第二章 建筑環(huán)境學室外環(huán)境

1、雖然我們的研究對象以雖然我們的研究對象以室內(nèi)環(huán)境為主，但由于室內(nèi)環(huán)境為主，但由于室內(nèi)環(huán)境，尤其是熱濕室內(nèi)環(huán)境，尤其是熱濕環(huán)境受室外的影響非常環(huán)境受室外的影響非常大，所以有必要了解外大，所以有必要了解外環(huán)境。環(huán)境。地球運行基本知識地球運行基本知識建筑外環(huán)境建筑外環(huán)境與日照與日照與日影計算與日影計算室外室外設(shè)計中設(shè)計中地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)環(huán)境水環(huán)境水環(huán)境植被植被氣溫、濕度、風、降水等氣溫、濕度、風、降水等太陽輻射太陽輻射氣候環(huán)境氣候環(huán)境特征特征氡的形氡的形成過程成過程地熱地熱1800090公轉(zhuǎn)軸（年公轉(zhuǎn)軸（年/轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)）1.53108 km1.47108 km 6633冬至冬至:12月月22 90 (d=0

2、)春分春分:3月月216633夏至夏至:6月月21 d =2327 d =2327 9 0 ( d =0)秋分：秋分：9月月22NNNNSSSS自轉(zhuǎn)軸（日自轉(zhuǎn)軸（日/轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)）黃道面等分黃道面等分2424段，每段段，每段1515天，即為天，即為1 1個節(jié)氣，全年有個節(jié)氣，全年有2424個節(jié)氣個節(jié)氣1、地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)、地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)15ssLLHH：太陽在當?shù)卣蠒r為太陽在當?shù)卣蠒r為1212點，地球自轉(zhuǎn)一周點，地球自轉(zhuǎn)一周又回到正南時為一天。又回到正南時為一天。：規(guī)定在一定經(jīng)度范圍內(nèi)使用一種標準時間。如世界時規(guī)定在一定經(jīng)度范圍內(nèi)使用一種標準時間。如世界時間（本初子午線間（本初子午線/ /格林

3、威治天文臺），北京時間（東京格林威治天文臺），北京時間（東京120/120/東東8 8時時區(qū)）區(qū)）標準時所處經(jīng)度標準時所處經(jīng)度 120120當?shù)亟?jīng)度當?shù)亟?jīng)度 11319 1212611319 12126 當?shù)靥枙r當?shù)靥枙r 11:3311:33 12:0612:06地區(qū)標準時地區(qū)標準時 12:0012:00廣州廣州 上海上海s計算某時刻日照時應按標準時還是真太陽時？計算某時刻日照時應按標準時還是真太陽時？eLLHHss152 2）赤緯的存在，使得地球白晝時間不同。）赤緯的存在，使得地球白晝時間不同。式式2 22 2表表2 21 1式式2 21 13 3、二十四節(jié)氣的由來、二十四節(jié)氣的由來 1

4、 1）地球繞太陽為一偏心率很小的橢圓軌跡運行，這一偏）地球繞太陽為一偏心率很小的橢圓軌跡運行，這一偏心橢圓引起的實際太陽時與理論計算的差值，對每一節(jié)心橢圓引起的實際太陽時與理論計算的差值，對每一節(jié)氣則用平均時差，對于每日采用氣則用平均時差，對于每日采用e e，實際太陽時可采用：，實際太陽時可采用：地球上存在某一天終日見不到太陽的地方嗎？地球上存在某一天終日見不到太陽的地方嗎？緯度緯度 赤緯赤緯d時角時角h太陽高度角太陽高度角太陽方位角太陽方位角A計算起點計算起點赤道面赤道面春秋分春秋分正午正午地平面地平面正南正南方向性方向性北北/南緯南緯 |23 27|180 |90 |180 |日出日出S日

5、落日落N地平面地平面正午時太陽高度角正午時太陽高度角 PN 北天極北天極 AWE23 27太陽軌太陽軌跡跡23 27冬至冬至春秋分春秋分夏至夏至天頂天頂半天球半天球地軸地軸地平圈地平圈4 4、緯緯度度、赤赤緯緯、時時角角）( coscoscossinsin sin1fhdd 緯緯度度、赤赤緯緯、時時角角）( cos cos sin sin sincos2fhA cossincossinhdA建筑環(huán)境工學建筑環(huán)境工學FIG1-23單色輻射力單色輻射力波長（波長（ m）單色輻射力單色輻射力 m此比例逐年上升此比例逐年上升紫外線紫外線（1）光譜劃分及占總能量的含量）光譜劃分及占總能量的含量波長不于波

