章2建筑環(huán)境學室外氣候課件

§3室外氣候（climate）大氣壓力隨海拔高度而變在同一位置，冬季的大氣壓力比夏季高，變化范圍在5％以內(nèi)海平面大氣壓力稱作標準大氣壓，為101325Pa或760mmHg北京太原拉薩昆明瑪多蘭州格爾木§3室外氣候（climate）大氣壓力隨海拔高度而1§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）2§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）3§3室外氣候（climate）風（wind）：由于大氣壓差引起的大氣水平方向的運動風大氣環(huán)流地方風（localwind)§3室外氣候（climate）風（wind）：由于大4大氣環(huán)流地球的自轉(zhuǎn)把赤道上空向兩極流動的氣流變成西風§3室外氣候（climate）大氣環(huán)流地球的自轉(zhuǎn)把赤道上空向兩極流動的氣流變成西風§35從海洋或湖泊吹向陸地的風叫海風（seabreeze）(圖A)

空氣從陸地向水域的流動叫陸風（landbreeze）(圖B)§3室外氣候（climate）從海洋或湖泊吹向陸地的風叫海風（seabreeze）(圖A6§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）7§3室外氣候（climate）描述風的特征的兩個要素風的測量和表示天氣預(yù)報中的風向和風速距地面10m高處的風向和風速風向風速風吹來的地平方向單位時間內(nèi)風行進的距離，m/s風向頻率圖(風玫瑰圖)風向的測定風速的測定風速儀風向標§3室外氣候（climate）描述風的特征的兩個要素8風速有梯度，按冪函數(shù)規(guī)律分布，地面為0m/s，風速不再增大時的高度為邊界層高度§3室外氣候（climate）邊界層厚度氣象站0.14市中心0.33風速有梯度，按冪函數(shù)規(guī)律分布，地面為0m/s，風速不再增9§3室外氣候（climate）某地的風向頻率分布粗線：全年細實線：冬季，12~2月份虛線：夏季，6~8月份某地一年的風速頻率分布§3室外氣候（climate）某地的風向頻率分布某地10風級風速m/s風名風的目測標準00～0.5無風縷煙直上，樹葉不動10.6～1.7軟風縷煙一邊斜，有風的感覺21.8～3.3輕風樹葉沙沙作響，風感覺顯著33.4～5.2微風樹葉及細枝微動不息45.3～7.4和風樹葉、細枝動搖57.5～9.8清風大枝擺動69.9～12.4強風粗枝搖擺，電線呼呼作響712.5～15.2疾風樹干搖擺，大枝彎曲，迎風步艱815.3～18.2大風大樹搖擺，細枝折斷918.3～21.5烈風大枝折斷，輕物移動1021.6～25.1狂風拔樹1125.2～29.0暴風有重大損毀12＞29.0颶風風后破壞嚴重，一片荒涼風速分級表風級風速m/s風名風的目測標準00～0.5無風縷煙直上，樹葉11§3室外氣候（climate）風寒因素（wind-chillfactor）由風的大小引起人體感覺的涼意風對建筑物產(chǎn)生的主要影響水平作用力熱量損失雨水滲透§3室外氣候（climate）風寒因素（wind-c12總圖設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計、通風空調(diào)負荷計算和系統(tǒng)布置時的原始資料之一；通過建筑設(shè)計手法，在建筑物內(nèi)部和之間制造風（后園風、里巷風、井廳風、靠巖風、地洞風、穿堂風等），利用自然通風降溫排濕、控制室內(nèi)污染?！?室外氣候（climate）研究風向與風速對建筑設(shè)計的意義總圖設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計、通風空調(diào)負荷計算和13入射到地面的太陽輻射熱量地面的覆蓋面及地形對氣溫的影響大氣的對流作用對氣溫的影響§3室外氣候（climate）室外溫度:距地面1.5m高、背陰處的空氣溫度(即天氣預(yù)報中的氣溫)影響地面附近氣溫的主要因素決定性作用最強的方式入射到地面的太陽輻射熱量§3室外氣候（climate）14

