热环境1——室外气候2013

太阳辐射
大气环流
太阳向宇宙空间 发射的电磁波和 粒子流。 是地球大气运动 的主要能量源泉
气候
地球下垫面
包围在地球外部的一层气体总称为大气或大气圈。大气圈以地球 的水陆表面为其下界，称为大气层的下垫面。它包括地形、地质 、土壤和植被等，是影响气候的重要因素之一。
室外气候的主要因素

建筑环境气候学：是研究建筑环境气候的规律性和建筑物如
降水：从大地蒸发出来的水汽进入大气层，经过凝结后又降到
地面上的液态或固态水分简称降水。
是指降落到地面的雨、雪、雹等融化后， 未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的 水层厚度，以mm为单位。
降水量
指单位时间内的降水量，等级 以24小时的总量（mm）表示。 小雨:<10mm，中雨:10~25mm， 大雨:25~50mm，暴雨:50~100mm。

太阳常数：
在地球与太阳平均距离处，垂直于入射光线的大气界面上单位面 积 上 的 热 辐 射 流 Io w/m2 ， 从 理 论 上 计 算 得 到 叫 天 文 太 阳 常 数 Io=1395.6w/m2;实测叫气象太阳常数Io=1256w/m2。
Io
基本概念1
日照与太阳辐射


太阳光谱：
1、太阳辐射是来自太阳的电 磁波辐射. 2、在地球表面上，太阳光谱 的波长范围约在0．28～3．0 微米之间。 3、太阳光谱可大致划分为三 个区段：紫外线（Uv）、可见 光、红外线（i r）

水蒸汽压力：主要随季节而变，通常夏季高于冬季。水蒸汽压力在竖向高度
上的递减量较气压的递减更快，因此，水蒸汽的浓度随着技海高度而降低。 水蒸汽压力最大的年变化发生在季风影响的区域内；这些季风从海洋上带来 了热的湿空气，又从内陆带来了干燥的空气。
太阳辐射 影 响 因 素
空气温度
地面性质 降水
空气流速
空气湿度的系列概念
求限制阳光的直射。
日照与太阳辐射



日照基本原理：
二、地球绕太阳运行的规律：
1、基本概念：自哥白尼以来，人们都知道地球绕太阳每年旋转一圈 并绕其地轴每24小时旋转一周，地轴与地球绕太阳公转的轨道平面并 非正交射



日照基本原理：
二、地球绕太阳运行的规律：
2、黄道面和四季：地球绕地轴自 转同时绕太阳公转，地球公转的 轨道平面称为黄道面。 由于地轴（即地球南北极联线） 是倾斜的，与黄道面成66°33’的 交角；而且在公转运行中，这个 交角和地轴的倾斜方向都是不变 的，这样就使太阳光线的直射范 围在南北纬23°27’之间作周期性 变动，从而形成一年中春、夏、 秋、冬四季的更替。



一、风的基本概念：
C.地方风:
由于地方性质不同,如水陆分布、地理起伏、地表状况不同，引起空气的 流动。海陆风、季风、山谷风、庭院风、巷道风等。
风、降水与湿度
风、降水与湿度
下垫面性质
随高度增加而增加 可用指数形式表示
风速随高度的变化
V=V0(Z/Z0)n
风、降水与湿度


二、风与城市设计：
地面受到强烈冷却，造成空气不流动，浓雾不散空气污染物质长期沉 积。
气温
地势影响
B
隆起的地形上部，气温受到 周围空气的调节，白天不易 升温，夜间不易降温，气温 日较差较小
纬度影响
从东南至西北逐渐增大
A 影响因素
C
下垫面性质
海洋上的气温日较差 比陆地上的小。不同 颜色、湿度的土壤、 植物覆盖等也有一定 的影响

大气透明度：衡量大气透明程度的标志，其值越接近1，大气越清澈， 太阳辐射被大气吸收的越少。
基本概念2
气温



一、气温的变化和室外计算温度
1、气温的日变化和年变化：
基本概念：气温日较差、气温年较差 影响因素：纬度影响、地势影响、下垫面性质影响、天气影响、季节 影响
气温


一、气温的变化和室外计算温度
光 环境
由光(照度水平和 分布、照明的形 式)与颜色（色调 、色饱和度、室 内颜色分布、颜 色显现）在室内 建立的同房间形 状有关的和室外 空间的生理和心 理环境。
声 环境
建筑空间环境 控制学的一门 分支. 它主要研究的 内容是室内厅 堂音质和环境 噪声控制.
热环境感知分析与改造设计
室内光环境与分析（结合光箱）



建筑气候区划和建筑热工设计分区


建筑气候区划的意义和分级
A.意义:概括出各地区的气候特点;适应不同气候条件;明确各地建筑
的基本要求;为建筑设计、城市规划和环境设计提供所需的气候参数, 以合理利用当地的气候资源,改善和提高城市与建筑环境质量,充分发 挥建设投资的经济效益和社会效益.
季节影响
各个地区变化多样
E
D
天气影响
云雨多的地区气温日较差小
风、降水与湿度

