5
6 3.0
4.0
ÄÜ ´µ Æð µØ Ãæ »Ò ³¾ ºÍ Ö½ ÕÅ £¬ Ê÷µÄ С Ö¦ Ò¡ ¶¯ ÓÐ Ò¶ µÄ С Ê÷¡Ò ° Ú £¬ ÄÚ Â½ µÄ Ë® Ãæ ÓРС ²¨
´ó Ê÷¦Ö Ò¡ ¶¯ £¬ ¾Ù É¡ À§ÄÑ
7 4.0 8 5.5 9 7.0 10 9.0
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
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
正常的温度梯度：地表热，高空冷
36
空气温度的局部效应
受地面反射率、夜间辐射、气流、遮阳等影响，离
建筑物越远，温度越低
37
空气温度的局部效应
霜洞效应：洼地冷空气聚集造成气温低于地
面上的空气温度
38
有效天空温度
大气层吸收10％以上的太阳辐射和来自地面
的反射辐射，并向地面进行长波辐射（5～ 8m及13m以上）
建筑环境学-第2章外环境
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。
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
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。
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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
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建筑外部环境设计PPT课件
美国建筑师凯文.林奇及其《城市意象》中将环 境意象分成五种实质的重要类型：通道、边缘、地 域、节点、地上标志，这五种对空间的感觉，决定 了一个地方的自明性与方向性，当然也描述出环境 给与人的重要意象。
当环境能够被大多数人更清楚的描述时，空间混 乱或不明的状况便会降低，人们处在那个环境时存 在的感受便会提高，否则便会给予人们失落感的恐 惧，这是来自于动态的有机体想要在环境中确定方 向的需求。
公共广场空间
2020/2/24
5
1st
公共广场空间
公共广场空间
外部空间分类
半公共空间
半公共空间
2020/2/24
61st校园外部空源自分类校园外部空间分类(1)根据存在方式区分: 自然存在的空间形态,如山地、湖泊、林带、湿地等。 人工创造的空间形态,如广场、道路、运动场地、绿地、水体等。 (2)根据功能性质区分: 校园交通功能空间:校园入口、车行、步行道路等通行空间。 校园驻留功能空间:室外广场、观赏水面、运动场地、绿地等记录人们日常 活动的空间。 (3)根据在校园总体结构中的地位区分: 校园级—校园中心广场、自然公共绿地等具有公共活动性质的外部空间 组团级—学院之间的广场、绿地等从属于建筑实体的校园外部空间 建筑级—庭院、建筑出入口等由建筑单体围合而成的,建筑与外部空间之 间的过渡
2020/2/24
3
1st
外部空间定义
建筑理论家芦原义信在《外部空间设计》说： ——空间基本上是由一个物体同感觉它的人之间产 生的相互关系所形成。 ——建筑空间根据常识来说是由地板、墙壁、天花 板三要素所限定的。 ——外部空间是从在自然当中限定自然开始的。外 部空间是从自然当中由框框所划定的空间，与无 限伸展的自然是有不同的。外部空间是由人创造 的有目的的外部环境，是比自然更有意义的空间。
当环境能够被大多数人更清楚的描述时，空间混 乱或不明的状况便会降低，人们处在那个环境时存 在的感受便会提高，否则便会给予人们失落感的恐 惧，这是来自于动态的有机体想要在环境中确定方 向的需求。
公共广场空间
2020/2/24
5
1st
公共广场空间
公共广场空间
外部空间分类
半公共空间
半公共空间
2020/2/24
61st校园外部空源自分类校园外部空间分类(1)根据存在方式区分: 自然存在的空间形态,如山地、湖泊、林带、湿地等。 人工创造的空间形态,如广场、道路、运动场地、绿地、水体等。 (2)根据功能性质区分: 校园交通功能空间:校园入口、车行、步行道路等通行空间。 校园驻留功能空间:室外广场、观赏水面、运动场地、绿地等记录人们日常 活动的空间。 (3)根据在校园总体结构中的地位区分: 校园级—校园中心广场、自然公共绿地等具有公共活动性质的外部空间 组团级—学院之间的广场、绿地等从属于建筑实体的校园外部空间 建筑级—庭院、建筑出入口等由建筑单体围合而成的,建筑与外部空间之 间的过渡
2020/2/24
3
1st
外部空间定义
建筑理论家芦原义信在《外部空间设计》说： ——空间基本上是由一个物体同感觉它的人之间产 生的相互关系所形成。 ——建筑空间根据常识来说是由地板、墙壁、天花 板三要素所限定的。 ——外部空间是从在自然当中限定自然开始的。外 部空间是从自然当中由框框所划定的空间，与无 限伸展的自然是有不同的。外部空间是由人创造 的有目的的外部环境，是比自然更有意义的空间。
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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