空氣與地表面以導(dǎo)熱、對流和長波輻射形式進行熱交換而被加熱或冷卻。

空氣溫度是如何產(chǎn)生變化的？

白天地表溫度升高與空氣溫度升高，誰是誘因？夜間地表溫度降低與空氣溫度降低，誰是誘因？章2建筑環(huán)境學室外氣候課件15太陽輻射和氣溫變化§3室外氣候（climate）Think，氣溫為何有延遲呢？太陽輻射和氣溫變化§3室外氣候（climate）Th16日較差：一日內(nèi)，氣溫最高值和最低值之差年較差：一年中，最熱月與最冷月的平均氣溫差年較差的影響因素：地理緯度、海陸分布等年平均溫度：向高緯度地區(qū)每移動200~300km降低1℃。§3室外氣候（climate）氣溫變化規(guī)律日變化年變化日較差：一日內(nèi)，氣溫最高值和最低值之差§3室外氣候（c17§3室外氣候（climate）空氣溫度的局部效應(yīng)1）下墊面對空氣溫度的影響受地面反射率、夜間輻射、氣流、遮陽等影響，離建筑物越遠，溫度越低§3室外氣候（climate）空氣溫度的局部效應(yīng)1）18出現(xiàn)時間:寒冷、晴朗無風的夜晚出現(xiàn)地點：處于山谷、洼地、溝底等凹地里的建筑，冬季夜間溫度較周圍平地溫度低得多，在建筑物底層或位于一般地面以下而室外有凹坑的半地下室§3室外氣候（climate）2）局地倒置現(xiàn)象（其極端形式稱為“霜洞”）出現(xiàn)時間:寒冷、晴朗無風的夜晚§3室外氣候（clima19晴空輻射現(xiàn)象1）是引起表面溫度下降的一種物理作用過程。2）夜間晴朗的天空比陰天更接近黑體，可作為良好的輻射熱吸收體。3）結(jié)果引起夜間屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)溫度明顯下降，且低于周圍的空氣溫度，從白晝?nèi)照罩烈归g晴空輻射屋頂要承受較大熱應(yīng)力4）同樣的輻射過程引起露水或霜凍，都發(fā)生在滿天星斗的晴朗夜間。這種效應(yīng)不會在陰天發(fā)生，因為云團的顏色和表面不利于物體向外發(fā)射熱能?！?室外氣候（climate）晴空輻射現(xiàn)象§3室外氣候（climate）20室外設(shè)計計算參數(shù)是暖通空調(diào)設(shè)計最基本的依據(jù)之一?！?室外氣候（climate）室外設(shè)計計算參數(shù)是暖通空調(diào)設(shè)計最基本的依據(jù)之一?！?室21§3室外氣候（climate）室外氣象參數(shù)根據(jù)當?shù)貧庀笈_站歷年觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出歷年指30年，不足30年者按實有年份采用，但不得少于10年，少于10年應(yīng)對氣象資料修正干球溫度取每天4次的定時記錄，以每次記錄代表6h的溫度核算夏季空調(diào)室外計算干球溫度采用歷年平均不保證50h的干球溫度；供暖室外計算溫度采用歷年平均每年不保證5d的平均溫度?！?室外氣候（climate）室外氣象參數(shù)根據(jù)當?shù)貧?2§3室外氣候（climate）式中Td—地表溫度，K；T0—地面1.5～2.0高處的氣溫，K；ed—水蒸氣分壓力，mbar；S—日照百分率，即全天實際日照時數(shù)與可能日照時數(shù)之比，是一個與云量密切相關(guān)的量。大氣層吸收10％以上的太陽輻射和來自地面的反射輻射，并向地面進行長波輻射（5－8m及13m以上）地表有效輻射：地面與大氣層之間的輻射換熱QR

QR＝Qg－Qsky

＝σ(Tg4

－Tsky4

)波爾茲曼常數(shù)地表溫度地面向大氣層輻射能量§3室外氣候（climate）式中Td—地表溫度，23溫度日變化層的厚度在1m深處已察覺不到溫度的年變化在溫暖濕潤的地方能夠透到10～15m，夏熱冬冷的地方則可達25～30m，甚至40m一般在深度達到30～40m的地方，地球各處的溫度都已基本保持不隨時間變化地表活動層的年平均溫度保持常數(shù)，一般認為它等于空氣的年平均溫度，其溫度振幅隨深度呈指數(shù)衰減常年溫度保持不變的層的溫度隨深度而增加研究地溫的作用是計算地板傳熱、地下室傳熱、地下空間傳熱的基本數(shù)據(jù)，在研究地源熱泵時也要掌握其變化規(guī)律地殼分層溫度發(fā)生日變化與年變化的地表活動層常年溫度保持不變的層§3室外氣候（climate）溫度日變化層的厚度在1m深處已察覺不到研究地溫的作用是計算地24§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）25§3室外氣候（climate）空氣濕度（airhumidity）:空氣中水蒸汽的含量濕度的表示絕對濕度與同溫度下飽和濕度的比值，%單位體積濕空氣中含有的水蒸氣的量，kg/m3濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量與干空氣質(zhì)量之比，kg/kg含濕量d絕對濕度Z相對濕度飽和濕度一定溫度下，空氣中水蒸氣含量達到最大限度時的水蒸氣量表征濕空氣中水蒸汽含量接近飽和含量的程度§3室外氣候（climate）空氣濕度（airhu26高溫高濕：使人煩悶，妨礙汗液蒸發(fā)而使脈搏加快，心臟和血循環(huán)系統(tǒng)受影響，悶熱中暑低溫高濕：使人寒冷，水蒸氣凝結(jié)成霧，妨礙有害物質(zhì)擴散，使室內(nèi)空氣品質(zhì)下降，SO2