6、長不于0.380.38，為紫外線，占總能量的，為紫外線，占總能量的7%7%波長在波長在0.38-0.760.38-0.76，可見光，占總能量的，可見光，占總能量的45.6%45.6%波長在波長在0.76-3.00.76-3.0，近紅外線，占，近紅外線，占45.2%45.2%建筑環(huán)境工學建筑環(huán)境工學FIG1-23單色輻射力單色輻射力波長（波長（ m）單色輻射力單色輻射力 m此比例逐年上升此比例逐年上升紫外線紫外線輻射強度輻射強度I：指指1 m2黑體表面在太陽輻射下所獲得的值。黑體表面在太陽輻射下所獲得的值。太陽常數(shù)太陽常數(shù)IO：大氣層外的輻射強度，是太陽與地球為年平均距：大氣層外的輻射強度，是太

7、陽與地球為年平均距 離時，與太陽光線垂直的表面上的太陽輻射強度為離時，與太陽光線垂直的表面上的太陽輻射強度為 1353W/m2。太陽常數(shù)與太陽輻射光譜之間的關(guān)系：太陽常數(shù)與太陽輻射光譜之間的關(guān)系： 太陽常數(shù)，太陽常數(shù)， W/m2 輻射波長，輻射波長， 太陽輻射頻譜強度，太陽輻射頻譜強度， 00IEd0Im E2/Wmm地球：大頭針的針頭地球：大頭針的針頭籃球籃球太陽常數(shù)太陽常數(shù)I I0 0 ：. .垂直平面；垂直平面；. .大氣層外邊界；大氣層外邊界；. .單位輻射能單位輻射能進入大氣層后被反射進入大氣層后被反射和吸收，光譜成分有和吸收，光譜成分有所改變，輻射強度有所改變，輻射強度有所改變。太

8、陽高度角所改變。太陽高度角是重要影響因素。是重要影響因素。距離：籃球場的長度距離：籃球場的長度4.太陽輻射的分布太陽輻射的分布 落到地球上的太陽輻射能量由三部分組成落到地球上的太陽輻射能量由三部分組成直射輻射：直射輻射：為可見光和近紅外線為可見光和近紅外線散射輻射：散射輻射：被大氣中的水蒸汽和云層散射，為可見光和近被大氣中的水蒸汽和云層散射，為可見光和近 紅外線紅外線大氣長波輻射大氣長波輻射：大氣（水蒸汽和：大氣（水蒸汽和CO2）吸收后再向地面）吸收后再向地面 輻射，為長波輻射。在日間比例很小，可輻射，為長波輻射。在日間比例很小，可 以忽略。以忽略。所謂太陽總輻射強度一般僅包括前兩部分所謂太陽

9、總輻射強度一般僅包括前兩部分到達地面的太陽輻射部量到達地面的太陽輻射部量=直接輻射直接輻射+散射輻射散射輻射I0INI1L=L/sinLI0正午和傍晚地面受照情況圖正午和傍晚地面受照情況圖時刻時刻/h不同緯度受照情況不同緯度受照情況太陽輻射強度太陽輻射強度/W m-2太陽高度角太陽高度角即受太陽高度角的影響即受太陽高度角的影響 進入大氣層后被反射和吸收，光譜成分有所改變，輻射進入大氣層后被反射和吸收，光譜成分有所改變，輻射強度有所改變，太陽高度角是重要影響因素。強度有所改變，太陽高度角是重要影響因素。北緯北緯40的總輻射強度的總輻射強度太陽高度角冬太陽高度角冬夏不同夏不同o 太陽高度角與太陽通

10、過的路徑長度密切相關(guān)，從太陽高度角與太陽通過的路徑長度密切相關(guān)，從而影響日射強度，太陽高度角低則日射強度?。欢绊懭丈鋸姸?，太陽高度角低則日射強度??；o 冬季太陽高度角低，夏季太陽高度角高；冬季太陽高度角低，夏季太陽高度角高；o 清晨和傍晚太陽高度角低，中午太陽高度角高；清晨和傍晚太陽高度角低，中午太陽高度角高；o 高緯度地區(qū)太陽高度角低，低緯度地區(qū)太陽高度高緯度地區(qū)太陽高度角低，低緯度地區(qū)太陽高度角高。角高。1 1、大氣、大氣對太陽直射輻射的削弱強度的影響因素對太陽直射輻射的削弱強度的影響因素n 在大氣中射程的長短在大氣中射程的長短o 太陽的高度角太陽的高度角o 海拔的高度海拔的高度n 大氣

