建筑物理环境课件

房屋建筑学

第2章

房屋建筑学第2章1第2章建筑物理环境基础

第2章建筑物理环境基础2物理学是研究客观世界运动规律的学科。建筑物理学是研究外界环境的运动过程对建筑产生的影响，进而对人体产生的影响的学科。外界环境的物理要素为热、声、光的运动过程。建筑物理学的研究对象是热、声、光等物理运动过程对建筑和人体产生的影响。建筑物理学是设计和建造符合人体生理和心理需要的建筑的基本理论。物理学是研究客观世界运动规律的学科。3建筑物理环境：建筑室内空间与人体相关的各个物理要素的总和。

建筑热环境建筑声环境建筑光环境

人通过各类感官器官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）接触外界物理环境，物理环境对人的生理和心理状态产生着影响着。建筑物理环境：建筑室内空间与人体相关的4建筑热环境对人的作用外界环境与建筑的热交换，建筑与室内人的热交换2.1建筑热环境

建筑热环境对人的作用外界环境与建筑的热交换，2.1建筑5建筑热环境研究的主要内容有：建筑保温、建筑防潮、建筑日照、建筑防热、建筑中的太阳能利用

建筑热环境控制就是为了在满足人们的热舒适需求前提下，节约资源和能源。

建筑热环境研究的主要内容有：6（一）稳定传热

如果室内外空气温度都不随时间变化，通过围护结构的传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是建筑保温设计的基础，也是我国严寒和寒冷地区采暖居住建筑节能设计的基础。

按照稳态传热计算通过围护结构的传热量公式为：

Q为单位时间的传热量，W；F为垂直于围护结构的计算传热面积，m2；K为围护结构的传热系数，W/(m2.K)；ti和te分别为室内、外空气温度，℃（一）稳定传热如果室内外空气温度都不随时间变化7传热系数K：

R0为围护结构的传热阻，m2.K/W；Ri为内表面换热阻，Ri＝0.11m2.K/W；Re为外表面换热阻，Re＝0.05m2.K/W；d为材料厚度，m；λ为材料导热系数，W/(m.K)。传热系数K：R0为围护结构的传热阻，m2.K/8（二）非稳定传热

夏天，室内外空气温度都随时间变化，通过围护结构的传热过程称为非稳定传热。非稳定传热计算是建筑防热设计的基础，也是夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑节能设计的基础。（二）非稳定传热夏天，室内外空气温度都随时间变9热惰性指标表征围护结构对温度波动衰减快慢的程度。热惰性指标（2）热惰性指标D值越大，温度波在围护结构中衰减越快，围护结构的热稳定性越好。为了抵抗室外热作用的波动，要求外围护结构具有足够的热惰性指标值。R为材料层的热阻，S为材料层的蓄热系数热惰性指标表征围护结构对温度波动衰减快慢的程度。10二、建筑热工设计分区我国幅员辽阔，各地气候差异较大。为了使建筑设计能够较好适应气候，我国《民用建筑热工设计规范》提出了建筑热工设计分区的概念。具体分区和设计要求见下表。二、建筑热工设计分区我国幅员辽阔，各地气候差异较11建筑物理环境课件122.1.2建筑保温设计

严寒与寒冷地区的民用建筑为了保证:

(1)冬季室内的气温、湿度、气流速度和室内热辐射在一定允许范围内；

(2)建筑围护结构内表面温度不低于室内露点温度，必须进行建筑保温设计。建筑保温设计包括建筑方案设计中的保温综合处理和外围护结构保温构造设计。

2.1.2建筑保温设计严寒与寒冷地区的民用建筑13一、建筑保温的综合处理措施

（1）控制体形系数：体型系数是指一栋建筑物的外表面积F0与其所包围的体积V0之比。如果建筑外表面凹凸过多，体形系数变大，则建筑物传热耗热量增大。（2）合理布置建筑朝向：建筑应朝向正南向，建筑立面应避开当地冬季主导风向。（3）防止冷风渗透：冬季通过外围护结构缝隙的冷风渗透使建筑物热损失增大。应提高窗户密封性；建筑立面避开冬季主导风向；设置避风措施；利用地形、树木来挡风。（4）合理选择窗墙面积比：窗墙面积比（窗墙比）是指窗洞口面积与房间立面单元墙面积之比。为了利用太阳能，南向窗墙比最大，北向窗墙比最小，东、西向窗墙比介于其间。一、建筑保温的综合处理措施（1）控制体形系数：14二、建筑围护结构保温设计

（1）最小传热阻：

为了控制围护结构内表面温度不低于室内露点温度，保证内表面不结露的要求，围护结构的传热阻不能小于某个最低限度值，这个最低限度称为“最小传热阻”。二、建筑围护结构保温设计（1）最小传热阻：15（2）围护结构主体部位保温构造围护结构保温构造分两类：

单一材料结构；复合保温结构单一材料结构如空心板、空心砌块、加气混凝土等，既能承重，又能保温。复合保温结构由保温层和承重层复合而成。复合结构按保温层所处的位置可分为内保温（保温层在室内一侧），外保温（保温层在室外一侧）和中间保温（保温层夹在中间）三种。外保温的优点较多：①减小热桥处的热损失。②有利于防止保温层内部产生凝结水。③房间的热稳定性好。④降低墙或屋顶的主要部分的温度应力起伏。⑤有利于旧房节能改造。外保温是我国建筑节能的发展方向。（2）围护结构主体部位保温构造16（3）围护结构异常部位的保温设计

①窗户的保温：可以选用木材、塑料和塑钢窗框；使用断热金属窗框。寒冷地区，可采用多层窗；使用新型节能窗户，如低辐射玻璃窗（即Low-E窗）、中空玻璃窗等。②热桥保温：热桥是热量容易通过的地方（如钢或钢筋混凝土骨架、圈梁、过梁、板材的肋部等），热桥处内表面温度低于主体。对热桥应进行内表面温度验算和保温处理。③其他异常部位保温：外墙角、外墙与内墙交角、楼地板或屋顶与外墙交角等应加强保温。靠近外墙0.5~1.0m宽的地面散热最大，因此，外墙周边地板采用局部保温措施。（3）围护结构异常部位的保温设计17图(a)水蒸气饱和压力ps曲线与水蒸气分压力p线不相交，说明围护结构不会产生内部冷凝。图(b)中ps线与p线相交，则在ps小于p部位围护结构内部有冷凝产生。（a）围护结构内部无冷凝（b）围护结构内部有冷凝图(a)水蒸气饱和压力ps曲线与水蒸气分压力p线18二、围护结构表面结露的防止和控制

控制表面冷凝的主要措施有：（1）利用保温材料，增加围护结构传热阻，进而提高其内表面温度；（2）保证室内表面空气气流畅通，加强自然通风；（3）选择具有一定调湿能力的内墙材料；（4）高湿环境应考虑有组织引导表面冷凝水，比如，房间吊顶具有一定坡度。

二、围护结构表面结露的防止和控制

控制表面冷凝的主要措施有：19三、围护结构内部冷凝的防止和控制

控制内部冷凝的主要措施有：（1）利用保温材料提高围护结构内部温度，材料层次的布置应使水蒸气渗透“进难出易”；（2）在保温层水蒸气流入的一侧设置隔气层（如沥青、卷材和隔汽涂料等）；（3）设置通风间层或泄气沟道使进入保温层的水分有出路。