形成酸霧，在水的作用下生成毒性更大的H2SO4，細菌、霉菌易滋生低溫低濕：加速人體散熱，人感到寒冷，血管收縮，代謝降低，相對濕度＜10～15%時皮膚黏膜干燥，易患皮膚病，鼻出血高（常）溫低濕：空氣干燥，塵土飛揚，嘴唇干裂，鼻出血，喉頭燥癢等癥狀出現(xiàn)§3室外氣候（climate）濕度對人體健康的影響＞80%高氣濕＜30%低氣濕=40～70%舒適范圍高溫高濕：使人煩悶，妨礙汗液蒸發(fā)而使脈搏加快，心臟和血循環(huán)系27相對濕度：說明空氣的潮濕（干燥）程度，但不能說明空氣中水蒸氣分壓力的絕對值，相對濕度的變化主要是由氣溫變化引起的；絕對濕度：能夠說明空氣中水蒸氣（或其分壓力）的量，但不能表明潮濕程度。§3室外氣候（climate）相對濕度的測定干濕球溫度計（psychrometer）建筑熱工計算圍護結(jié)構(gòu)的濕度計算人體的散濕量計算研究相對濕度的作用相對濕度：說明空氣的潮濕（干燥）程度，但不能說明空氣中水蒸氣28降水（precipitation）:從大地蒸發(fā)出來的水進入大氣層,經(jīng)過凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水分?！?室外氣候（climate）降水雨雨夾雪冰雹雪降水（precipitation）:從大地蒸發(fā)出來的水進入大29降水強度降水強度小雨小于10mm小雪小于2.5mm中雨10-25mm中雪2.5-5.0mm大雨25-50mm大雪5.0-10.0mm暴雨50-100mm暴雪10.0mm以上§3室外氣候（climate）降水性質(zhì)降水量降水時間降水強度降落到地面的雨、雪、雹等融化后，未經(jīng)蒸發(fā)或滲漏流失而積累在水平面上的水層厚度，mm。一次降水過程從開始到結(jié)束的持續(xù)時間，h或min單位時間的降水量，等級以24h的總量(mm)來劃分降水強度降水強度小雨小于10mm小雪小于2.5mm中雨10-30§3室外氣候（climate）降雨量的測定：雨量器中水的高度值降雪量的測定：雨量器中雪的高度值雪融化后水的高度值降水量測量雨量器—raingauge§3室外氣候（climate）降雨量的測定：雨量器中31§3室外氣候（climate）我國大體由東南往西北遞減。降水影響因素氣溫大氣環(huán)流地形海陸分布等風和山脈是影響降水量的主要因素我國降水量的分布§3室外氣候（climate）我國大體由東32§3室外氣候（climate）大氣壓力隨海拔高度而變在同一位置，冬季的大氣壓力比夏季高，變化范圍在5％以內(nèi)海平面大氣壓力稱作標準大氣壓，為101325Pa或760mmHg北京太原拉薩昆明瑪多蘭州格爾木§3室外氣候（climate）大氣壓力隨海拔高度而33§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）34§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）35§3室外氣候（climate）風（wind）：由于大氣壓差引起的大氣水平方向的運動風大氣環(huán)流地方風（localwind)§3室外氣候（climate）風（wind）：由于大36大氣環(huán)流地球的自轉(zhuǎn)把赤道上空向兩極流動的氣流變成西風§3室外氣候（climate）大氣環(huán)流地球的自轉(zhuǎn)把赤道上空向兩極流動的氣流變成西風§337從海洋或湖泊吹向陸地的風叫海風（seabreeze）(圖A)