11、透明度大氣透明度 在距大氣層上邊界在距大氣層上邊界x x處與太陽光線垂直的表面上的處與太陽光線垂直的表面上的太陽直射輻射照度太陽直射輻射照度I Ix x，每經(jīng)，每經(jīng)dxdx距離的衰減梯度與本身直距離的衰減梯度與本身直射輻射強度成正比。表示為：射輻射強度成正比。表示為： dIdIx x/ dx/ dx= =-kI-kIx x 從而：從而：I Ix x= =I I0 0 exp(-exp(-kxkx) ) k k比例常數(shù)，比例常數(shù)，m m-1-1； x x太陽光線的行程，太陽光線的行程，m m； I Ix x 是離開大氣層上部邊界是離開大氣層上部邊界x x處的法向表面太陽直處的法向表面太陽直 射輻

12、射照度，射輻射照度，W/ mW/ m2 2. . 2、 大氣透明度大氣透明度P P n 定義：定義：I I1 1/I/I0 0 = = P P = exp (-= exp (-kLkL) )，P P1 1 最透明最透明n 變化范圍：變化范圍：0.650.750.650.75，在一個月份的晴天中可近似，在一個月份的晴天中可近似認為是常數(shù)認為是常數(shù)n 我國將大氣透明度作了我國將大氣透明度作了6 6個等級的分區(qū)，個等級的分區(qū)，1 1級最透明級最透明我國的大氣透明度分區(qū)我國的大氣透明度分區(qū)I IN N = I= I0 0 P P m mm = L/L = 1/sinm = L/L = 1/sin L

13、L在天頂時的路程在天頂時的路程LL太陽高度角為太陽高度角為 時時 的路程。的路程。大大大大3 3、大氣質(zhì)量、大氣質(zhì)量 m m4 4、水平面上和垂直面上的直射強度計算、水平面上和垂直面上的直射強度計算n 水平面上的直射強度：水平面上的直射強度： I s,z=Insin n 垂直面上的直射強度垂直面上的直射強度: : I c,z=Insin cos a a a墻墻太陽方位角。太陽輻射在水太陽方位角。太陽輻射在水平面上的投影響與墻面法線的夾角。平面上的投影響與墻面法線的夾角。 紫外線紫外線 可見光可見光 波長波長 m紫外線的作用紫外線的作用0.25-0.295殺菌作用顯著殺菌作用顯著0.29-0.3

14、2合成維生素合成維生素D0.23-0.32過量時易患皮膚癌過量時易患皮膚癌臭氧層及其破壞的主要原因：臭氧層及其破壞的主要原因：未破壞時：臭氧層主要吸收未破壞時：臭氧層主要吸收0.32 m紫外線紫外線破壞時：破壞時：CFCs、Cl原子等原子等 臭氧臭氧濃度濃度 反應消耗反應消耗O3 紅外線：紅外線：0.77-4 m范圍的紅外線（熱效果強）是左右氣范圍的紅外線（熱效果強）是左右氣 溫的主要原因。溫的主要原因。紫外線進入地球表面紫外線進入地球表面 避免日照：避免日照：防止室內(nèi)過熱（炎熱地區(qū)的夏季），避免眩光和防防止室內(nèi)過熱（炎熱地區(qū)的夏季），避免眩光和防止化學作用的建筑（展覽、閱讀、藥品管理）。止化

15、學作用的建筑（展覽、閱讀、藥品管理）。 爭取日照：爭取日照：病房、幼兒活動室，住宅要求日照以得到良好的衛(wèi)病房、幼兒活動室，住宅要求日照以得到良好的衛(wèi)生條件，使房間冬季能得到太陽輻射以提高室溫。生條件，使房間冬季能得到太陽輻射以提高室溫。實際日照時數(shù)實際日照時數(shù)與與可照時數(shù)可照時數(shù)與的之比。我國各地全年的日與的之比。我國各地全年的日照率大小排序：西北、華北、東北為第一，華南及長江中下游居照率大小排序：西北、華北、東北為第一，華南及長江中下游居次，四川盆地、貴州東部和兩湖盆地最少。次，四川盆地、貴州東部和兩湖盆地最少。反映什么特性？反映什么特性？太陽日出至太陽日落照射到建筑物窗口的時間，一般太陽日