三、围护结构内部冷凝的防止和控制

控制内部冷凝的主要措施有：20一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热

建筑围护结构隔热设计的重点是屋顶。隔热屋顶的构造有绝热层隔热屋顶、通风间层隔热屋顶、吊顶隔热屋顶、阁楼隔热屋顶、蓄水隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。

屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度不大于10m，间层高20cm，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为15~20cm。有土种植屋面，土壤厚10cm左右。一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热21二、自然通风设计

（一）热压和风压

当较重的冷空气从进风口进入室内后，吸收了室内的热量后变成较轻的热空气上升从出风口排出室外，不断流入的冷空气在室内被加热后从建筑物的上部出风口排出就形成了室内自然通风，称为热压通风。热压作用下的自然通风

二、自然通风设计（一）热压和风压热压作用下的自然通风22根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上形成正压区，在屋顶、两侧及背风面形成负压区。如果建筑物上设有开口，气流就会从正压区流入室内，再经室内流向负压区，这就形成了风压通风。

风压作用下的自然通风根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上23自然通风是热压和风压的综合结果。通常，风压通风对改善室内气候条件的效果比较显著，故应首先考虑如何组织风压通风来进行建筑防热设计。自然通风是热压和风压的综合结果。24（二）自然通风设计

1.建筑群自由式、错列式和斜列式布局及建筑南北朝向有利于自然通风。2.穿堂风（房间进风口直对着出风口）会使气流直通，风速较大，但风场范围小。进、出风口错开，风场区域大。进、出风口相距太近，室内通风效果不佳。如果进、出风口都开在正压区或负压区墙面一侧或房间只有一个开口，室内通风较差。开口的高度低，气流才能作用到人身上。设辅助高窗可使顶部热空气散出。进出风口面积相等为宜，或进风口小一点。3.利用窗扇，水平挑檐、百页板，外遮阳板及绿化可以挡风、导风，有效地组织室内通风。（二）自然通风设计1.建筑群自由式、错列式和斜列式25建筑群的布置建筑群的布置26挑檐对室内通风的影响挑檐对室内通风的影响27三、窗口遮阳设计

窗口遮阳可防止直射阳光进入室内而引起室内过热。东、西向窗户是遮阳设计的重点。遮阳的效果可以用遮阳系数来评价。

遮阳系数是指在直射阳光照射的时间内，透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进无遮阳窗口的太阳辐射量之比。遮阳系数越小，防热效果愈好。三、窗口遮阳设计窗口遮阳可防止直射阳光进入室内28遮阳对夏季室内温度的影响遮阳对夏季室内温度的影响29（三）内遮阳

窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都可以起到内部遮阳的功效，内遮阳的效果不如外遮阳好，但内遮阳调节灵活，使用方便，内遮阳还可控制眩光，提高私密性，有保温及装饰功能。

（三）内遮阳30一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热

建筑围护结构隔热设计的重点是屋顶。隔热屋顶的构造有绝热层隔热屋顶、通风间层隔热屋顶、吊顶隔热屋顶、阁楼隔热屋顶、蓄水隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。

屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度不大于10m，间层高20cm，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为15~20cm。有土种植屋面，土壤厚10cm左右。一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热31（二）外墙隔热

自然通风建筑外墙隔热设计重点是东西墙，空调建筑各个朝向外墙隔热都重要。

隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与遮阳墙等。外墙遮阳和浅色外墙可有效防热。复合墙内侧应为重质材料层，通风间层10cm宽。东西外墙用花格构件或绿化遮阳。

（二）外墙隔热

自然通风建筑外墙隔热设计重点是东32二、自然通风设计

（一）热压和风压

当较重的冷空气从进风口进入室内后，吸收了室内的热量后变成较轻的热空气上升从出风口排出室外，不断流入的冷空气在室内被加热后从建筑物的上部出风口排出就形成了室内自然通风，称为热压通风。热压作用下的自然通风

二、自然通风设计（一）热压和风压热压作用下的自然通风33根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上形成正压区，在屋顶、两侧及背风面形成负压区。如果建筑物上设有开口，气流就会从正压区流入室内，再经室内流向负压区，这就形成了风压通风。

风压作用下的自然通风根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上34自然通风是热压和风压的综合结果。通常，风压通风对改善室内气候条件的效果比较显著，故应首先考虑如何组织风压通风来进行建筑防热设计。自然通风是热压和风压的综合结果。35三、窗口遮阳设计

窗口遮阳可防止直射阳光进入室内而引起室内过热。东、西向窗户是遮阳设计的重点。遮阳的效果可以用遮阳系数来评价。

遮阳系数是指在直射阳光照射的时间内，透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进无遮阳窗口的太阳辐射量之比。遮阳系数越小，防热效果愈好。三、窗口遮阳设计窗口遮阳可防止直射阳光进入室内而36（一）绿化与构件遮阳：合理选择树种，安排适当的位置植树或在窗外种植藤蔓植物就是绿化遮阳。构件遮阳如：加宽挑檐，设外廊、阳台、旋窗等。（一）绿化与构件遮阳：37（二）外遮阳：

外遮阳比内遮阳防热效果好。固定遮阳板简单、成本低，便于维护。活动遮阳板可调节。除南向外，活动遮阳板均比固定遮阳板效率高。固定与活动、实体与绿化相结合的遮阳方式效率最高。固定外遮阳板的适用朝向及特性见下表。

（二）外遮阳：38（三）内遮阳

窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都可以起到内部遮阳的功效，内遮阳的效果不如外遮阳好，但内遮阳调节灵活，使用方便，内遮阳还可控制眩光，提高私密性，有保温及装饰功能。

（三）内遮阳392.1.5太阳能在建筑中应用

太阳能是一种洁净的可再生能源。建筑中太阳能利用主要包括:

太阳能热利用（包括太阳能热水器、被动式太阳能建筑等）;太阳能光利用（包括光发电和自然采光）

太阳能在建筑中应用也常分为:

被动式;主动式两类形式。

2.1.5太阳能在建筑中应用太阳能是一种洁净40一、被动式太阳能建筑

被动式太阳能建筑（太阳房）就是不用任何其他机械动力，只依靠太阳能自然供暖的建筑。

白天直接依靠太阳能供暖，多余的热量用热容大的建筑构件（如墙壁、地板等）、蓄热槽的卵石、水等吸收，夜间通过自然对流放热，使室内保持一定的温度，达到采暖的目的。

根据采暖方式的不同，被动式太阳能房可分为直接得热式（a）集热墙式（b）附加阳光间式（c）

被动式太阳能建筑，就地取材，技术简单，不耗费或较少其他常规能源，其缺点是冬季平均供暖温度偏低。太阳房夏季应注意防止室内过热。一、被动式太阳能建筑被动式太阳能建筑41二、主动式太阳能热利用

主动式太阳热能利用需要一定的动力进行热循环，它主要由太阳集热器、管道、储热装置、循环泵、热能交换器等组成。主动式太阳能利用能够较好地满足住户的生活要求，可以保证室内采暖和供热水，甚至制冷空调。但设备复杂，投资贵，需要消费辅助能源和电功率，而且所有的热水集热系统都需要设有防冻措施。主动式太阳热能利用系统示意

