气候与建筑讲义培训课件

气候与建筑五日谓之候、三候谓之气与建筑密切有关的气候要素：太阳辐射、气温、湿度、风、降水建筑的前身热带地区——树居温带地区——崖下居寒冷地区——岩洞居建筑的雏形原始的巢居原始的穴居建筑的繁荣北方南方严实墩厚、立面平整、封闭低矮、内向封闭峻峭斜屋面、通透轻巧、可拆卸的围护结构、底部架空2.1气候与建筑设计2.1.1气候分区气候带气候型古希腊学者亚里斯多德提出的以回归线和极圈作为气候带的界线，把全球划分为五个气候带：热带、南(北)温带、南(北)寒带。热带雨林气候热带季风气候热带草原气候稀树草原气候沙漠气候湿润性大陆性气候针叶林气候海洋性西海岸气候亚热带湿润性气候地中海气候苔原气候、冰原气候山地气候柯本气候分类法A赤道湿润性气候区B干燥性气候区C湿润性温和型气候区D湿润性冷温型气候区E极地气候区2.1.2我国气候特征与区划显著的季风特色明显的大陆性气候多样的气候类型夏季盛行从海洋吹向大陆的东南风或西南风冬季多偏北和西北风降水多发生在偏南风盛行的5~9月冬冷夏热、冬干夏雨建筑热工设计分区及设计要求-100+10严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区温和地区寒冷地区严寒地区寒冷地区严寒地区寒冷地区，体形系数≤0.3夏热冬暖地区夏热冬冷地区严寒地区A区，体形系数（0.3，0.4）严寒地区A区，体形系数≤0.3严寒地区B区，体形系数（0.3，0.4）严寒地区B区，体形系数≤0.3寒冷地区，体形系数（0.3，0.4）《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）各分区外墙传热系数限值全国各地区外墙传热系数节能要求国家建筑节能设计标准和热工气候划分民用建筑节能设计标准（JGJ26-95）采暖居住建筑节能检验标准（JGJ132-2001）既有采暖居住建筑节能改造技术规程（JGJ129-2000）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ134-2001）夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）严寒严寒严寒寒冷夏热冬冷夏热冬暖温和寒冷2.2结合气候设计的要素

一、太阳辐射太阳辐射的基本过程空气温度、风的形成、地温变化、海水温差的形成都直接或间接受之影响太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风能、潮汐能、水能等都来自太阳能，太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地向宇宙空间辐射能量太阳常数：是指在太阳地球之间为年平均距离时，在地球大气层以上垂直于太阳光线的平面上，单位面积、单位时间内的太阳辐射能的数值。该数值是一个常数，一般取1367±7瓦/米2。到达地面的太阳辐射太阳直射辐射照度IDN=I0Pm大气透明度P（表3－2）太阳散射辐射照度天空散射辐射地面反射辐射大气长波辐射太阳总辐射照度大气对太阳辐射的削弱程度取决于射线在大气中射程的长短及大气质量。直射辐射：与太阳高度角、大气透明度有关散射辐射：散射辐射强度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比我国太阳能资源十分丰富，全国有2/3以上的地区，年辐照量大于5016MJ/m2，年日照时数在2200小时以上。建筑日照与太阳辐射（一）建筑对日照的要求日照是指物体表面被太阳光直接照射的现象阳光直接照射到建筑地段和建筑物表面及其房间内部的现象，称为建筑日照争取日照避免日照建筑日照主要是研究太阳直射辐射对建筑物的作用和建筑物对日照的要求耶鲁大学珍本图书馆日照时数：从日出到日落一天内阳光实际照射大地的时间可照时数：晴朗天气时，从日出到日落一天内阳光照射大地的时间日照百分率：实际日照时数与可照时数的比值二、气温气温的变化和室外计算温度大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选择性对太阳辐射几乎是透明体主要靠吸收地面的长波辐射（3～120微米）而增强气温：距地面1.5米高处的空气温度影响气温的因素入射到地面的太阳辐射热量地面覆盖面大气的对流作用气温的日变化和年变化日较差的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室外计算温度《民用建筑热工设计规范》夏季：25年每年最热一天的最高温度的累年平均值冬季：按照围护结构的热惰性指标分为四级地温和冻土三、空气湿度的变化相对湿度的周期性日变化空气湿度的垂直变化空气湿度随着高度的增加而递减温度越高，递减速度越快风速越大，递减速度越快空气湿度的分布华南地区因春季海洋气团的侵入，此时气温不高，所以在春夏之交气候较湿润四、风由大气压力差所引起的大气水平方向的运动地表增温不同是引起大气压力差的主要原因大气环流和地方风大气环流：太阳辐射热在地球上照射不均匀，引起赤道和两极间出现温差，从而引起大气从赤道到两极或从两极到赤道的经常性活动地方风：由于地表水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件的不同而引起的风风向、风频和风玫瑰图风能分布风与城市规划盛行风与城市规划季节变化型主导风向型无主导风向型准静风型局地环流与城市规划季节变化区主导风向区全年西风主导风向区冬季西风夏季东风主导风向区全年西南风无主导风向区准静风区五、降水地表蒸发的水蒸气进入大气层，经过凝结后又以液态或固态形式降落地面，这一过程简称降水。降水量降水时间降水强度降水的空间分布从东南沿海向西北内陆逐渐减少山地多于平地，迎风面多于背风坡局地多雨区降水的时间分布受季风影响，雨量多集中在夏季夏热冬暖地区的区划