16、出至太陽日落照射到建筑物窗口的時間，一般采用冬至日或大寒日日照時間作為設(shè)計條件。采用冬至日或大寒日日照時間作為設(shè)計條件。 朝向設(shè)計朝向設(shè)計一般住宅（每戶至少有一間）一般住宅（每戶至少有一間）大寒日大寒日2h2h幼兒園、療養(yǎng)院、中小學、老年人居住建筑等幼兒園、療養(yǎng)院、中小學、老年人居住建筑等冬至日冬至日2h2h與日照時間概念相同，但更接近于室內(nèi)日照實與日照時間概念相同，但更接近于室內(nèi)日照實際情況一般應滿足：際情況一般應滿足：0.40m0.40m2 2/ /人。人。 窗戶面積的保證窗戶面積的保證 哪個要求嚴？為什么？哪個要求嚴？為什么？日影概念：日影概念：終日日影、永久日影終日日影、永久日影 遮擋

17、：遮擋：互遮擋、自遮擋互遮擋、自遮擋日照間距：日照間距：計算日正午時前棟建筑的陰影。計算日正午時前棟建筑的陰影。)cos( ctg00 AHDD D0 0:H:H0 0：一般：一般1:1.11:1.1與緯度及與緯度及建筑等方位有關(guān)建筑等方位有關(guān)日照時間與日照面積均可日照時間與日照面積均可通過上式計算。通過上式計算。D D0 0aa墻面墻面法線法線A AmmS S a ab b b bb ba aS S后后棟棟前前棟棟D D0 0A A 后棟后棟前棟前棟aa墻面墻面法線法線mmH H0 0垂直面日影計算：垂直面日影計算：衛(wèi)生要求衛(wèi)生要求冬季獲取日照冬季獲取日照夏季避免日照夏季避免日照日射得熱日射

18、得熱日照日照日照時間日照時間日照面積日照面積遮陽計算遮陽計算建筑間距建筑間距 計算方法計算方法日照間距日照間距防火間距防火間距采光間距采光間距交通間距交通間距太陽能利用太陽能利用氣溫：氣溫： 距距1.5m高處的空氣溫度高處的空氣溫度垂直遞減率：垂直遞減率：平均為：平均為：0.6/100m逆溫現(xiàn)象：逆溫現(xiàn)象： t(H2) t(H1), H2 H1最冷月最冷月最熱月最熱月月份月份1月、月、2月月7月、月、8月月年較差年較差最熱月平均氣溫最熱月平均氣溫 最冷月平均氣溫最冷月平均氣溫絕對濕度絕對濕度最小最小最大最大相對濕度相對濕度最大（最大（5月）月）最?。ㄗ钚。?1月）月）海海洋洋性性氣氣候候溫度溫

19、度日較差日較差濕球溫度濕球溫度溫度溫度任何室外溫度變化都可以用多階諧波任何室外溫度變化都可以用多階諧波的組合表示：的組合表示：mnnnnwAAt10,)cos(工程簡化計算：工程簡化計算：)22515cos()(,max,ttttpwwpww夏季空調(diào)室外計算溫度夏季空調(diào)室外計算溫度夏季室外計算日平均溫度夏季室外計算日平均溫度30 N年較差年較差緯度緯度年較差年較差峰值延遲峰值延遲ATR: Annual Temperature Range1820222426283032024681012141618202224時間時間(小時小時)溫度溫度() 武漢九月初一天的氣象數(shù)據(jù)武漢九月初一天的氣象數(shù)據(jù) 一

20、天中一天中最高氣溫一般出現(xiàn)在下午最高氣溫一般出現(xiàn)在下午23時，最低時，最低氣溫一般出現(xiàn)在凌晨氣溫一般出現(xiàn)在凌晨45時時 武漢某年的氣象數(shù)據(jù)武漢某年的氣象數(shù)據(jù) 一年中最熱月一般在一年中最熱月一般在7、8月份，最冷月一般在月份，最冷月一般在1、2月份。月份。-100102030400730 1460 2190 2920 3650 4380 5110 5840 6570 7300 8030 8760時間(小時)溫度()4/14aa4d)70. 030. 0)(026. 032. 0(9 . 0TSPTTsky -101234567405060708090100110大氣壓力(kPa)海拔高度(km)