一、风的基本概念：
1 2 3
风向
风吹来的方向，用 16个方位表示。
风频
了解某地各风向出 现频率程度的特征 量，用各风向出现 的次数占风向总观 测次数的百分率来 表示。
风玫瑰图
风向分布图。
风是太阳能的一种转换形式，是一种可再生的洁净的又可以就地取用的自 然能源，它是一种矢量，既有速度又有方向。


基本概念1
日照与太阳辐射
基本过程
日照与太阳辐射
基本过程
日照与太阳辐射
基本过程
日照与太阳辐射
太阳
总辐射照度
太阳直射辐射照度
太阳直射，即太阳光 线的直接透射，具有 方向性，产生阴影。 单位面积和单位时间 内接收的太阳辐射能 量即为照度。
太阳散射辐射照度
散射辐射,由天空散射 辐射和地面散射辐射 组成，无方向性，不 产生阴影。
风、降水与湿度


一、空气湿度的变化：
空气湿度的大小与地表的蒸发量 密切相关。 在与地表垂直的高度上，空气湿 度随着高度的增大而递减，递减速度 的快慢主要受地表温度和空气流动 （风）的影响。
空气湿度的垂直变化
风、降水与湿度

绝对湿度的日、年变化：在一日中黎明前最少，而午后最高；在一年中，
最热月最大，而最冷月最低。（地表蒸发的旺盛导致）
（1）由于地球的旋转，吹向赤道风 因而偏转向西； （2）吹向两极的风因而偏转向东； （3）上述两种作用近赤道区最小， 近极区最大。
风、降水与湿度



一、风的基本概念：
C.地方风:
由于地方性质不同,如水陆分布、地理起伏、地表状况不同，引起空气的 流动。海陆风、季风、山谷风、庭院风、巷道风等。
风、降水与湿度
1、盛行风与城市设计：
季节变化型
主导风向型
无主导 风向型
准静止风型

2、局部环流与城市设计：
风、降水与湿度


二、风与城市设计：
1、盛行风与城市设计：
风、降水与湿度


二、风与城市设计：
1、盛行风与 城市设计：
风、降水与湿度


二、风与城市设计：
1、盛行风 与城市设计：
风、降水与湿度


一、降水的基本性质：
2、室外计算温度：对建筑起决定作用的是最热月和最冷月的气温，
所以，我国建筑气候区划是使用各地最热月（7月）和最冷月（1月） 的平均温度为主要指标。 实际用于建筑热工计算的室外计算温度并不是这些最冷月或最热 月的平均气温，而是通过对各地历年的气温观测数据按照一定的原则 统计计算所得出的数据。

3、逆温现象及危害：上层空气较下层空气热的现象叫逆温现象，
•
特征
城市气候

城市区域的热环境：
城市热环境的主要表征量为热舒适度，影响这一指标的主要因 素是温度、湿度、太阳辐射、风和人的服饰及活动量，后2个指标 因人而异，前4个指标与城市化程度密切相关。 城市区域微热环境调节 影响城市区域做热环境的因素很多，借助于数学模型可以模拟 部分因素对气温的可能影响，并对造成的可能最大影响程度作了 初步的估计。 根据其影响关系得出了一些结论: 通过合理的城市规划、建筑 设计和环境设计，可以对城市区域微热环境的改善起到很好作用。 比如，城市干道的走向不仅影响日照，而且对太阳辐射热和风 速有明显影响，这些都是对局部区域热环境起作用的主要因子。 因而根据本区域的主导风向等因素规划城市道路系统有利于减弱 城市热岛效应。
室外气候的主要内容
1 2 3 4 5
日照与太阳辐射 气 温 风、降水与湿度
城市气候 建筑气候区划和建筑热工设计分区
室外气候的主要因素

气候带：根据气候因子或气候要素具有纬向带状分布特征而划分
的地带称为气候带。
室外气候的主要因素
大气大范围运动的 状态。某一大范围 的地区（如欧亚地 区、半球、全球） ，某一大气层次（ 如对流层、平流层 、中层、整个大气 圈）在一个长时期 （如月、季、年、 多年）的大气运动 的平均状态或某一 个时段（如一周、 梅雨期间）的大气 运动的变化过程都 可以称为大气环流 。

B、山地多于平地， 迎风坡多于被风坡；
C、由于地形的影响， 青藏高原东南部的向 风谷地年降水量可达 500mm以上。



风、降水与湿度


一、空气湿度的变化：
空气湿度是表示大气的湿润程度，指空气中水蒸气含量的多少， 通常用相对湿度或绝对湿度来表示。
相对湿度的周期性日变化
在一日中黎明前最高，而午后最低， 在一年中最冷月最高，而最热月最低； 变化程度是大陆大于海面，夏季大于冬季，晴天大于阴天。
建筑物理概论
华侨大学建筑学院 2013年9月