二、主动式太阳能热利用主动式太阳热能利用需要一42三、光伏发电系统与建筑一体化

通常，光伏发电系统由太阳电池、方阵（板）、储能装置、备用电源（辅助发电机或电网）以及负载组成，此外还有功率调节和控制装置。光伏发电系统与建筑一体化是指太阳能发电设备或构件在建筑上利用，并做到了与建筑设计有机地结合。

光伏发电通风屋顶简单的太阳发电系统示意三、光伏发电系统与建筑一体化通常，光伏发电系统432.2建筑光环境

建筑光环境控制包括:

建筑采光设计建筑照明建筑采光设计就是设法通过采光口使光线进入室内。

2.2建筑光环境建筑光环境控制包括:442.2.1采光设计标准

一、基本光度单位

光环境设计常用的基本光度单位有光通量、照度、发光强度和亮度。光通量Φ表示光源发出的光能的多少，单位为lm（流明）。照度E表示照射到单位面积上光通量的多少，单位为lx（勒克斯）。发光强度I是光通量的空间密度，单位为Cd（坎德拉）。亮度L是发光体在视看方向上单位面积发出的发光强度，单位为Cd/m2（坎德拉每平方米）。

2.2.1采光设计标准一、基本光度单位45建筑物理环境课件46建筑物理环境课件47光气候系数K

我国幅员辽阔，各地光气候差别较大。因此，国家标准中将我国划分为I-V个光气候区，采光设计时，各光气候区取不同的光气候系数K。

从I-V光气候区，光气候系数K分别取:0.80.91.01.11.2光气候系数K我国幅员辽阔，各地光气候差别较大。48三、采光均匀度

采光均匀度为工作面上的最低采光系数与平均采光系数之比

顶部采光I-IV级采光均匀度在0.7以上，对顶部采光V级和侧面采光无要求。三、采光均匀度采光均匀度为工作面上的最低采光系49四、眩光

眩光是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜，或存在极端的亮度对比，以致引起不舒适和降低物体可见度的视觉条件。采光设计中，减小窗户眩光主要措施有：（1）作业区应减少或避免直射阳光；（2）工作人员的视觉背景不宜为窗口；（3）为降低窗户亮度或减少天空视域，可采用室内外遮阳设施；（4）窗户结构的内表面或窗户周围的内墙面，宜采用浅色粉刷。

四、眩光眩光是在视野中由于亮度的分布或范围不适502.2.2建筑采光设计

采光设计可以分为被动式和主动式两类:被动式采光:利用不同形式的采光窗进行采光。主动式采光:利用集光、传光等设备与控制系统将天然光传送到需要照明的部位。

2.2.2建筑采光设计采光设计可以分为被动式和主动式两类51一、被动式采光设计：（一）侧窗（侧面采光）：侧窗采光的特点是房间的天然光照度随进深的增加而迅速降低，照度分布很不均匀。被动式采光方法取决于采光窗种类，采光窗通常可分为侧窗和天窗。单侧窗采光特性（上图为剖面，下图为平面）

一、被动式采光设计：（一）侧窗（侧面采光）：被动式采光方法取52为了有较好的采光均匀度，单侧采光房间的进深一般不超过窗高的1.5~2倍为宜。改善侧窗采光特性的措施：①

利用透光材料本身的反射、扩散和折射性能控制光线。②

使用固定或活动的遮阳板、遮光百页、遮光格栅。

为了有较好的采光均匀度，单侧采光房间的进深一般不53（二）天窗（顶部采光）：顶部采光口形式：矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗等。（二）天窗（顶部采光）：54（1）矩形天窗：普通矩形天窗是在屋架上架起一列天窗架构成的，窗户的方向与屋架相垂直，称为纵向矩形天窗。矩形天窗采光特性

平天窗采光特性（1）矩形天窗：矩形天窗采光特性平天窗采光特性55（2）平天窗：平天窗采光口位于水平面或接近水平面，它的采光效率最高，约为矩形天窗采光效率的2~2.5倍。透明的平天窗容易产生眩光，夏季会造成室内过热。所以，炎热地区平天窗要采取遮阳措施。

（2）平天窗：56（3）锯齿形天窗：

锯齿形天窗的屋顶倾斜，可以充分利用顶棚的反射光，采光效率比矩形天窗约高15%~20%。当窗口朝北布置时，接受北向天空漫射光，光线稳定，因此减小了室内温湿度的波动及眩光。锯齿形天窗非常适用于在美术馆、超市、体育馆及特殊车间使用。

锯齿形天窗采光特性

a.晴天窗口朝向太阳b.晴天窗口背向太阳c.阴天室内天然光分布

（3）锯齿形天窗：57除了以上三种天窗外，顶部采光还有：（1）大面积采光顶棚：常见于现代建筑的中庭、大型市场、体育馆、博览馆、温室等建筑。（2）带形或板式天窗：多数是在屋面板上开洞，覆以透光材料构成的。（3）下沉式天窗：是利用建筑物屋架上下弦之间的高差设置采光窗构成的。

除了以上三种天窗外，顶部采光还有：58二、主动式采光设计

主动式采光设计增加了室内可用的天然光数量，改善室内光环境质量，使不可能接受到天然光的空间也能享受天然采光，减少照明用电，节约能源。二、主动式采光设计主动式采光设计增加了室内可用592.2.3采光窗口面积的确定

采光窗口面积的确定，通常根据建筑空间的采光、通风、立面处理等综合要求，先大致确定窗口面积，然后根据房间的采光要求进行校验，验证是否符合采光标准值。采光计算方法很多，《建筑采光设计标准》规定了一种简易图表计算方法。采光要求不十分精确时，利用窗地面积比可以估算出采光窗面积，窗地面积比是指窗洞口面积与室内地面面积之比。2.2.3采光窗口面积的确定采光窗口面积的确定60建筑物理环境课件612.3建筑声环境

建筑声环境包括：室内音质设计、建筑隔声、噪声控制三方面的内容。

室内音质设计一般只限于各类厅堂，如影剧院、音乐厅、体育馆、报告厅、教室、礼堂和各类多功能厅等，建筑隔声和噪声控制是各类建筑都存在的一个普遍性问题。2.3建筑声环境建筑声环境包括：62声能的反射、吸收与透射声能的反射、吸收与透射63声音源于物体的振动。正在发出声音的物体称为声源。空气中的声音就是在弹性媒质中传播的疏密波。常温下声波的传播速度为340m/s。人耳可听到的声音频率范围为20Hz～20000Hz。根据波长＝声速/频率的关系，相应的人耳可听到的声音波长范围为17mm～17m。

声音源于物体的振动。64人耳所感受到的声音的强弱可以用A计权网络声压级来表示，简称A声级。声压级符号为Lp，单位为B(A)。声压级的叠加按照对数运算法则进行。两个相等的声压级叠加，声压级只增大3dB。