夏热冬暖地区福州——龙岩——梅州——韶关——梧州——南宁——百色——昆明以南部分地区划一分界线：南岭线云贵高原南岭山脉武夷山脉气候特征

长夏无冬：1月平均气温高于10℃

年高于25度天数100-200天温高湿重：极端高温40℃

年平均相对湿度80%雨量丰沛：年降水量多为1500-2000mm日照强烈:年总辐射照度130-170W/m2风力充沛：年平均风速1-4m/s

台湾海峡达7m/s2.3城市气候和微气候一、城市气候的形成城市气候是在不同区域气候背景下，受城市特殊的人工下垫面和城市人类活动的影响而形成的一种局地气候下垫面人为热空气污染二、城市气候的基本特征大气透明度较小，太阳辐射减弱城区气温偏高，形成热岛效应城区的风速小，风向随地而异城区蒸发弱，空气湿度小城区的雾日增多、能见度差城区降水增多混合高度稳定、封闭处处有、非时时有空气干燥化人类活动的副产品——废热；城市表面无呼吸性能

广州市区与郊区相对湿度对比（%）

7.4日7.5日7.6日7.9日7.10日平均

市区 75 66 71 78 82 74 郊区 85 76 82 84 88 83通风不良高大建筑与构筑物的影响

广州市区与郊区风速比较

7.4日7.5日7.6日7.9日7.10日平均

东圃 4.2 2.6 2.8 2.2 2.0 2.8 北京路 0.5 0.4 1.1 0.5 0.7 0.6 三、微气候下垫面的影响建筑物的影响——立体下垫面气流的影响2.4结合气候的设计策略一、宏观中观气候设计策略湿热气候区干热气候区温和气候区寒冷气候区干热气候区设计策略湿热气候区设计策略温和性气候区设计策略寒冷性气候区设计策略二、微气候设计策略主要考虑建筑周围小范围空间的气候特征，对其加以利用侧重于具体的建筑单体，同时扩大了单体设计的范畴，通过创造建筑外部环境条件以改变建筑内部微环境表现在规划、建筑、建筑细部和建筑设备几个层面方案建模模拟、分析和评价局部改进建议方案符合要求反馈给建筑师体现规划要求和设计风格日照分析通风分析夏季冬季日照特点夏季冬季风速分布特点综合日照和风速分布，分析小区布置的合理性小区物理环境分析的基本思路（1）小区的规划布置：小区的开口、轴线走向和通道是否有利于小区内通风；小区内点式、行列式和围合式建筑的布局（间距控制和高度布置）是否影响相互间的通风和日照；（2）小区架空层的设置：首层不同的架空层设置（位置和开口大小）对小区内风环境的影响，从而分析合理的架空层方案；（3）小区内景观的布置：综合考虑夏冬两季主导风向下休闲娱乐场所和雕塑、园林和水体的风速分布和日照分布，使休闲娱乐场所尽量做到冬暖夏凉，而雕塑、植树尽量布置在无风或弱风区；小区环境的分析内容冬季日照时间短，不宜布置成公共活动场所123冬季日照时间比较长，适合布置成公共活动场所冬季