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2 1 第第2 2章章 建筑外环境建筑外环境 虽然我们的研究对象以室 内环境为主，但由于室内 环境，尤其是热湿环境受 室外的影响非常大，所以 有必要了解外环境。 外环境是怎样影响室内环境的？外环境是怎样影响室内环境的？ 为什么要了解外环境？为什么要了解外环境？ 2 2 第2章 建筑外环境 建筑外环境知识框架建筑外环境知识框架 地球运行基本知识 建筑外环境 太阳位置表示方法太阳位置表示方法 太阳辐射能太阳辐射能与日照 日照间距日照间距与日影计算 室外气象参数气象参数 城市气候城市气候 中国气候环境中国气候环境 设计中室外参数室外参数 的选用的选用 地质环境 水环境 植被 气温、湿度、风、降水等 太阳辐射气候环境 特征 氡的形 成过程 地热 2 3 2.1 2.1 建筑环境建筑环境 中的太阳辐射中的太阳辐射 2.1.1 2.1.1 地球运行地球运行 的基本知识的基本知识 经度经度 纬度纬度 北纬北纬 南纬南纬 东经东经 西经西经 经线经线 纬线纬线 伦敦格林威治伦敦格林威治 天文台天文台 180 0 0 90 北京时间北京时间 地球每转地球每转11 需要需要4 4分钟分钟 2 4 公转轴（年/转） 1.53108 km1.47108 km 6633 冬至：12月22日 90 (d=0) 春分：3月21日 6633 夏至：6月21日 d =2327 d =2327 90 (d =0) 秋分：9月22日 N N N N S S S S 自转轴（日/转） 黄道面黄道面 黄道面等分24段，每段15天，即为1个节气，全年有24个节气 赤纬赤纬d d 北回归线北回归线 南回归线南回归线 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.1 2.1.1 地球运行的基本知识地球运行的基本知识 地球的公转与自转 2 5 当地太阳时（真太阳时）当地太阳时（真太阳时）：太阳在当地正南时为12点， 地球自转一周又回到正南时为一天。 地区标准时间地区标准时间：规定在一定经度范围内使用一种标准时 间。如世界时间（本初子午线/格林威治天文台），北京 时间（东京120/东8时区） 标准时所处经度 120 当地经度 11319 12126 当地太阳时 11:33 12:06 地区标准时 12:00 广州 上海 两地时差两地时差 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.1 2.1.1 地球运行的基本知识地球运行的基本知识 s计算某时刻日照时应按标准时还是真太阳时？ 2 6 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.1 2.1.1 地球运行的基本知识地球运行的基本知识 赤纬的存在，使得地球白昼时间不同， 式22 表21 式21 二十四节气的由来 地球绕太阳为一偏心率很小的椭圆轨迹运行，这一偏心 椭圆引起的实际太阳时与理论计算的差值，对每一节气 则用平均时差，对于每日采用e，实际太阳时可采用： s地球上存在某一天终日见不到太阳的地方吗？ 2 7 纬度赤纬d时角h太阳高度角太阳方位角A 计算起点 赤道面春秋分正午地平面正南 方向性北/南纬|2327|180|90|180| 几个重要角度几个重要角度 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.2 2.1.2 太阳位置的表示方法太阳位置的表示方法 日出 S 日落 N 地平面 正午时太阳高度角 PN 北天极 A W E 2327 太阳轨 迹 2327 冬至 春秋分 夏至 天顶 半天球 地轴 地平圈 2 8 太阳位置计算式：太阳位置计算式： 太阳位置太阳位置= = f f（地理位置、季节、时间、（地理位置、季节、时间、） 太阳高度角：太阳高度角： 太阳方位角：太阳方位角： 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.2 2.1.2 太阳位置的表示方法太阳位置的表示方法 可用否？可用否？ 