人耳所感受到的声音的强弱可以用A计权网络声压级65建筑物理环境课件662.3.1多孔吸声

多孔吸声材料是主要的吸声材料，它具有良好的高频吸声性能。最初是以麻、棉、毛等有机纤维材料为主，现在大部分由玻璃棉、超细玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维材料代替。除了棉状的以外，还可用适当的粘着剂制成板材或毡片。2.3.1多孔吸声多孔吸声材料是主要的吸声材67一多孔吸声材料的特点

多孔吸声材料具有大量内外连通的微小间隙和连续气泡，因而具有一定的通气性，当声波入射到材料表面时，声波很快地顺着微孔进入材料内部，引起空隙间的空气振动，由于磨擦、空气粘滞阻力和空隙间空气与纤维之间的热传导作用，使相当一部分声能转化为热能而被吸收掉。所以多孔材料吸声的先决条件是声波能很容易地进入微孔内，因此不仅材料内部，而且在材料表面上也应当多孔，如果多孔材料的微孔被灰尘污垢或抹灰油漆等封闭时，会对材料的吸声性能产生不利影响。常用的多孔吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料，各种软质纤维板、木丝板、微孔吸声砖、吸声粉刷，目前又有压铸铝纤维吸声板是绿色防火、防潮的吸声材料。一多孔吸声材料的特点多孔吸声材料具有大量内68二影响多孔材料吸声系数的因素

(1)材料厚度的影响：多孔材料的吸声系数，一般随着厚度的增加而提高其低频的吸声效果，而高频影响不显著。但材料厚度增加到一定程度后，吸声效果的提高就不明显了。所以为了提高材料的吸声性能而无限制地增加厚度是不适宜的。(2)材料容重的影响：改变材料的容重可以间接控制材料内部微孔尺寸。通常多孔材料容重的适当增加，意味着微孔的减少（即孔隙率的减少），能使低频吸声效果有所提高，但高频吸声性能却可能下降。多孔吸声材料的孔隙率一般在70%以上，多数达90%。(3)背后空气层的影响：当多孔吸声材料背后留有空气层时，与该空气层用同样的材料填满的效果近似，所以可利用空气层，既提高吸声系数又节省吸声材料。(4)材料表面装饰处理的影响：在建筑装修中为了改善材料吸声性能的要求，常常要进行表面装饰处理，如表面钻孔、开槽；粉刷、油漆；利用其它材料护面。吸声材料表面的空洞和开口孔隙，对吸声也是有利的。当材料吸湿或表面喷涂油漆，孔口充水或堵塞，会大大降低吸声材料的吸声效果。(5)声波的频率和入射条件：多孔材料的吸声系数随着频率的提高而增大，对于通常实用的厚度（5cm左右），中高频有较大的吸声系数。吸声系数还与入射条件有关，垂直和斜入射是比较特殊的，实际情况多是无规入射。高温高湿也会影响到吸声性能，这是由于吸湿吸水后，材料中孔隙率减少，使高频吸声系数降低，随着含湿量的增加，其影响的频率范围便进一步扩大。二影响多孔材料吸声系数的因素(1)材料厚度的影响：多孔692.3.2薄板、薄膜吸声一薄板吸声构造

任何一种不透气的材料装在墙壁上并保持一定的空气层，就成为板状吸声构造。当声波撞击板面时便发生振动，板的挠曲振动将吸收部分入射声能，并把这种声能转变为热能。薄板吸声是一种很有效的低频吸声构造。因为室内空间和多孔材料对中频和高频吸收都较大。

2.3.2薄板、薄膜吸声一薄板吸声构造70二薄膜吸声构造

皮革、人造革、塑料薄膜等材料具有不透气、柔软、受张拉时有弹性等特性。这些薄膜材料可与其背后封闭的空气层形成共振系统，用以吸收共振频率附近的入射声能。共振系统的弹性与膜所受的张力和背后空气层的弹性有关。薄膜吸声结构频率通常在200～1000HZ范围，最大吸声系数约为0.3～0.4，一般把它作为中频范围的吸声材料。二薄膜吸声构造皮革、人造革、塑料薄膜等材料具712.3.3空腔共振吸声

空腔（亥姆霍兹）共振器:

是一个内部为硬表面的封闭体，连接一条颈状的狭窄通道，以便声波通过狭窄通道进入封闭体内。

空腔共振器可分为：

单个吸声体、穿孔板共振器、狭缝共振器。

2.3.3空腔共振吸声空腔（亥姆霍兹）共振器:722.3.4空间吸声体

空间吸声体用穿孔板材（钢、铝、硬纸板条等）作成各种形状，如板形、棱柱体形、立方体形、球形、圆柱体形、单锥和双锥壳体形等，通常填充或衬贴玻璃棉、矿棉等吸声材料。特别适用于噪声很大的工业厂房作吸声处理。

2.3.4空间吸声体空间吸声体用穿孔板材（钢732.3.5可变吸声体

对于某些功能需要转换的空间，其声学要求也将随使用功能而变化。因此，某种固定的吸声做法难以满足变化的要求，这时可以利用可变吸声体进行声音的吸收与反射之间的转换。常用的可变吸声体有伸缩式帘幕、旋转式吸声板、平移式吸声板、铰链式吸声板、旋转式圆柱体等形式。2.3.5可变吸声体对于某些功能需要转换的空742.3.6噪声控制

一、噪声的危害与评价

噪声是指由频率和强度都不同的各种声音杂乱地组合而产生的声音。城市噪声来自交通噪声、工厂噪声、施工噪声和社会生活噪声。其中交通噪声的影响最大，范围最广。

2.3.6噪声控制一、噪声的危害与评价75二、居住区内交通干道噪声控制

居住区交通干道噪声控制措施有：一是把交通干道设计成地下或半地下；另一个就是利用隔声屏障来降噪。

二、居住区内交通干道噪声控制居住区交通干道噪声控制措施有：76三、建筑室内噪声控制

利用隔声、吸声降噪和消声等技术措施可以有效地控制室内噪声。使用隔声墙或楼板等构件、隔声罩、隔声间、隔声幕等技术能降低噪声级（20~50）dB。

三、建筑室内噪声控制利用隔声、吸声降噪和消声等77四、隔振设计

为了减弱设备运行时产生的振动以及由振动引起的固体声，必须对设备进行隔振设计。设备隔振一般包括设备基础隔振和管道隔振两部分内容。

四、隔振设计为了减弱设备运行时产生的振动以及由782.3.4室内音质设计

一、厅堂音质评价指标厅堂音质评价指标包括主观评价指标和客观指标两类，主观评价标准有合适的响度；高清晰度；足够的丰满度；良好的空间感；无回声等声缺陷以及低背景噪声等。2.3.4室内音质设计一、厅堂音质评价指标79二、厅堂音质设计策略

二、厅堂音质设计策略80三、混响时间设计

在室内声场达到稳态后，声源停止发声，室内的声能密度随时间增加而逐渐减小，直至完全消失，这一过程称为“混响过程”或“交混回响”。混响过程的长短以混响时间来表征。混响时间是声源停止发声后，声能密度衰减60dB所需的时间。混响时间符号为T60，单位为秒（s）。