日照时间比较长，适合布置成公共活动场所半围合结构会影响院落内的日照质量大寒日日照分析日照时间长，宜布置成园林、草坪或水体，降低热岛强度，休闲场所注意遮阳立面日照时间长，注意遮阳和通风213夏至日日照分析12弱风区，不宜布置为休闲娱乐场所，但布置为游泳池是合理的风速活跃区，可以布置为休闲娱乐场，结合夏季日照，建议布置凉亭或廊桥规划路形成风道，可以引导风的流动联排的开口形成风口，可以引导风流向建筑物背风区夏季小区风速场分析2弱风区，布置为休闲娱乐场所是合理的，冬季户外活动不会有吹冷风的感觉弱风区，联排建筑起到风墙的作用，冬季不会有吹冷风的感觉冬季小区风速场分析箭头代表风向颜色代表风速大小夏季小区风速场分析游泳池东方园林：水体、园林、凉亭和廊桥冬季小区风速场分析避免开口过小，形成风喉，影响行人活动传统方法与现代技术传统地方建筑的气候策略现代建筑适应气候的探索，因纽特人的圆顶雪屋因纽特人的圆顶雪屋萨摩亚人的伞形草屋萨摩亚人的伞形草屋苏门达腊岛和苏拉威西岛的船形住屋布须曼人的穹顶草屋巴基斯坦捕风塔巴基斯坦捕风塔岭南地区古代利用地冷通风黄土高原窑洞和突尼斯地坑窑圆顶毡房、蒙古包意大利突利石屋安纳沙兹人的“悬崖宫殿”干热气候条件下的村落湿热气候条件下的村落气候影响的多方面现代建筑适应气候的探索围护结构遮阳构架从传统建筑中汲取精华并用之于现代建筑实践干热气候区：哈桑·法赛（埃及）土坯砖捕风窗穹顶木格屏湿热气候区：查尔斯·柯里亚（印度）开放向天高寒气候区：拉尔夫·厄斯金（瑞典）不同季节的活动区域干热气候区：哈桑·法赛干城章嘉公寓高技派建筑的技术策略适宜的室内温度、湿度尽可能多的获取自然采光最大限度的获得自然通风考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福图1建筑外观，选自《ArchitectureandtheEnvironment:BioclimaticBuildingDesign》P229

简介1.建筑师：诺曼•福斯特2.建成日期

1997年6月3.地点德国法兰克福4.建筑造价

2.2亿英镑5.主要特征

60层高塔楼建筑面积130,000平方米6.气候区：温带图4生态设计分析，选自《SolarEnergyinArchitectureandUrbanPlanning》p1091提升梯2办公空间3办公室4空中庭院5露台6中庭7文件提升间8厨房9女厕10男厕11残疾人厕所12消防通道主要（生态）设计特征：1.多个冬季花园围绕建筑主体塔楼盘旋而上。建筑侧面被四层高的花园所分割2.建筑主体中通高的中庭与花园连通，象烟囱一样为内向的办公室提供100%的自然通风3.利用混凝土的储热性能为建筑提供自然夜间降温4.利用自动监控的垂直遮阳板系统为建筑物提供遮阳和日照控制5.利用时间和