21、北京北京太原太原拉薩拉薩昆明昆明瑪多瑪多蘭州蘭州格爾木格爾木 赤道和兩極溫差造成赤道和兩極溫差造成 地方性地貌條件不同造成，如海陸風、地方性地貌條件不同造成，如海陸風、山谷風、庭院風、巷道風等山谷風、庭院風、巷道風等海陸間季節(jié)溫差造成，冬季大陸吹向海海陸間季節(jié)溫差造成，冬季大陸吹向海洋，夏季海洋吹向大陸洋，夏季海洋吹向大陸 赤道得到太陽輻射大于長波輻射散熱，極地正相反。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(huán)流的動因，風的流動促進了地球各地表溫度不同是大氣環(huán)流的動因，風的流動促進了地球各地能量的平衡。地能量的平衡。 某地一年的風速頻率分布某地一年的風速頻率分布 粗線：

22、粗線： 全年全年 細實線：細實線： 冬季，冬季，122122月份月份 虛線：虛線： 夏季，夏季，6868月份月份風向頻率分布：風向頻率分布：實線：全年實線：全年虛線：虛線：7 7月份月份北京北京風風級級自由海面浪高自由海面浪高(m)(m)風速風速(m/s(m/s) )( (距地距地10m)10m)風名風名風的目測標準風的目測標準一般一般最高最高0 01 12 23 34 45 56 67 79 91010111112120.10.10.20.20.60.61.01.02.02.03.03.04.04.07.07.09.09.011.511.514.014.0 0.10.10.30.31.01.

23、01.51.52.52.54.04.05.55.510.010.012.512.516.0 16.0 0 00.20.20.30.31.51.51.61.63.33.33.43.45.45.45.55.57.97.98.08.010.710.710.810.813.813.813.913.917.117.120.820.824.424.424.524.528.428.428.528.532.632.632.732.7無風無風軟風軟風輕風輕風微風微風和風和風勁風勁風強風強風疾風疾風烈風烈風狂風狂風暴風暴風颶風颶風縷煙直上，樹葉不動縷煙直上，樹葉不動縷煙一邊斜，有風的感覺縷煙一邊斜，有風的感覺樹葉

24、沙沙作響，風感覺顯著樹葉沙沙作響，風感覺顯著樹葉幾枝微動不息樹葉幾枝微動不息樹葉、細枝動搖樹葉、細枝動搖大枝擺動大枝擺動粗枝搖擺，電線呼呼作響粗枝搖擺，電線呼呼作響樹桿搖擺，大枝彎曲，迎風步艱樹桿搖擺，大枝彎曲，迎風步艱大樹折斷，輕物移動大樹折斷，輕物移動拔樹拔樹有重大損毀有重大損毀風后破壞嚴重，一片荒涼風后破壞嚴重，一片荒涼nhhhVV)(00指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未經(jīng)蒸發(fā)或滲透流失而積累在水平面上的經(jīng)蒸發(fā)或滲透流失而積累在水平面上的水層厚度水層厚度，以，以mmmm為單位。為單位。指一次降水過程從開始到結(jié)束的指一次降水過程從開始到結(jié)束的持續(xù)

25、時間持續(xù)時間，用，用h h，minmin來表示。來表示。指單位時間內(nèi)的降水量。降水量的多少是指單位時間內(nèi)的降水量。降水量的多少是用雨量筒和雨量計測定的。降水強度的等級，以用雨量筒和雨量計測定的。降水強度的等級，以2424小小時的總量（時的總量（mmmm）來劃分：小雨）來劃分：小雨1010；中雨；中雨10102525；大雨大雨25255050；暴雨；暴雨5050100100。 我國降水量大體由我國降水量大體由。因受季風的影。因受季風的影響，雨量都集中在夏季，變化率很大，強度可觀。年雨響，雨量都集中在夏季，變化率很大，強度可觀。年雨量變化也很大。量變化也很大。 北京最大年雨量近北京最大年雨量近11