三、混响时间设计在室内声场达到稳态后，声源停止81四、扩声设计

扩声系统把语言或音乐信号经传声器变成电信号，由带前置放大器和电压放大器的功率放大器产生足够的电功率，推动扬声器，发出声音。扩声系统主要设备包括传声器（麦克风）、调音台、功率放大器和扬声器等。在厅堂内如何布置扬声器，是扩声系统设计的重要问题。室内扬声器布置的基本要求是：（1）使观众厅声场均匀；（2）声像统一；（3）控制声反馈和避免产生回声干扰。扬声器的布置方式可以为分集中式、分散式和混合式三种。四、扩声设计扩声系统把语言或音乐信号经传声器变82室内空气质量标准

室内空气质量标准832.4.3室内空气污染控制

减少污染物的进入和放出，而不是污染空气后再进行排除。改善和提高室内空气质量将从室内污染源控制、使用绿色建材、通风、合理使用空调，采用治理技术使用室内空气净化器及室内绿化、优化设计等方面着手。

2.4.3室内空气污染控制减少污染物的进入和84一、污染源的控制

消除或减少室内污染源是改善室内空气品质最经济最有效的途径。

一、污染源的控制消除或减少室内污染85二、室内通风换气

消除室内空气污染物最经济、最有效的方式是通风换气。

二、室内通风换气消除室内空气污染物86三、采用空气净化装置

通常对于室内空气可以利用净化的方法降低污染物浓度，常用的净化方法可分为物理法、化学法和生物法。室内空气净化器一般可分为机械式、静电式、负氧离子式、物理吸附式、化学吸附式或者前几种形式的两种或两种以上形式的组合。三、采用空气净化装置通常对于室内空气可以利用87（一）机械式室内空气净化器（二）静电式室内空气净化器（三）负氧离子空气净化器（四）吸附式空气净化器（五）光催化室内空气净化器（一）机械式室内空气净化器88四、植物净化

植物可以调节室内空气碳氧平衡，调节室内空气湿度，散发香味等。研究表明，有些绿色植物都能有效地降低空气中的化学物质并将它们转化为自己的养料。绿色植物是普通家庭均能承受的居室空气的净化器。四、植物净化植物可以调节室内空气碳892.5绿色建筑概论

2.5.1绿色建筑概念一、绿色建筑的背景

20世纪70年代西方国家的石油危机，使人们开始认识到节约能源的重要性。节能从Energysaving、Energyconservation发展到Energyefficiency。与此同时，由于能源大量消耗带来了一系列的环境问题，酸雨、大气污染、全球温室效应等生态环境问题，使得人类不得不重新审视高消耗、高污染的发展模式。20世纪90年代，发达国家陆续提出了绿色建筑（Greenbuilding）、生态建筑（Ecologicalbuilding）和可持续建筑(Sustainablebuilding)的概念。

2.5绿色建筑概论2.5.1绿色建筑概念90二、绿色建筑的概念与特征

绿色建筑是指:为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间，同时在建筑全生命周期（材料生产，建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除过程）中实现高效率地利用资源（能源、土地、水资源、材料）、最低限度地影响环境的建筑物。二、绿色建筑的概念与特征绿色建筑91绿色建筑的主要特征如下

1．节约能源和利用可再生能源；2．设计结合气候；3．材料的循环利用；4．尊重使用者，尊重基地环境；5．整体的设计观

。绿色建筑的主要特征如下1．节约能源和利用可再生能源；922.5.2绿色建筑评价指标体系

绿色建筑评价指标体系提供一个共同的设计标准和目标，它是对绿色建筑实践和建筑市场的认同和促进，也为绿色建筑提供认证依据。

2.5.2绿色建筑评价指标体系绿色建筑评价指93美国LEED（能源与环境设计先导）绿色建筑评估体系，英国BREEAM-UK（Buildingresearchestablishmentenvironmentalassessmentmethod）评估体系，19个国家协商的GBC绿色建筑挑战体系，韩国绿色建筑评估体系KGBRSC，德国EcoProfile，加拿大BREEAM-Canada，我国台湾地区《绿建筑解说与评估》，中国的《绿色奥运建筑评估体系》，《中国生态住宅技术评估手册（2003）》等。美国LEED（能源与环境设计先导）绿色建筑评估体系，942.5.3绿色建筑设计策略简介

1．与自然环境共生的设计策略；2．建筑节能及环境新技术的应用；3．全寿命周期策略；4．舒适健康的室内环境；5．融入历史与地域的人文环境。2.5.3绿色建筑设计策略简介1．与自然环境共生的设计策95房屋建筑学

第2章

房屋建筑学第2章96第2章建筑物理环境基础

第2章建筑物理环境基础97物理学是研究客观世界运动规律的学科。建筑物理学是研究外界环境的运动过程对建筑产生的影响，进而对人体产生的影响的学科。外界环境的物理要素为热、声、光的运动过程。建筑物理学的研究对象是热、声、光等物理运动过程对建筑和人体产生的影响。建筑物理学是设计和建造符合人体生理和心理需要的建筑的基本理论。物理学是研究客观世界运动规律的学科。98建筑物理环境：建筑室内空间与人体相关的各个物理要素的总和。

建筑热环境建筑声环境建筑光环境

人通过各类感官器官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）接触外界物理环境，物理环境对人的生理和心理状态产生着影响着。建筑物理环境：建筑室内空间与人体相关的99建筑热环境对人的作用外界环境与建筑的热交换，建筑与室内人的热交换2.1建筑热环境

建筑热环境对人的作用外界环境与建筑的热交换，2.1建筑100建筑热环境研究的主要内容有：建筑保温、建筑防潮、建筑日照、建筑防热、建筑中的太阳能利用

建筑热环境控制就是为了在满足人们的热舒适需求前提下，节约资源和能源。

建筑热环境研究的主要内容有：101（一）稳定传热

如果室内外空气温度都不随时间变化，通过围护结构的传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是建筑保温设计的基础，也是我国严寒和寒冷地区采暖居住建筑节能设计的基础。

按照稳态传热计算通过围护结构的传热量公式为：

Q为单位时间的传热量，W；F为垂直于围护结构的计算传热面积，m2；K为围护结构的传热系数，W/(m2.K)；ti和te分别为室内、外空气温度，℃（一）稳定传热如果室内外空气温度都不随时间变化102传热系数K：

R0为围护结构的传热阻，m2.K/W；Ri为内表面换热阻，Ri＝0.11m2.K/W；Re为外表面换热阻，Re＝0.05m2.K/W；d为材料厚度，m；λ为材料导热系数，W/(m.K)。传热系数K：R0为围护结构的传热阻，m2.K/103（二）非稳定传热

夏天，室内外空气温度都随时间变化，通过围护结构的传热过程称为非稳定传热。非稳定传热计算是建筑防热设计的基础，也是夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑节能设计的基础。（二）非稳定传热夏天，室内外空气温度都随时间变104热惰性指标表征围护结构对温度波动衰减快慢的程度。热惰性指标（2）热惰性指标D值越大，温度波在围护结构中衰减越快，围护结构的热稳定性越好。为了抵抗室外热作用的波动，要求外围护结构具有足够的热惰性指标值。R为材料层的热阻，S为材料层的蓄热系数热惰性指标表征围护结构对温度波动衰减快慢的程度。105二、建筑热工设计分区我国幅员辽阔，各地气候差异较大。为了使建筑设计能够较好适应气候，我国《民用建筑热工设计规范》提出了建筑热工设计分区的概念。具体分区和设计要求见下表。二、建筑热工设计分区我国幅员辽阔，各地气候差异较106建筑物理环境课件1072.1.2建筑保温设计

