1、第二章 建筑外環境2003年1精選ppt為什么要考慮建筑外環境? 建筑物所在地的氣候條件，會通過圍護結構，直接影響室內的環境，為得到良好的室內氣候條件以滿足人們生活和生產的需要，必須了解當地各主要氣候要素的變化規律及其特征。 一個地區的氣候是在許多因素綜合作用下形成的。對建筑密切有關的氣候要素有：太陽輻射、氣溫、濕度、風、降水等等。2精選ppt第一節 地球繞日運動的規律 經度和緯度倫敦格林威治天文臺經線或子午線緯線東經西經北緯南緯18090003精選ppt90E 時間地球每轉1需要4分鐘標準時T0和地方平均太陽時TmT0=Tm +4(L0 - Lm)問題：西安的地方平均太陽時和北京時間差多少?

2、第一節 地球繞日運動的規律北京時間4精選ppt00+23.5-23.5第一節 地球繞日運動的規律 太陽的位置與日照的關系 赤緯 ：太陽光線與地球赤道平面之間的夾角赤緯d北回歸線南回歸線5精選ppt南北回歸線6精選ppt赤緯和太陽高度角有什么區別？時角和太陽方位角有什么區別？太陽時角太陽高度角太陽方位角sin = cos cos h cos d+ sin sindsin A = cos d sin h /cos 7精選ppt第二節 太陽輻射可見光紫外線近紅外線長波紅外線8精選ppt太陽輻射能量比例 太陽常數1353W/m2：大氣層外的輻射照度 進入大氣層后被反射和吸收，光譜成分有所改變，輻射照度

3、有所改變。太陽高度角是重要影響因素。9精選ppt太陽輻射能與太陽高度角太陽高度角10精選ppt大氣質量 mIN = I0 P mm = L/L = 1/sin大大 為什么太陽高度角接近0和90時垂直面的日射量都小？11精選ppt太陽輻射照度與朝向 北緯40的總輻射照度12精選ppt關于太陽高度角 太陽高度角與太陽通過的路徑長度密切相關，從而影響日射照度。太陽高度角低則日射照度小 冬季太陽高度角低，夏季太陽高度角高 清晨和傍晚太陽高度角低，中午太陽高度角高 高緯度地區太陽高度角低，低緯度地區太陽高度角高13精選ppt太陽高度角冬夏不同14精選ppt落到地球上的太陽輻射能量 由三部分組成 直射輻射

4、：為可見光和近紅外線 散射輻射：被大氣中的水蒸汽和云層散射，為可見光和近紅外線 大氣長波輻射：大氣（水蒸汽和CO2）吸收后再向地面輻射，為長波輻射。在日間比例很小，可以忽略。 所謂太陽總輻射照度一般僅包括前兩部分15精選ppt大氣透明度 定義：I1/I0 = P = exp (-kL)，P1 最透明 變化范圍：0.650.75，在一個月份的晴天中可近似認為是常數 我國將大氣透明度作了6個等級的分區，1級最透明東京晴天的大氣透明度逐月值16精選ppt我國的大氣透明度分區654433217精選ppt太陽輻射能的去向18精選ppt19精選ppt日照的作用 日照過少導致人體產生的褪黑色素增加，引起精神

5、憂郁 紫外線 殺菌，促進合成維生素D導致皮膚癌 可見光獲得照明 紅外線 帶來輻射熱能20精選ppt第三節 室外氣候 自然的微氣候 大氣壓力 地層溫度 空氣溫度 有效天空溫度 空氣濕度 風 降水21精選ppt大氣壓力 大氣壓力隨海拔高度而變 在同一位置，冬季大氣壓力比夏季大氣壓力高，變化范圍5以內 海平面大氣壓力稱作標準大氣壓，為101325 Pa 或 760 mmHg北京太原拉薩昆明瑪多蘭州格爾木22精選ppt地層溫度表面溫度的變化取決于太陽輻射和對天空的長波輻射，可看作是周期性的溫度波動地層表面的月平均溫度波動幅度基本等于室外月平均氣溫波動的幅度：北京全年最大月平均溫差30.8 ，北京地層表