26、0cm，最小年雨量不足，最小年雨量不足20cm。華南地區(qū)季風降水從華南地區(qū)季風降水從5月到月到10月，長江流域月，長江流域6-9月，梅雨月，梅雨是長江流域夏初氣候上的一個特殊現(xiàn)象，其特征是雨量是長江流域夏初氣候上的一個特殊現(xiàn)象，其特征是雨量緩而范圍廣，延續(xù)時間長，雨期緩而范圍廣，延續(xù)時間長，雨期20-25天左右。珠江口天左右。珠江口和臺灣南部和臺灣南部7、8月多暴雨，一般出現(xiàn)范圍小，持續(xù)時間月多暴雨，一般出現(xiàn)范圍小，持續(xù)時間短短。o 地層表面溫度地層表面溫度n 取決于太陽輻射取決于太陽輻射+ +地面對天空的長波輻射，可看作是地面對天空的長波輻射，可看作是周期性的溫度波動。周期性的溫度波動。o

27、土壤溫度土壤溫度n 在地面上，白天，因受太陽輻射，地表溫度高于下層在地面上，白天，因受太陽輻射，地表溫度高于下層土壤，于是除部分熱量與空氣對流換熱和部分消耗于土壤，于是除部分熱量與空氣對流換熱和部分消耗于蒸發(fā)外，其余傳輸下層；夜晚，地面因?qū)μ炜臻L波輻蒸發(fā)外，其余傳輸下層；夜晚，地面因?qū)μ炜臻L波輻射而冷卻，地表低于土壤，下層熱量上傳，形成地層射而冷卻，地表低于土壤，下層熱量上傳，形成地層表面溫度波動影響土壤溫度。表面溫度波動影響土壤溫度。n 由于地層的蓄熱作用，溫度波在向地層深處傳遞時，由于地層的蓄熱作用，溫度波在向地層深處傳遞時，造成溫度波的衰減，以及時間的延遲。造成溫度波的衰減，以及時間的延

28、遲。o 地層表面的月平均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幅度基本等于室外月平均氣溫波動的幅度：北京全年最溫波動的幅度：北京全年最大月平均溫差大月平均溫差30.8 30.8 ，北京，北京地層表面溫度全年的波幅為地層表面溫度全年的波幅為15.415.4o 溫度波在向地層深處傳遞時，溫度波在向地層深處傳遞時，有衰減和延遲；有衰減和延遲；1.5m1.5m后日變后日變化被濾掉；化被濾掉；一定深度后便成一定深度后便成為恒溫層，溫度比全年氣溫為恒溫層，溫度比全年氣溫平均溫度高平均溫度高1 122。o 深度達到某一個部位，最深度達到某一個部位，最熱月時此處的溫度反而低熱月時此處的溫度反

29、而低于該點的全年平均溫度，于該點的全年平均溫度，而在最冷月時，該點的溫而在最冷月時，該點的溫度要高于全年平均溫度。度要高于全年平均溫度。o 如果考慮地熱的影響，深如果考慮地熱的影響，深度每增加度每增加1 1米，地層平均溫米，地層平均溫度一般就會增加度一般就會增加1/30 1/30 左右。但與當?shù)氐刭|(zhì)條件左右。但與當?shù)氐刭|(zhì)條件有關(guān)。有關(guān)。未考慮地熱影響的未考慮地熱影響的 未考慮地熱的影響，可以采用付立葉導熱微分方程未考慮地熱的影響，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：半無限大的物體，有： 邊

30、界條件為過余溫度邊界條件為過余溫度 A A是地層表面溫度的波幅是地層表面溫度的波幅()()，Z Z是波動周期是波動周期( (小時小時) )。22yaZA2cos), 0 (o 城市微氣候城市微氣候n 微氣候微氣候o 指在建筑物周圍的氣溫、溫度、壓力、陽光、指在建筑物周圍的氣溫、溫度、壓力、陽光、輻射等。輻射等。o 建筑物本身及其墻面會成為風障，以及在地建筑物本身及其墻面會成為風障，以及在地面與共他建筑物上投下的陰影，均會改變該面與共他建筑物上投下的陰影，均會改變該處日微氣候。處日微氣候。 n 城市氣候的含義城市氣候的含義o 在區(qū)域氣候的背景上，由于城市化的影響下在區(qū)域氣候的背景上，由于城市化的