严寒与寒冷地区的民用建筑为了保证:

(1)冬季室内的气温、湿度、气流速度和室内热辐射在一定允许范围内；

(2)建筑围护结构内表面温度不低于室内露点温度，必须进行建筑保温设计。建筑保温设计包括建筑方案设计中的保温综合处理和外围护结构保温构造设计。

2.1.2建筑保温设计严寒与寒冷地区的民用建筑108一、建筑保温的综合处理措施

（1）控制体形系数：体型系数是指一栋建筑物的外表面积F0与其所包围的体积V0之比。如果建筑外表面凹凸过多，体形系数变大，则建筑物传热耗热量增大。（2）合理布置建筑朝向：建筑应朝向正南向，建筑立面应避开当地冬季主导风向。（3）防止冷风渗透：冬季通过外围护结构缝隙的冷风渗透使建筑物热损失增大。应提高窗户密封性；建筑立面避开冬季主导风向；设置避风措施；利用地形、树木来挡风。（4）合理选择窗墙面积比：窗墙面积比（窗墙比）是指窗洞口面积与房间立面单元墙面积之比。为了利用太阳能，南向窗墙比最大，北向窗墙比最小，东、西向窗墙比介于其间。一、建筑保温的综合处理措施（1）控制体形系数：109二、建筑围护结构保温设计

（1）最小传热阻：

为了控制围护结构内表面温度不低于室内露点温度，保证内表面不结露的要求，围护结构的传热阻不能小于某个最低限度值，这个最低限度称为“最小传热阻”。二、建筑围护结构保温设计（1）最小传热阻：110（2）围护结构主体部位保温构造围护结构保温构造分两类：

单一材料结构；复合保温结构单一材料结构如空心板、空心砌块、加气混凝土等，既能承重，又能保温。复合保温结构由保温层和承重层复合而成。复合结构按保温层所处的位置可分为内保温（保温层在室内一侧），外保温（保温层在室外一侧）和中间保温（保温层夹在中间）三种。外保温的优点较多：①减小热桥处的热损失。②有利于防止保温层内部产生凝结水。③房间的热稳定性好。④降低墙或屋顶的主要部分的温度应力起伏。⑤有利于旧房节能改造。外保温是我国建筑节能的发展方向。（2）围护结构主体部位保温构造111（3）围护结构异常部位的保温设计

①窗户的保温：可以选用木材、塑料和塑钢窗框；使用断热金属窗框。寒冷地区，可采用多层窗；使用新型节能窗户，如低辐射玻璃窗（即Low-E窗）、中空玻璃窗等。②热桥保温：热桥是热量容易通过的地方（如钢或钢筋混凝土骨架、圈梁、过梁、板材的肋部等），热桥处内表面温度低于主体。对热桥应进行内表面温度验算和保温处理。③其他异常部位保温：外墙角、外墙与内墙交角、楼地板或屋顶与外墙交角等应加强保温。靠近外墙0.5~1.0m宽的地面散热最大，因此，外墙周边地板采用局部保温措施。（3）围护结构异常部位的保温设计112图(a)水蒸气饱和压力ps曲线与水蒸气分压力p线不相交，说明围护结构不会产生内部冷凝。图(b)中ps线与p线相交，则在ps小于p部位围护结构内部有冷凝产生。（a）围护结构内部无冷凝（b）围护结构内部有冷凝图(a)水蒸气饱和压力ps曲线与水蒸气分压力p线113二、围护结构表面结露的防止和控制

控制表面冷凝的主要措施有：（1）利用保温材料，增加围护结构传热阻，进而提高其内表面温度；（2）保证室内表面空气气流畅通，加强自然通风；（3）选择具有一定调湿能力的内墙材料；（4）高湿环境应考虑有组织引导表面冷凝水，比如，房间吊顶具有一定坡度。

二、围护结构表面结露的防止和控制

控制表面冷凝的主要措施有：114三、围护结构内部冷凝的防止和控制

控制内部冷凝的主要措施有：（1）利用保温材料提高围护结构内部温度，材料层次的布置应使水蒸气渗透“进难出易”；（2）在保温层水蒸气流入的一侧设置隔气层（如沥青、卷材和隔汽涂料等）；（3）设置通风间层或泄气沟道使进入保温层的水分有出路。

三、围护结构内部冷凝的防止和控制

控制内部冷凝的主要措施有：115一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热

建筑围护结构隔热设计的重点是屋顶。隔热屋顶的构造有绝热层隔热屋顶、通风间层隔热屋顶、吊顶隔热屋顶、阁楼隔热屋顶、蓄水隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。

屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度不大于10m，间层高20cm，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为15~20cm。有土种植屋面，土壤厚10cm左右。一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热116二、自然通风设计

（一）热压和风压

当较重的冷空气从进风口进入室内后，吸收了室内的热量后变成较轻的热空气上升从出风口排出室外，不断流入的冷空气在室内被加热后从建筑物的上部出风口排出就形成了室内自然通风，称为热压通风。热压作用下的自然通风

二、自然通风设计（一）热压和风压热压作用下的自然通风117根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上形成正压区，在屋顶、两侧及背风面形成负压区。如果建筑物上设有开口，气流就会从正压区流入室内，再经室内流向负压区，这就形成了风压通风。

风压作用下的自然通风根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上118自然通风是热压和风压的综合结果。通常，风压通风对改善室内气候条件的效果比较显著，故应首先考虑如何组织风压通风来进行建筑防热设计。自然通风是热压和风压的综合结果。119（二）自然通风设计

1.建筑群自由式、错列式和斜列式布局及建筑南北朝向有利于自然通风。2.穿堂风（房间进风口直对着出风口）会使气流直通，风速较大，但风场范围小。进、出风口错开，风场区域大。进、出风口相距太近，室内通风效果不佳。如果进、出风口都开在正压区或负压区墙面一侧或房间只有一个开口，室内通风较差。开口的高度低，气流才能作用到人身上。设辅助高窗可使顶部热空气散出。进出风口面积相等为宜，或进风口小一点。3.利用窗扇，水平挑檐、百页板，外遮阳板及绿化可以挡风、导风，有效地组织室内通风。（二）自然通风设计1.建筑群自由式、错列式和斜列式120建筑群的布置建筑群的布置121挑檐对室内通风的影响挑檐对室内通风的影响122三、窗口遮阳设计

窗口遮阳可防止直射阳光进入室内而引起室内过热。东、西向窗户是遮阳设计的重点。遮阳的效果可以用遮阳系数来评价。

遮阳系数是指在直射阳光照射的时间内，透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进无遮阳窗口的太阳辐射量之比。遮阳系数越小，防热效果愈好。三、窗口遮阳设计窗口遮阳可防止直射阳光进入室内123遮阳对夏季室内温度的影响遮阳对夏季室内温度的影响124（三）内遮阳

窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都可以起到内部遮阳的功效，内遮阳的效果不如外遮阳好，但内遮阳调节灵活，使用方便，内遮阳还可控制眩光，提高私密性，有保温及装饰功能。

（三）内遮阳125一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热

建筑围护结构隔热设计的重点是屋顶。隔热屋顶的构造有绝热层隔热屋顶、通风间层隔热屋顶、吊顶隔热屋顶、阁楼隔热屋顶、蓄水隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。

屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度不大于10m，间层高20cm，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为15~20cm。有土种植屋面，土壤厚10cm左右。一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热126（二）外墙隔热

自然通风建筑外墙隔热设计重点是东西墙，空调建筑各个朝向外墙隔热都重要。

隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与遮阳墙等。外墙遮阳和浅色外墙可有效防热。复合墙内侧应为重质材料层，通风间层10cm宽。东西外墙用花格构件或绿化遮阳。

（二）外墙隔热

自然通风建筑外墙隔热设计重点是东127二、自然通风设计

（一）热压和风压

当较重的冷空气从进风口进入室内后，吸收了室内的热量后变成较轻的热空气上升从出风口排出室外，不断流入的冷空气在室内被加热后从建筑物的上部出风口排出就形成了室内自然通风，称为热压通风。热压作用下的自然通风

二、自然通风设计（一）热压和风压热压作用下的自然通风128根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上形成正压区，在屋顶、两侧及背风面形成负压区。如果建筑物上设有开口，气流就会从正压区流入室内，再经室内流向负压区，这就形成了风压通风。

风压作用下的自然通风根据流体力学原理，当风吹向建筑物时，在迎风面上129自然通风是热压和风压的综合结果。通常，风压通风对改善室内气候条件的效果比较显著，故应首先考虑如何组织风压通风来进行建筑防热设计。自然通风是热压和风压的综合结果。130三、窗口遮阳设计

窗口遮阳可防止直射阳光进入室内而引起室内过热。东、西向窗户是遮阳设计的重点。遮阳的效果可以用遮阳系数来评价。

遮阳系数是指在直射阳光照射的时间内，透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进无遮阳窗口的太阳辐射量之比。遮阳系数越小，防热效果愈好。三、窗口遮阳设计窗口遮阳可防止直射阳光进入室内而131（一）绿化与构件遮阳：合理选择树种，安排适当的位置植树或在窗外种植藤蔓植物就是绿化遮阳。构件遮阳如：加宽挑檐，设外廊、阳台、旋窗等。（一）绿化与构件遮阳：132（二）外遮阳：

外遮阳比内遮阳防热效果好。固定遮阳板简单、成本低，便于维护。活动遮阳板可调节。除南向外，活动遮阳板均比固定遮阳板效率高。固定与活动、实体与绿化相结合的遮阳方式效率最高。固定外遮阳板的适用朝向及特性见下表。

（二）外遮阳：133（三）内遮阳

窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都可以起到内部遮阳的功效，内遮阳的效果不如外遮阳好，但内遮阳调节灵活，使用方便，内遮阳还可控制眩光，提高私密性，有保温及装饰功能。

（三）内遮阳1342.1.5太阳能在建筑中应用

太阳能是一种洁净的可再生能源。建筑中太阳能利用主要包括:

太阳能热利用（包括太阳能热水器、被动式太阳能建筑等）;太阳能光利用（包括光发电和自然采光）

太阳能在建筑中应用也常分为:

被动式;主动式两类形式。

2.1.5太阳能在建筑中应用太阳能是一种洁净135一、被动式太阳能建筑

被动式太阳能建筑（太阳房）就是不用任何其他机械动力，只依靠太阳能自然供暖的建筑。

白天直接依靠太阳能供暖，多余的热量用热容大的建筑构件（如墙壁、地板等）、蓄热槽的卵石、水等吸收，夜间通过自然对流放热，使室内保持一定的温度，达到采暖的目的。

根据采暖方式的不同，被动式太阳能房可分为直接得热式（a）集热墙式（b）附加阳光间式（c）

被动式太阳能建筑，就地取材，技术简单，不耗费或较少其他常规能源，其缺点是冬季平均供暖温度偏低。太阳房夏季应注意防止室内过热。一、被动式太阳能建筑被动式太阳能建筑136二、主动式太阳能热利用

主动式太阳热能利用需要一定的动力进行热循环，它主要由太阳集热器、管道、储热装置、循环泵、热能交换器等组成。主动式太阳能利用能够较好地满足住户的生活要求，可以保证室内采暖和供热水，甚至制冷空调。但设备复杂，投资贵，需要消费辅助能源和电功率，而且所有的热水集热系统都需要设有防冻措施。主动式太阳热能利用系统示意

二、主动式太阳能热利用主动式太阳热能利用需要一137三、光伏发电系统与建筑一体化

通常，光伏发电系统由太阳电池、方阵（板）、储能装置、备用电源（辅助发电机或电网）以及负载组成，此外还有功率调节和控制装置。光伏发电系统与建筑一体化是指太阳能发电设备或构件在建筑上利用，并做到了与建筑设计有机地结合。

光伏发电通风屋顶简单的太阳发电系统示意三、光伏发电系统与建筑一体化通常，光伏发电系统1382.2建筑光环境

建筑光环境控制包括:

建筑采光设计建筑照明建筑采光设计就是设法通过采光口使光线进入室内。

2.2建筑光环境建筑光环境控制包括:1392.2.1采光设计标准

一、基本光度单位

光环境设计常用的基本光度单位有光通量、照度、发光强度和亮度。光通量Φ表示光源发出的光能的多少，单位为lm（流明）。照度E表示照射到单位面积上光通量的多少，单位为lx（勒克斯）。发光强度I是光通量的空间密度，单位为Cd（坎德拉）。亮度L是发光体在视看方向上单位面积发出的发光强度，单位为Cd/m2（坎德拉每平方米）。

2.2.1采光设计标准一、基本光度单位140建筑物理环境课件141建筑物理环境课件142光气候系数K

我国幅员辽阔，各地光气候差别较大。因此，国家标准中将我国划分为I-V个光气候区，采光设计时，各光气候区取不同的光气候系数K。

从I-V光气候区，光气候系数K分别取:0.80.91.01.11.2光气候系数K我国幅员辽阔，各地光气候差别较大。143三、采光均匀度

采光均匀度为工作面上的最低采光系数与平均采光系数之比

顶部采光I-IV级采光均匀度在0.7以上，对顶部采光V级和侧面采光无要求。三、采光均匀度采光均匀度为工作面上的最低采光系144四、眩光

眩光是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜，或存在极端的亮度对比，以致引起不舒适和降低物体可见度的视觉条件。采光设计中，减小窗户眩光主要措施有：（1）作业区应减少或避免直射阳光；（2）工作人员的视觉背景不宜为窗口；（3）为降低窗户亮度或减少天空视域，可采用室内外遮阳设施；（4）窗户结构的内表面或窗户周围的内墙面，宜采用浅色粉刷。