2 9 1) 1) 电磁波电磁波 建筑环境工学FIG1-23 6000K6000K 黑体黑体 大气大气 层外层外 黑体黑体373K373K （100100） 单色辐射力 波长（ m） 可见光可见光红外线红外线紫外线紫外线远红外远红外 323K323K （5050） 273K273K （0 0） 单色辐射力 地面地面 纬度：纬度： 3030 可见光可见光紫外线紫外线近红外线近红外线长波红外线长波红外线 0.380.380.76 0.76 m 7.0%7.0%45.6%45.6%45.2%45.2%2.2%2.2% 2.1.3 2.1.3 太阳辐射能与日照太阳辐射能与日照基本常识基本常识 此比例逐年上升 紫外线 2 10 1353W/m1353W/m 2 2 1025W/m1025W/m 2 2 太阳总辐射的太阳总辐射的2020亿分之一亿分之一 地球：大头针的针头 篮球 太阳常数I0 ： .垂直平面； .大气层外边界； .单位辐射能 2)2)太阳常数太阳常数 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。 距离：篮球场的长度 到达地面的太阳辐射到达地面的太阳辐射 大气大气 层外层外 边界边界 到达地面：到达地面： 基本常识基本常识 2.1.3 2.1.3 太阳辐射能与太阳辐射能与 日照日照 2 11 I0 IN I1 L=L/sin L I0 正午和傍晚地面受照情况图 2.1.3 2.1.3 太阳辐射能与日照太阳辐射能与日照 辐射路径距离的影响辐射路径距离的影响1 1 2 12 不同纬度水平面上太阳辐射不同纬度水平面上太阳辐射 时刻/h 不同纬度受照情况 2.1.3 2.1.3 太阳辐射能与日照太阳辐射能与日照 辐射路径距离的影响辐射路径距离的影响2 2 太阳辐射强度/Wm-2 2 13 日照过少导致人体产生的褪黑色素增加，引日照过少导致人体产生的褪黑色素增加，引 起精神忧郁起精神忧郁 紫外线紫外线 杀菌，促进合成维生素杀菌，促进合成维生素D D 导致皮肤癌导致皮肤癌 可见光可见光 获得照明获得照明 红外线红外线 带来辐射热能带来辐射热能 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.3 2.1.3 太阳辐射能与日照太阳辐射能与日照日照作用 日照作用 2 14 波长m紫外线的作用 0.25-0.295杀菌作用显著 0.29-0.32合成维生素D 0.23-0.32过量时易患皮肤癌 臭氧层及其破坏的主要原因： 未破坏时：臭氧层主要吸收0.32 m紫外线 CFCs、Cl原子等 臭氧浓度 反应消耗O3 红外线：0.77-4 m范围的红外线（热 效果强）是左右气温的主要原因。 紫外线进入地球表面 2.1.3 2.1.3 太阳辐射能与日照太阳辐射能与日照 紫外线与红外线的主要作用紫外线与红外线的主要作用 2 15 r 避免日照：防止室内过热（炎热地区的夏季） ，避免眩光和防止化学作用的建筑（展览、阅 读、药品管理）； r 争取日照：病房、幼儿活动室，住宅要求日照 以得到良好的卫生条件，使房间冬季能得到太 阳辐射以提高室温； 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.4 2.1.4 日照间距日照间距 日照的避免与保证日照的避免与保证 2 16 pp 日照时间：日照时间：太阳日出至太阳日落照射到建筑物窗口的时间， 一般采用冬至日或大寒日日照时间作为设计条件。 一般住宅（每户至少有一间）大寒日2h 幼儿园、疗养院、中小学、老年人居住建筑等冬至日2h pp 日照面积：日照面积：与日照时间概念相同，但更接近于室内日照 实际情况一般应满足：0.40m2/人。 pp 日照率：日照率：实际日照时数与可照时数与的之比。我国 各地全年的日照率大小排序：西北、华北、东北为 第一，华南及长江中下游居次，四川盆地、贵州东 部和两湖盆地最少。反映什么特性？ 朝向设计朝向设计 窗户面积保证窗户面积保证 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.4 2.1.4 日照间距日照间距日照保证 日照保证 哪个要求严？为什么？ 2 17 日照间距计算日照间距计算 p日照间距：即：计算日 正午时前栋建筑的阴影： D0:H0：一般1:1.1与纬度 及建筑等方位有关 日照时间与日照面积均 可通过上式计算。 