31、影響下形成的一種特殊氣候。形成的一種特殊氣候。o 城市氣候的成因城市氣候的成因n 下墊面性質(zhì)的改變下墊面性質(zhì)的改變n 城市的大氣污染城市的大氣污染n 城市居民的生產(chǎn)和生活活動所排放的熱量和水分城市居民的生產(chǎn)和生活活動所排放的熱量和水分o 城市氣候的基本特征城市氣候的基本特征n 氣溫高，散射強氣溫高，散射強n 空氣干燥化空氣干燥化n 通風不良通風不良n 云、霧、降雨增加云、霧、降雨增加n 城市風場與遠郊在風向和風速均有不同，風向改變，平城市風場與遠郊在風向和風速均有不同，風向改變，平均風速低于遠郊外均風速低于遠郊外; ;n 氣溫較高，形成熱島現(xiàn)象；氣溫較高，形成熱島現(xiàn)象；n 城市云量多，大氣透明

32、度低，太陽總輻射照度比郊區(qū)弱。城市云量多，大氣透明度低，太陽總輻射照度比郊區(qū)弱。不同下墊面的地表面溫度不同下墊面的地表面溫度下墊面對氣溫的影響下墊面對氣溫的影響不同下墊面的反射和吸收比不同下墊面的反射和吸收比磚石地面磚石地面草地草地裸露的土地裸露的土地蒸發(fā)蒸發(fā)漫反射漫反射反射反射反射反射漫反射漫反射蒸發(fā)蒸發(fā)漫反射漫反射反射反射o 下墊面粗糙度增加，城市的平均風速減少，邊界層高下墊面粗糙度增加，城市的平均風速減少，邊界層高度加大。度加大。o 大量建筑物的存在，氣流遇到繞行，在方向和速度上大量建筑物的存在，氣流遇到繞行，在方向和速度上與來流風有改變。與來流風有改變。o 城市風環(huán)境：影響城市的污染狀

33、況。在城市規(guī)劃時考城市風環(huán)境：影響城市的污染狀況。在城市規(guī)劃時考慮城市的主導風向。慮城市的主導風向。o 建筑群內(nèi)的風場：影響熱環(huán)境，如小區(qū)室外環(huán)境的熱建筑群內(nèi)的風場：影響熱環(huán)境，如小區(qū)室外環(huán)境的熱舒適性、夏季建筑通風、冬季建筑滲透風附加的采暖。舒適性、夏季建筑通風、冬季建筑滲透風附加的采暖。湖泊湖泊森林森林農(nóng)田農(nóng)田住宅區(qū)住宅區(qū)停車場及商業(yè)區(qū)停車場及商業(yè)區(qū)27.327.530.832.236.0不同下墊面風速與地表溫度（氣溫不同下墊面風速與地表溫度（氣溫29-30時）時） o 形成機理形成機理n 建筑物對來流風的阻礙和聚集建筑物對來流風的阻礙和聚集作用作用n 小區(qū)內(nèi)太陽輻射導致各表面存小區(qū)內(nèi)太陽

34、輻射導致各表面存在溫差而形成的自然對流在溫差而形成的自然對流o 不當風場的危害不當風場的危害n 冬季造成熱負荷增加冬季造成熱負荷增加n 高風速影響人員行動高風速影響人員行動n 夏季自然通風不良夏季自然通風不良n 建筑群內(nèi)散發(fā)的氣體污染物無建筑群內(nèi)散發(fā)的氣體污染物無法有效排除法有效排除n 建筑群內(nèi)出現(xiàn)旋風，易積聚廢建筑群內(nèi)出現(xiàn)旋風，易積聚廢棄物棄物 建筑的布局對小區(qū)風環(huán)境有重要的影響。北京，在北建筑的布局對小區(qū)風環(huán)境有重要的影響。北京，在北風來流風來流 7.6 m/s7.6 m/s時，局部時，局部 1.5 m 1.5 m 高處高處出現(xiàn)出現(xiàn) 10 m/s 10 m/s 的的高高風速，形成風速，形成“風洞風洞”。風場的風場的3-D圖：圖：1.5m高處高處o 改變建筑布局，小區(qū)風環(huán)境有明顯改善改變建筑布局，小區(qū)風環(huán)境有明顯改善o 建筑布局建筑布局o 倫敦的城市熱島倫敦的城市熱島n 倫敦地區(qū)冬季月均倫敦地區(qū)冬季月均熱島強度達到熱島強度達到6.76.7（12 F12 F） （1 1）熱島強度）熱島強度 熱島中心氣溫減去同時間同高度（距地熱島中心氣溫減去同時間同高度（距地1.5 m1.5 m高處）附