四、眩光眩光是在视野中由于亮度的分布或范围不适1452.2.2建筑采光设计

采光设计可以分为被动式和主动式两类:被动式采光:利用不同形式的采光窗进行采光。主动式采光:利用集光、传光等设备与控制系统将天然光传送到需要照明的部位。

2.2.2建筑采光设计采光设计可以分为被动式和主动式两类146一、被动式采光设计：（一）侧窗（侧面采光）：侧窗采光的特点是房间的天然光照度随进深的增加而迅速降低，照度分布很不均匀。被动式采光方法取决于采光窗种类，采光窗通常可分为侧窗和天窗。单侧窗采光特性（上图为剖面，下图为平面）

一、被动式采光设计：（一）侧窗（侧面采光）：被动式采光方法取147为了有较好的采光均匀度，单侧采光房间的进深一般不超过窗高的1.5~2倍为宜。改善侧窗采光特性的措施：①

利用透光材料本身的反射、扩散和折射性能控制光线。②

使用固定或活动的遮阳板、遮光百页、遮光格栅。

为了有较好的采光均匀度，单侧采光房间的进深一般不148（二）天窗（顶部采光）：顶部采光口形式：矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗等。（二）天窗（顶部采光）：149（1）矩形天窗：普通矩形天窗是在屋架上架起一列天窗架构成的，窗户的方向与屋架相垂直，称为纵向矩形天窗。矩形天窗采光特性

平天窗采光特性（1）矩形天窗：矩形天窗采光特性平天窗采光特性150（2）平天窗：平天窗采光口位于水平面或接近水平面，它的采光效率最高，约为矩形天窗采光效率的2~2.5倍。透明的平天窗容易产生眩光，夏季会造成室内过热。所以，炎热地区平天窗要采取遮阳措施。

（2）平天窗：151（3）锯齿形天窗：

锯齿形天窗的屋顶倾斜，可以充分利用顶棚的反射光，采光效率比矩形天窗约高15%~20%。当窗口朝北布置时，接受北向天空漫射光，光线稳定，因此减小了室内温湿度的波动及眩光。锯齿形天窗非常适用于在美术馆、超市、体育馆及特殊车间使用。

锯齿形天窗采光特性

a.晴天窗口朝向太阳b.晴天窗口背向太阳c.阴天室内天然光分布

（3）锯齿形天窗：152除了以上三种天窗外，顶部采光还有：（1）大面积采光顶棚：常见于现代建筑的中庭、大型市场、体育馆、博览馆、温室等建筑。（2）带形或板式天窗：多数是在屋面板上开洞，覆以透光材料构成的。（3）下沉式天窗：是利用建筑物屋架上下弦之间的高差设置采光窗构成的。

除了以上三种天窗外，顶部采光还有：153二、主动式采光设计

主动式采光设计增加了室内可用的天然光数量，改善室内光环境质量，使不可能接受到天然光的空间也能享受天然采光，减少照明用电，节约能源。二、主动式采光设计主动式采光设计增加了室内可用1542.2.3采光窗口面积的确定

采光窗口面积的确定，通常根据建筑空间的采光、通风、立面处理等综合要求，先大致确定窗口面积，然后根据房间的采光要求进行校验，验证是否符合采光标准值。采光计算方法很多，《建筑采光设计标准》规定了一种简易图表计算方法。采光要求不十分精确时，利用窗地面积比可以估算出采光窗面积，窗地面积比是指窗洞口面积与室内地面面积之比。2.2.3采光窗口面积的确定采光窗口面积的确定155建筑物理环境课件1562.3建筑声环境

建筑声环境包括：室内音质设计、建筑隔声、噪声控制三方面的内容。

室内音质设计一般只限于各类厅堂，如影剧院、音乐厅、体育馆、报告厅、教室、礼堂和各类多功能厅等，建筑隔声和噪声控制是各类建筑都存在的一个普遍性问题。2.3建筑声环境建筑声环境包括：157声能的反射、吸收与透射声能的反射、吸收与透射158声音源于物体的振动。正在发出声音的物体称为声源。空气中的声音就是在弹性媒质中传播的疏密波。常温下声波的传播速度为340m/s。人耳可听到的声音频率范围为20Hz～20000Hz。根据波长＝声速/频率的关系，相应的人耳可听到的声音波长范围为17mm～17m。

声音源于物体的振动。159人耳所感受到的声音的强弱可以用A计权网络声压级来表示，简称A声级。声压级符号为Lp，单位为B(A)。声压级的叠加按照对数运算法则进行。两个相等的声压级叠加，声压级只增大3dB。

人耳所感受到的声音的强弱可以用A计权网络声压级160建筑物理环境课件1612.3.1多孔吸声

多孔吸声材料是主要的吸声材料，它具有良好的高频吸声性能。最初是以麻、棉、毛等有机纤维材料为主，现在大部分由玻璃棉、超细玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维材料代替。除了棉状的以外，还可用适当的粘着剂制成板材或毡片。2.3.1多孔吸声多孔吸声材料是主要的吸声材162一多孔吸声材料的特点

多孔吸声材料具有大量内外连通的微小间隙和连续气泡，因而具有一定的通气性，当声波入射到材料表面时，声波很快地顺着微孔进入材料内部，引起空隙间的空气振动，由于磨擦、空气粘滞阻力和空隙间空气与纤维之间的热传导作用，使相当一部分声能转化为热能而被吸收掉。所以多孔材料吸声的先决条件是声波能很容易地进入微孔内，因此不仅材料内部，而且在材料表面上也应当多孔，如果多孔材料的微孔被灰尘污垢或抹灰油漆等封闭时，会对材料的吸声性能产生不利影响。常用的多孔吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料，各种软质纤维板、木丝板、微孔吸声砖、吸声粉刷，目前又有压铸铝纤维吸声板是绿色防火、防潮的吸声材料。一多孔吸声材料的特点多孔吸声材料具有大量内163二影响多孔材料吸声系数的因素

(1)材料厚度的影响：多孔材料的吸声系数，一般随着厚度的增加而提高其低频的吸声效果，而高频影响不显著。但材料厚度增加到一定程度后，吸声效果的提高就不明显了。所以为了提高材料的吸声性能而无限制地增加厚度是不适宜的。(2)材料容重的影响：改变材料的容重可以间接控制材料内部微孔尺寸。通常多孔材料容重的适当增加，意味着微孔的减少（即孔隙率的减少），能使低频吸声效果有所提高，但高频吸声性能却可能下降。多孔吸声材料的孔隙率一般在70%以上，多数达90%。(3)背后空气层的影响：当多孔吸声材料背后留有空气层时，与该空气层用同样的材料填满的效果近似，所以可利用空气层，既提高吸声系数又节省吸声材料。(4)材料表面装饰处理的影响：在建筑装修中为了改善材料吸声性能的要求，常常要进行表面装饰处理，如表面钻孔、开槽；粉刷、油漆；利用其它材料护面。吸声材料表面的空洞和开口孔隙，对吸声也是有利的。当材料吸湿或表面喷涂油漆，孔口充水或堵塞，会大大降低吸声材料的吸声效果。(5)声波的频率和入射条件：多孔材料的吸声系数随着频率的提高而增大，对于通常实用的厚度（5cm左右），中高频有较大的吸声系数。吸声系数还与入射条件有关，垂直和斜入射是比较特殊的，实际情况多是无规入射。高温高湿也会影响到吸声性能，这是由于吸