纬度纬度 D D0 0 :H:H 0 0 上海上海北京北京长春长春深圳： 深圳：23.523.5 D0 a墙面 法线 Am S a b b b a S 后栋 前栋 D0 A 后栋 前栋 a墙面 法线 m H0 取决于取决于 ，A A 日影概念：终日日影、永久日影 遮挡： 互遮挡、自遮挡 南北相邻间距南北相邻间距 2.1.4 2.1.4 日照间距日照间距 垂直面日影计算 2 18 建筑日照设计：建筑日照设计： 卫生要求 冬季获取日照 夏季避免日照 日射得热 日照 日照时间 日照面积 遮阳计算 建筑间距 室内日照设计室内日照设计 计算方法 日照间距 防火间距 采光间距 交通间距 2.1 2.1 建筑环境中的太阳辐射建筑环境中的太阳辐射 2.1.4 2.1.4 日照间距日照间距 日照在建筑设计中的作用日照在建筑设计中的作用 太阳能利用 建筑环境工程设计建筑环境工程设计 2 19 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 自然微气候的形成自然微气候的形成 大气压力大气压力 空气温度空气温度、有效天空温度有效天空温度 空气湿度空气湿度 风风 降水降水 城市气候城市气候 中国气候分区中国气候分区 2 20 气温气温1. 1. 基本常识基本常识 气温： 距1.5m高处的空气温度 垂直递减率：平均为：0.6/100m 逆温现象： t(H2) t(H1), H2 H1 最冷月最热月 月份1月、2月7月、8月 年较差最热月平均气温 最冷月平均气温 绝对湿度最小最大 相对湿度最大（5月）最小（11月） 海 洋 性 气 候 相对湿度相对湿度 温度 12 1412 141515 0 0 日较差 湿球温度 maxmax ( (t t maxmax ) ) 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 DTR: Diurnal temperature range 2 21 气温气温1. 1. 基本常识基本常识 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 温度 12 1412 141515 0 0 任何室外温度变化都可以用多阶谐波 的组合表示： 工程简化计算： 夏季空调室外计算温度 夏季室外计算日平均温度 2 22 年较差与纬度的关系年较差与纬度的关系 太阳辐射和气温变化太阳辐射和气温变化 30N 年较差 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 纬度年较差 峰值延迟 气温气温2. 2. 日较差与峰值日较差与峰值 ATR: Annual Temperature Range 2 23 微气候微气候 空气温度的局部效应空气温度的局部效应 uu霜洞效应霜洞效应：洼地冷：洼地冷 空气聚集造成气温低空气聚集造成气温低 于地面上的空气温度于地面上的空气温度 受地面反射率、受地面反射率、 夜间辐射、气流夜间辐射、气流 、遮阳等影响，、遮阳等影响， 离建筑物越远，离建筑物越远， 温度越低，相对温度越低，相对 湿度越高。湿度越高。 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 气温气温3. 3. 外微气温外微气温 2 24 T Td d 、 T Ta a 地表温度、地面地表温度、地面1.51.52.0m2.0m高处的气温；高处的气温；KK。 P Pa a 空气空气中水蒸汽分压力中水蒸汽分压力；mbarmbar。 S S 日照率，与云量有关。日照率，与云量有关。 有效天空温度：有效天空温度：T Tsky sky，计算公式有许多，其中有： ，计算公式有许多，其中有： 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 气温气温4. 4. 影响气温的主要因素影响气温的主要因素* * 2 25 vv 来源来源 MM 水体蒸发水体蒸发 MM 植物蒸发植物蒸发 vv 影响因素影响因素 地面性质地面性质 水体分布水体分布 季节季节 阴晴阴晴 vv 水蒸汽分压力水蒸汽分压力 S S 冬季较低，夏季较高冬季较低，夏季较高 S S 湿热地区：湿热地区：1520 mbar1520 mbar S S 寒冷和沙漠地区：寒冷和沙漠地区： 2 mbar2 mbar S S 日变化较小，季节变化较大日变化较小，季节变化较大 S S 内陆地区夏季：上午内陆地区夏季：上午910910时和时和 晚上晚上910910时最高，凌晨和午后时最高，凌晨和午后 最低最低 S S 沿海地区夏季和各地秋冬季：沿海地区夏季和各地秋冬季： 日变化与气温日变化一致日变化与气温日变化一致 湿度湿度1. 