6、面溫度全年的波幅為15.4溫度波在向地層深處傳遞時，有衰減和延遲；1.5m后日變化被濾掉；一定深度后便成為恒溫層，溫度比全年氣溫平均溫度高12。23精選ppt地層溫度 未考慮地熱的影響，可以采用付立葉導熱微分方程來求地層在周期溫度作用下的溫度場。假定地殼是一個半無限大的物體，有： 邊界條件為過余溫度 A是地層表面溫度的波幅()，Z是波動周期(小時)。24精選ppt地層溫度 深度達到某一個部位，最熱月時此處的溫度反而低于該點的全年平均溫度，而在最冷月時，該點的溫度要高于全年平均溫度。 如果考慮地熱的影響，深度每增加1米，地層平均溫度一般就會增加1/30 左右。但與當地地質條件有關。未考慮地熱影響

7、的25精選ppt空氣溫度 主要指距地面1.5m高，背陰處的空氣溫度。 與地表面以導熱、對流和長波輻射形式進行熱交換而被加熱或冷卻。對短波輻射幾乎是透明體。 日較差：一日內氣溫的最高值和最低值之差。 年較差：一年內最冷月和最熱月的月平均氣溫差。 年平均溫度：向高緯度地區每移動 200300 km 降低1。26精選ppt空氣溫度年較差與緯度的關系太陽輻射和氣溫變化27精選ppt空氣溫度的日變化 武漢九月初一天的氣象數據 一天中最高氣溫一般出現在下午23時，最低氣溫一般出現在凌晨45時28精選ppt空氣溫度的年變化武漢某年的氣象數據 一年中最熱月一般在7、8月份，最冷月一般在1、2月份。29精選pp

8、t空氣溫度的局部效應 受地面反射率、夜間輻射、氣流、遮陽等影響，離建筑物越遠，溫度越低30精選ppt空氣溫度的局部效應 霜洞效應：洼地冷空氣聚集造成氣溫低于地面上的空氣溫度31精選ppt有效天空溫度參考文獻：劉森元，黃遠峰：天空有效溫度的探討，太陽能學報，Vol.4, No.1, pp.63-68, 1983地表溫度空氣溫度水蒸汽分壓力日照百分率32精選ppt濕度 來源 水體蒸發 植物蒸發 影響因素 地面性質 水體分布 季節 陰晴 水蒸汽分壓力 冬季較低，夏季較高 濕熱地區：1520 mbar 寒冷和沙漠地區： 2 mbar 日變化較小，季節變化較大 內陸地區夏季：上午910時和晚上910時最

9、高，凌晨和午后最低 沿海地區夏季和各地秋冬季：日變化與氣溫日變化一致33精選ppt濕度日變化 相對濕度與氣溫變化反相 34精選ppt濕度 年變化 內陸和沿海地區差別較大35精選ppt風 風的成因 大氣環流：造成全球各地差異 赤道和兩極溫差造成 地方風：造成局部差異，以一晝夜為周期 地方性地貌條件不同造成，如海陸風、山谷風、庭院風、巷道風等 季風：造成季節差異，以年為周期海陸間季節溫差造成，冬季大陸吹向海洋，夏季海洋吹向大陸36精選ppt大氣環流 赤道得到太陽輻射大于長波輻射散熱，極地正相反。地表溫度不同是大氣環流的動因，風的流動促進了地球各地能量的平衡。37精選ppt大氣環流地球的自轉把赤道上

10、空向兩極流動的氣流變成西風38精選ppt海陸風和山谷風39精選ppt風的測量 測量開闊地面 10m 高處的風向和風速作為當地的觀測數據 風速有梯度，地面為 0 m/s，可認為按冪函數規律分布，如：40精選ppt風玫瑰圖某地的風向頻率分布實線為全年，虛線為7月份某地一年的風速頻率分布41精選ppt北京地區的風玫瑰圖 粗線：全年 細實線：冬季，122月份 虛線：夏季，68月份42精選ppt蒲福風力等級表43精選ppt降水 大地蒸發的水分進入大氣層，凝結后又回到地面，包括雨、雪、冰雹等 降水強度：24小時的降水總量，單位 mm (或cm) 影響因素 氣溫 地形 大氣環流 海陸分布44精選ppt我國降

