2025年大学《应用气象学》专业题库- 气象条件对建筑物采光通风效果的影响评估

2025年大学《应用气象学》专业题库——气象条件对建筑物采光通风效果的影响评估考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简述太阳高度角和方位角的变化规律及其对建筑物获得自然光照的影响。二、列举影响大气透光率的几种主要气象因素，并说明其作用机制。三、解释风压和热压在自然通风中的驱动作用，并简述它们如何影响建筑物的通风效果。四、描述建筑窗户的朝向、大小和类型对室内照度分布和通风性能可能产生的影响。五、阐述如何利用气象数据（如风速风向频率、太阳辐射强度等）来评估某地区建筑物的自然通风潜力。六、定义日照保证率，并说明其在评估建筑采光性能中的意义。影响日照保证率的气象因素有哪些？七、简述建筑围护结构的透光、反射和遮阳特性如何同时影响建筑物的采光和能耗。八、分析在城市环境中，建筑物布局和地形如何改变局部风场，进而影响建筑群的通风和风环境舒适度。九、描述利用计算机模拟（如辐射模拟、风洞试验或CFD模拟）评估建筑采光和通风效果的基本流程和步骤。十、结合具体气象条件（如不同季节、晴天与阴天），分析其对某典型建筑（如办公楼、住宅）采光和通风效果的潜在差异。十一、若需评估某新建住宅项目的设计方案在夏季的自然通风性能，应考虑哪些气象参数？如何利用这些参数进行分析？十二、基于气象评估结果，提出至少三项优化建筑外形或布局以改善其采光和自然通风性能的具体设计建议，并简述其原理。试卷答案一、太阳高度角随太阳日变化，中午最大，影响光照强度和深度。方位角随季节和纬度变化，决定日照方向。变化规律直接影响建筑获得直射光照的时间和区域，是建筑朝向设计和遮阳设计的重要依据。二、主要气象因素包括：气溶胶（尘埃、烟尘）、水汽（雾、云）、气体（如臭氧）和气团类型（如大陆气团、海洋气团）。它们通过散射、吸收太阳辐射，降低大气透光率，从而影响到达建筑物的自然光照强度。三、风压由风速产生，高压区空气流向低压区形成风。风压驱动空气通过建筑通风开口形成自然通风。热压由建筑内外温差导致空气密度差异产生，热空气上升，冷空气下降，驱动空气流动，常与风压共同作用或主导通风。四、窗户朝向决定主要获得日照的方向和强度，南向（北半球）通常获得最多日照。窗户大小影响进入室内的光通量多少和光照均匀性。窗户类型（如固定、可开启、天窗）影响通风能力和气流组织。五、利用气象数据评估自然通风潜力需分析：主导风向和风速的频率与强度，确定主要通风方向和风量；夏季风温廓线，评估热压驱动通风效果；太阳辐射数据，考虑日照对室内外温差的影响。结合这些数据可判断建筑自然通风的可行性、效率和舒适度。六、日照保证率是指在设计地点、设计时间内，建筑某朝向墙面获得日照的时间占设计总时间的百分比。它量化了建筑获得日照的可靠性，是评估居住舒适度、冬季得热和太阳能利用的重要指标。影响因素包括：地理纬度、气候类型（日照时数）、建筑朝向和间距、地形等。七、建筑围护结构的透光率决定进入室内的光量，高透光率利于采光。反射率影响室内表面反射光，可补充照明并影响视觉舒适度。遮阳系数（SC）表征窗户等构件阻挡太阳辐射热的能力，高遮阳系数利于夏季隔热降温，但可能牺牲部分采光。三者共同作用决定室内光环境和热环境。八、城市建筑物密集形成障碍，改变气流路径，产生绕流、阻滞和涡流。高层建筑可形成城市热岛效应，加剧近地面气流运动。地形（如山谷、河岸）与建筑物共同作用，形成复杂的局部风场，可能导致局地强风、死角区或通风廊道，影响建筑通风和风安全。九、评估流程通常包括：确定分析目标和建筑参数；获取或建立气象数据输入（如气象站数据、再分析数据）；选择并设置模拟模型（辐射模型计算太阳得热和照度，风洞或CFD模型模拟风速风向）；运行模拟并获取结果；分析结果（如照度分布图、风压分布图、通风量）并评估性能。十、夏季太阳高度角高，日照强烈，主要考虑遮阳和通风降温。晴天时太阳辐射强，但风速可能较小，自然通风效果受限，需关注高温闷热天气。阴天时太阳辐射弱，光照不足，但通常伴随风力增大，有利于自然通风。不同气象条件下，建筑对采光和通风的需求与限制不同，需分别或综合考量。十一、评估夏季自然通风性能需考虑气象参数：主导风向和风速频率、气温和湿度、太阳辐射强度、地面温度、热岛效应强度等。分析方法可包括：计算夏季典型日风压和热压驱动下的室内外压差；模拟不同通风开口设计下的气流组织；评估通风换气次数和室内污染物浓度变化。十二、建议一：优化建筑朝向和窗墙比，顺应主导夏季风，增大迎风面窗户面积或开设通风廊道，提高自然通风效率。原理：利用风向组织气流，增大通风面积和流通截面。建议二：采用浅色、高反射率外墙面材料，结合有效遮阳设计（如水平/垂直遮阳板、绿植），减少太阳辐射得热，降低室内温度，改善夏季热舒适度和采光。原理：反射太阳辐射，阻断高热辐射。建议三：在建筑布局中引入庭院或天井，形成穿堂风效应，利用热压和风压