1. 基本知识基本知识 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 26 相对湿度与气温变化反相相对湿度与气温变化反相 湿度湿度2. 2. 日变化日变化 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 27 年年变化变化 内陆和沿海地区差别较大内陆和沿海地区差别较大 湿度湿度3. 3. 年变化年变化 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 广州广州 北京北京 年平均年平均7878% 年平均年平均5656% 2 28 大气压力随海拔高度大气压力随海拔高度 而变而变 在同一位置，冬季大在同一位置，冬季大 气压力比夏季大气压气压力比夏季大气压 力高，变化范围力高，变化范围5 5 以内以内 海平面大气压力称作海平面大气压力称作 标准大气压，为标准大气压，为 101325 Pa 101325 Pa 或或 760 760 mmHgmmHg 北京 太原 拉萨 昆明 玛多 兰州 格尔木 大气压力大气压力 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 29 大气环流：造成全球各地差异大气环流：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，以年为周期季风：造成季节差异，以年为周期 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 大气大气 压差压差 风风1. 1. 风的成因风的成因 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 30 u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。 风风2. 2. 大气环流大气环流1 1 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 31 uu地球的自转把赤道地球的自转把赤道 上空向两极流动的上空向两极流动的 气流变成西风气流变成西风 自转自转 东东 西西 风风2. 2. 大气环流大气环流2 2 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 32 放热放热 蓄热蓄热 低谷低谷低谷低谷 风风3. 3. 海陆风和山谷风海陆风和山谷风 2 33 类型：类型： 1. 1.季节变化主导风向；季节变化主导风向； 2. 2.主导风向；主导风向； 3. 3.双主导风向；双主导风向； 4. 4.无主导风向；无主导风向； 5. 5.准静止风准静止风 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 风特性的两风特性的两 个要素：个要素： 风玫瑰图风玫瑰图风向频率、风速频率。风向频率、风速频率。 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 风风4. 4. 风玫瑰图风玫瑰图1 1 风向风向（1616个方位）个方位） 风速风速 2 34 粗线： 全年 细实线： 冬季，122月份 虚线： 夏季，68月份 风向频率分布： 实线为全年， 虚线为7月份 北京北京 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 风风4. 4. 风玫瑰图风玫瑰图2 2 2 35 2 36 风 级 自由海面浪 高(m) 风速(m/s) (距地10m) 风名风的目测标准 一般最高 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 0.1 0.2 0.6 1.0 2.0 3.0 4.0 5.55.5 7.0 9.0 11.5 14.0 0.1 0.3 1.0 1.5 2.5 4.0 5.5 7.57.5 10.0 12.5 16.0 00.2 0.31.5 1.63.3 3.45.4 5.57.9 8.010.7 10.813.8 13.917.1 17.217.220.720.7 20.824.4 24.528.4 28.532.6 32.7 无风 软风 轻风 微风 和风 劲风 强风 疾风 大风大风 烈风 狂风 暴风 飓风 缕烟直上，树叶不动 缕烟一边斜，有风的感觉 树叶沙沙作响，风感觉显著 树叶几枝微动不息 树叶、细枝动摇 大枝摆动 粗枝摇摆，电线呼呼作响 树杆摇摆，大枝弯曲，迎风步艰 大树摇摆，细枝折断大树摇摆，细枝折断 大树折断，轻物移动 拔树 有重大损毁 风后破坏严重，一片荒凉 蒲福风力等级表蒲福风力等级表 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 风风5. 