11、水分布 我國降水基本集中在夏季，長江流域在夏初有“梅雨” 降雪集中在北緯35以北45精選ppt第三節 室外氣候 城市氣候 小區風場 城市熱島 建筑布局與日照46精選ppt此處易聚集垃圾小區風場 形成機理 建筑物對來流風的阻礙和聚集作用 小區內太陽輻射導致各表面存在溫差而形成的自然對流 不當風場的危害 冬季造成熱負荷增加 高風速影響人員行動 夏季自然通風不良47精選ppt小區風場 建筑的布局對小區風環境有重要的影響。北京，在北風來流 7.6 m/s時，局部 1.5 m 高處出現 10 m/s 的高風速北48精選ppt風場的3-D圖：1.5m高處北49精選ppt小區風場 改變建筑布局，小區風環境有

12、明顯改善北50精選ppt小區風場 建筑布局風場模擬北北51精選ppt城市熱島 熱島強度：熱島中心氣溫減去同時間同高度（距地1.5 m高處）附件遠郊的氣溫的差值。單位：52精選ppt城市熱島的成因 自然條件 市內風速、對天空長波輻射：建筑布局影響對天空角系數和風場 云量：市區內云量大于郊區 太陽輻射：市內大氣透明度低 下墊面的吸收和反射特性、蓄熱特性：地面材料、植被、水體的設置 人為影響：“人為熱” 交通、家用電器、炊事產熱 空調采暖產熱53精選ppt城市熱島的成因54精選ppt城市熱島的成因：下墊面的影響不同下墊面的反射和吸收比不同下墊面的地表面溫度下墊面對氣溫的影響磚石地面草地裸露的土地蒸發

13、漫反射反射反射漫反射蒸發漫反射反射55精選ppt城市熱島與逆溫層 由于自然對流的作用，在地面以上一定高度內形成了一個溫度隨高度上升的穩定的“逆溫層”，使污染物處于低溫區域，妨礙了污染物向上部的擴散，加劇了城市的污染程度?！澳鏈貙印钡挠绊懛秶c熱島強度有關，在大城市可達500m高，小城市約為50m。56精選ppt倫敦的城市熱島 倫敦地區冬季月均熱島強度達到6.7（12 F）57精選ppt北京的城市熱島 北京80年代初城市熱島強度為夏季1.5，冬季5。家用空調的普及和車輛的劇增必然導致近年夏季熱島強度增加。1983年1月2627日1982年7月58精選ppt北京某新建小區的熱島模擬S2區臨馬路，S

14、3區綠化好，老區建筑布局不通風59精選ppt北京某新建小區的熱島模擬60精選ppt建筑布局與日照 日照的作用 冬季采暖：充分利用太陽能 自然采光需要：適當的散射輻射 心理需要：冬日室內光斑對人的心理有積極作用 影響因素 緯度：決定太陽高度角和日射強度 建筑布局：決定遮擋情況 目標 冬天盡量多：但太陽高度角低易被遮擋 夏天盡量少：但太陽高度角高不易被遮擋61精選ppt建筑布局與日照 我國民用住宅設計規范要求每戶至少有一間房間冬至日滿窗日照時間不低于1小時。 日影 終日日影：一天中都沒有日照 永久日影：終年沒有日照 建筑布局與日照 建筑的互遮擋：不同建筑物相互遮擋 建筑的自遮擋：建筑物一部分被另一

15、部分遮擋62精選ppt建筑的互遮擋情況63精選ppt永久日影紅線區內為永久日影區64精選ppt第四節 我國氣候分區特點 兩個分區標準 “民用建筑設計規范”（GB5017693）的五個建筑熱工設計分區 建筑熱工區劃標準（GB5017693）的七個建筑氣候區劃分區65精選ppt建筑熱工設計分區嚴寒地區寒冷地區夏熱冬冷區夏熱冬暖區溫和地區寒冷地區嚴寒地區寒冷地區嚴寒地區66精選ppt建筑氣候區劃標準的分區法I區II區III區IV區V區VII區VI區67精選ppt柯本(W.P. Koppen)的全球氣候分區濕熱寒冷高原干冷半干冷寒冷寒冷冬冷夏熱冬干夏濕熱68精選ppt習題 為什么我國北方住宅嚴格遵守座北朝南的原則，而