5. 风速分级表风速分级表 2 37 式中：式中：V Vh h 高度为高度为h h处的风速，处的风速，m/s m/s； V V 0 0 基准高度为基准高度为h h 0 0 处的风速，处的风速， m/sm/s；一般取；一般取10m10m 处风速；处风速； n n 指数，与周围环境有关。市区，指数，与周围环境有关。市区，n n值取值取0.20.2 0.50.5；空旷或临海地区；空旷或临海地区n n值取值取0.140.14左右。左右。 不同高度风速不同，城市不同高度风速不同，城市高层建筑设计高层建筑设计时尤为重时尤为重 要。一般高度与风速的关系，可按以下经验公式要。一般高度与风速的关系，可按以下经验公式 估算：估算： 气象台测风速高度？气象台测风速高度？ 风风6.6.高层建筑高层建筑 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 38 降水量：降水量：指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后 ，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。 降水时间：降水时间：指一次降水过程从开始到结束的持续 时间，用h，min来表示。 降水强度：降水强度：指单位时间内的降水量。降水量的多 少是用雨量筒和雨量计测定的。降水强度的等级 ，以24小时的总量（mm）来划分：小雨10； 中雨1025；大雨2550；暴雨50100。 降水降水度量参数度量参数 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 39 我国降水量大体由东南向西北递减东南向西北递减。因受季风的影 响，雨量都集中在夏季，变化率很大，强度可观。 年雨量变化也很大。 北京最大年雨量近110cm，最小年雨量不足20cm。 华南地区季风降水从5月到10月，长江流域6-9月， 梅雨是长江流域夏初气候上的一个特殊现象，其特 征是雨量缓而范围广，延续时间长，雨期20-25天左 右。珠江口和台湾南部7、8月多暴雨，一般出现范 围小，持续时间短。 影响因素：影响因素： 气温、地形、大气环流、海陆分布气温、地形、大气环流、海陆分布 降水降水分布规律分布规律 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 40 我国降水基本集中在夏季，我国降水基本集中在夏季， 长江流域在夏初有长江流域在夏初有“ “梅雨梅雨” ” 降雪集中在北纬降雪集中在北纬3535以北以北 我国降水分布我国降水分布 降水降水分布状况分布状况 2.2.1 2.2.1 室外气象参数室外气象参数 2 41 自然条件自然条件 市内风速、对天空长波辐射：建筑布局市内风速、对天空长波辐射：建筑布局 影响对天空角系数和风场影响对天空角系数和风场 云量：市区内云量大于郊区云量：市区内云量大于郊区 太阳辐射：市内大气透明度低太阳辐射：市内大气透明度低 下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性：下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性： 地面材料、植被、水体的设置地面材料、植被、水体的设置 人为影响：人为影响：“人为热人为热” 交通、家用电器、炊事产热交通、家用电器、炊事产热 空调采暖产热空调采暖产热 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 城市气候的形成城市气候的形成 2 42 不同下垫面的反射和吸收比 不同下垫面的地表面温度下垫面对气温的影响 砖石地面草地裸露的土地 蒸发 漫反射 反射 反射 漫反射蒸发 漫反射 反射 下垫面的影响下垫面的影响 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 城市外微气候城市外微气候 2 43 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。 城市热岛与逆温层城市热岛与逆温层 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 2 44 热岛现象热岛现象罩盖作用 污染污染 逆温现象气温气温 大气透明度大气透明度 雾多蒸发 风速减小风速减小风玫瑰图只能参照 雨水 相对湿度相对湿度地面干燥 阴雨气候阴雨气候 汽车尾气等汽车尾气等 （NONO X X +CH+CH X X ） 刺激作用眼睛 红肿喉咙疼痛 浅蓝色烟雾“ 光化学污染”NOX+CHX+O2+ O3 紫外线到达地面 NOX+H2O+O3+CFC+O2、O3 皮癌患者 制冷剂制冷剂 CFCsCFCs、HCFCsHCFCs 臭氧层破坏 50500m 向大气 城市热岛的形成城市热岛的形成 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 2 45 热岛强度：热岛强度：热岛中心气温减去同时间同高度（距热岛中心气温减去同时间同高度（距 地地1.5 m1.5 m高处）附件远郊的气温的差值。单位：高处）附件远郊的气温的差值。单位： 热岛强度热岛强度 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 2 46 伦敦地区冬伦敦地区冬 季月均热岛强季月均热岛强 度达到度达到6.76.7 （12 F12 F） 热岛强度热岛强度 伦敦伦敦 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 2 47 热岛强度热岛强度 事例事例 2 48 1983年1月2627日1982年7月 北京北京8080年代初城市热岛强度为夏季年代初城市热岛强度为夏季1.51.5，冬，冬 季季5 5。家用空调的普及和车辆的剧增必然导。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。致近年夏季热岛强度增加。 热岛强度热岛强度北京北京 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 2 49 北京某新建小区的热岛模拟北京某新建小区的热岛模拟 热岛模拟结果热岛模拟结果 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 2 50 湖泊 森林 农田 住宅区 停车场及商业区 27.3 27.5 30.832.236.0 城市风场特点城市风场特点 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 不同下垫面风速与地表温度（气温29-30时） 2 51 常用城市气象参数常用城市气象参数 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 vv空气污染指数空气污染指数 vv人体舒适度指数人体舒适度指数寒冷指数、炎热指数寒冷指数、炎热指数 vv紫外线指数紫外线指数 vv高温预警高温预警 vv 2 52 空气污染指数与空气质量级别 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 空气污染 指数(API) 空气质 量级别 空气质 量状况 对健康的影响 对应空气质量的 适用范围 050 优优 可正常活动 自然保护区、风景名胜区和 其它需要特殊保护的地区 51100 良良 可正常活动 城镇规划中确定的居住区、 商业交通居民混合区、文化 区、一般工业区和农村地区 1011501轻微轻微 污染污染 长期接触，易感人群出现 症状 特定工业区 1512002轻度轻度 污染污染 长期接触，健康人群出现 症状 201250 1 中度中度 污染污染 一定时间接触后，健康人 群出现症状 2513002中度中度 重污染重污染 一定时间接触后，心脏病 和肺病患者症状显著加剧 300重度重度 污染污染 健康人明显强烈症状，提 前出现某些疾病 城市气象参数：空气污染指数城市气象参数：空气污染指数 2 53 常用城市气象参数常用城市气象参数空气污染指数空气污染指数 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 v总悬浮颗粒物TSP （或可吸入颗粒物PM10） v氮氧化合物NOX （或二氧化氮NO2） v二氧化硫SO2 常规监测的空气 污染物的浓度 单一的概念 性数值形式 空气质量状况与 空气污染的程度 简化 分级 按API1 表2-14 API3 浓 度 表2- 13 空气质量、健康影响程度、适应场所 例例2-32-3 评价结论 2 54 常用城市气象参数常用城市气象参数其他指数其他指数 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 人体舒适度指数等级与人体感受及其舒适度的关系 11级划分 等级 1级2级3级4级5级6级7级8级9级10级 11级 9级划分 等级 1级2级3级4级5级6级7级8级9级 -4级-3级 -2级-1级0级1级2级3级4级 人体感受 极冷 寒冷 较冷 清凉 偏凉舒适 偏暖 闷热 炎热 暑热 酷热 舒适感很不不大部 分人 不 少部 分人 不 大部 分人 大部 分人 少部 分人 不 大部 分人 不 不很不 vv人体舒适度指数、寒冷指数、人体舒适度指数、寒冷指数、 炎热指数炎热指数 2 55 常用城市气象参数常用城市气象参数其他指数其他指数 2.2.2 2.2.2 城市气候城市气候 vv紫外线指数紫外线指数 紫外线指数（等级）对人体的可能影响 紫外线等级 1级2级3级4级5级 紫外线指数0，1，23，45，67，8，9 10 紫外线照射强度最弱弱中等强极强 对人体的影响安全正常注意较强有害 vv高温预警高温预警灾害性天气：蓝色蓝色黄色黄色橙色橙色红色红色 高温预警：橙色橙色 红色红色 tmax37 tmax40 2 56 气候特征气候特征 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 vv季季风风气候：气候： 我国和地球同纬度地区平均气温比较表（单位：） 地区地区纬度纬度1 1月平均气温 月平均气温7 7月平均气温月平均气温 温度年较差温度年较差 齐齐哈尔齐齐哈尔N N 4723 472319.619.6 22.622.642.242.2 巴巴 黎黎N 4858 N 48583.13.119.019.015.915.9 北北 京京N 3954 N 39544.54.526.426.430.930.9 纽纽 约约N 4040 N 40400.80.822.822.823.623.6 季节交替鲜明、雨季鲜明、年较差大季节交替鲜明、雨季鲜明、年较差大 vv南北温差大：南北温差大： 北方冬长且寒、南方夏长且热北方冬长且寒、南方夏长且热 表表2-182-18： 年均温：漠河年均温：漠河/-4 /-4 ； 全年最高：广州全年最高：广州/21.7 /21.7 年较差：最小：年较差：最小：12.1 12.1 、最大：、最大：49.1 49.1 2 57 地理因素地理因素 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 vv南北纬度跨度大：南北纬度跨度大：18185353/35/35（含海洋（含海洋40 40 ） 西沙16，黑龙江爱辉50；经度：佳木斯130，咯什76，气候各异。 vv海陆差别大：海陆差别大：东临太平洋东临太平洋/ /海洋性气候，海洋性气候， 西北大陆西北大陆/ /干造性大陆气候干造性大陆气候 vv高度差距大：高度差距大：西高东低西高东低 第第1 1阶梯：西部：阶梯：西部： 4000m4000m 第第2 2阶梯：中部：阶梯：中部： 1000m1000m 第第3 3阶梯：平原、丘陵：阶梯：平原、丘陵：500m500m vv地形复杂地形复杂 2 58 我国纬度、海陆、高差、地形等相差大 不同气候条件，房屋建筑要求也不相同。 两个分区标准两个分区标准 “ “民用建筑设计规范民用建筑设计规范” ”（GB50176GB501769393）的）的5 5个建个建 筑热工设计分区筑热工设计分区 主要用于建筑热主要用于建筑热工工设计设计 民用建筑（住宅、学校、医院、旅馆民用建筑（住宅、学校、医院、旅馆） “ “建筑气候区划标准建筑气候区划标准” ”（GB50178GB501789393）的）的7 7个建个建 筑气候区划分区筑气候区划分区 工业与民用建筑工业与民用建筑 主要用于建筑及规划设计主要用于建筑及规划设计 气候分区气候分区 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 2 59 2.4 2.4 我国气候分区我国气候分区 两个分区划分区别两个分区划分区别 5 5个建筑热工设计分区个建筑热工设计分区7 7个建筑气候区划分区个建筑气候区划分区 （GB50176GB501769393）（GB50178GB501789393） 主要主要 指标指标 累年最冷月累年最冷月(1(1月月) )最最 热月热月(7(7月月) )平均温度平均温度 累年最冷月累年最冷月(1(1月月) )最热最热 月月(7(7月月) )平均温度、平均温度、7 7 月平均相对湿度月平均相对湿度 辅助辅助 指标指标 累年日平均温度5 和25的天数 年降水量、累年日平 均温度5和25 的天数、 1 1级级2 2级级 2 2个分区划分区别个分区划分区别 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 2 60 夏热冬冷区 夏热冬暖夏热冬暖区区 温和地区 寒冷地区 严寒地区 严寒地区 严寒地区 寒冷地区 寒冷地区 建筑热工设计分区建筑热工设计分区 2 61 I区 II区 III区 IVIV区区 V区 VIIVII区区 VIVI区区 建筑气候区划标准的分区法建筑气候区划标准的分区法 2 62 全国建筑热工设计分区图全国建筑热工设计分区图 区 区 区 区 区 上海 北京 张家口 西宁 乌鲁木齐 广州 海口 成都 沈阳 大连 兰州 南宁 福州 昆明 贵阳 2 63 亚热带亚热带 高原气候区高原气候区 暖温带暖温带 暖温带暖温带 中温带中温带 中温带中温带 寒温带寒温带 热带热带 2 64 稀树草原稀树草原 的建筑的建筑 蒙古包蒙古包 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 不同气候区的建筑特征不同气候区的建筑特征 严寒地区：严寒地区： 2 65 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 不同气候区的建筑特征不同气候区的建筑特征 四合四合院院建筑冬季有效地建筑冬季有效地 利用了太阳能采暖和抵利用了太阳能采暖和抵 御北风与风沙的侵袭，御北风与风沙的侵袭， 屋顶屋顶设计避免了夏季室设计避免了夏季室 内过热。内过热。 冬季寒冷、干燥，风沙冬季寒冷、干燥，风沙 较大，夏季又偏热。较大，夏季又偏热。 四合院四合院/ /北京北京寒冷地区：寒冷地区： 2 66 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 不同气候区的建筑特征不同气候区的建筑特征四合院四合院 一般南向开大窗、北向开小窗，并有适当的挑檐，在院一般南向开大窗、北向开小窗，并有适当的挑檐，在院 内形成适宜的的小气候。内形成适宜的的小气候。 寒冷地区：寒冷地区： 2 67 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 不同气候区的建筑特征不同气候区的建筑特征 夏热冬冷区（陕北）：夏热冬冷区（陕北）： 窑洞建筑窑洞建筑 陕北地坑窑陕北地坑窑 突尼斯窑洞突尼斯窑洞 延安窑洞延安窑洞 2 68 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 夏热冬暖区（云南）：夏热冬暖区（云南）： 竹楼建竹楼建筑筑 云南干阑竹楼：云南干阑竹楼：防防 雨，防湿和防热。雨，防湿和防热。 不同气候区的建筑特征不同气候区的建筑特征 湿热地区湿热地区 2 69 2.2.3 2.2.3 中国的气候环境中国的气候环境 不同气候区的建筑特征不同气候区的建筑特征 沙沙 漠漠 地地 区区 民民 居居 2 70 不保证率、不保证时间概念不保证率、不保证时间概念 2.2 2.2 建筑外环境中的气候环境建筑外环境中的气候环境 2.2.4 2.2.4 采暖通风空调设计中室外参数的选用采暖通风空调设计中室外参数的选用 采用室外设计参数设计采用室外设计参数设计HVACHVAC系统，保证房间达系统，保证房间达 到设计参数。到设计参数。 不保证率不保证率是指每年有一定的时间比例其室外参数是指每年有一定的时间比例其室外参数 不能保证房间设计参数，不能保证房间设计参数， 这一定的时间就是这一定的时间就是不保不保 证时间证时间，室外计算参数就是按不保证率或不保证，室外计算参数就是按不保证率或不保证 时间确定。时间确定。 2 71 不同工程性质采用的室外计算温度不同不同工程性质采用的室外计算温度不同 2.2.4 2