空氣從陸地向水域的流動叫陸風（landbreeze）(圖B)§3室外氣候（climate）從海洋或湖泊吹向陸地的風叫海風（seabreeze）(圖A38§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）39§3室外氣候（climate）描述風的特征的兩個要素風的測量和表示天氣預(yù)報中的風向和風速距地面10m高處的風向和風速風向風速風吹來的地平方向單位時間內(nèi)風行進的距離，m/s風向頻率圖(風玫瑰圖)風向的測定風速的測定風速儀風向標§3室外氣候（climate）描述風的特征的兩個要素40風速有梯度，按冪函數(shù)規(guī)律分布，地面為0m/s，風速不再增大時的高度為邊界層高度§3室外氣候（climate）邊界層厚度氣象站0.14市中心0.33風速有梯度，按冪函數(shù)規(guī)律分布，地面為0m/s，風速不再增41§3室外氣候（climate）某地的風向頻率分布粗線：全年細實線：冬季，12~2月份虛線：夏季，6~8月份某地一年的風速頻率分布§3室外氣候（climate）某地的風向頻率分布某地42風級風速m/s風名風的目測標準00～0.5無風縷煙直上，樹葉不動10.6～1.7軟風縷煙一邊斜，有風的感覺21.8～3.3輕風樹葉沙沙作響，風感覺顯著33.4～5.2微風樹葉及細枝微動不息45.3～7.4和風樹葉、細枝動搖57.5～9.8清風大枝擺動69.9～12.4強風粗枝搖擺，電線呼呼作響712.5～15.2疾風樹干搖擺，大枝彎曲，迎風步艱815.3～18.2大風大樹搖擺，細枝折斷918.3～21.5烈風大枝折斷，輕物移動1021.6～25.1狂風拔樹1125.2～29.0暴風有重大損毀12＞29.0颶風風后破壞嚴重，一片荒涼風速分級表風級風速m/s風名風的目測標準00～0.5無風縷煙直上，樹葉43§3室外氣候（climate）風寒因素（wind-chillfactor）由風的大小引起人體感覺的涼意風對建筑物產(chǎn)生的主要影響水平作用力熱量損失雨水滲透§3室外氣候（climate）風寒因素（wind-c44總圖設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計、通風空調(diào)負荷計算和系統(tǒng)布置時的原始資料之一；通過建筑設(shè)計手法，在建筑物內(nèi)部和之間制造風（后園風、里巷風、井廳風、靠巖風、地洞風、穿堂風等），利用自然通風降溫排濕、控制室內(nèi)污染?！?室外氣候（climate）研究風向與風速對建筑設(shè)計的意義總圖設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計、通風空調(diào)負荷計算和45入射到地面的太陽輻射熱量地面的覆蓋面及地形對氣溫的影響大氣的對流作用對氣溫的影響§3室外氣候（climate）室外溫度:距地面1.5m高、背陰處的空氣溫度(即天氣預(yù)報中的氣溫)影響地面附近氣溫的主要因素決定性作用最強的方式入射到地面的太陽輻射熱量§3室外氣候（climate）46

空氣與地表面以導(dǎo)熱、對流和長波輻射形式進行熱交換而被加熱或冷卻。

空氣溫度是如何產(chǎn)生變化的？

白天地表溫度升高與空氣溫度升高，誰是誘因？夜間地表溫度降低與空氣溫度降低，誰是誘因？章2建筑環(huán)境學室外氣候課件47太陽輻射和氣溫變化§3室外氣候（climate）Think，氣溫為何有延遲呢？太陽輻射和氣溫變化§3室外氣候（climate）Th48日較差：一日內(nèi)，氣溫最高值和最低值之差年較差：一年中，最熱月與最冷月的平均氣溫差年較差的影響因素：地理緯度、海陸分布等年平均溫度：向高緯度地區(qū)每移動200~300km降低1℃?！?室外氣候（climate）氣溫變化規(guī)律日變化年變化日較差：一日內(nèi)，氣溫最高值和最低值之差§3室外氣候（c49§3室外氣候（climate）空氣溫度的局部效應(yīng)1）下墊面對空氣溫度的影響受地面反射率、夜間輻射、氣流、遮陽等影響，離建筑物越遠，溫度越低§3室外氣候（climate）空氣溫度的局部效應(yīng)1）50出現(xiàn)時間:寒冷、晴朗無風的夜晚出現(xiàn)地點：處于山谷、洼地、溝底等凹地里的建筑，冬季夜間溫度較周圍平地溫度低得多，在建筑物底層或位于一般地面以下而室外有凹坑的半地下室§3室外氣候（climate）2）局地倒置現(xiàn)象（其極端形式稱為“霜洞”）出現(xiàn)時間:寒冷、晴朗無風的夜晚§3室外氣候（clima51晴空輻射現(xiàn)象1）是引起表面溫度下降的一種物理作用過程。2）夜間晴朗的天空比陰天更接近黑體，可作為良好的輻射熱吸收體。3）結(jié)果引起夜間屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)溫度明顯下降，且低于周圍的空氣溫度，從白晝?nèi)照罩烈归g晴空輻射屋頂要承受較大熱應(yīng)力4）同樣的輻射過程引起露水或霜凍，都發(fā)生在滿天星斗的晴朗夜間。這種效應(yīng)不會在陰天發(fā)生，因為云團的顏色和表面不利于物體向外發(fā)射熱能?！?室外氣候（climate）晴空輻射現(xiàn)象§3室外氣候（climate）52室外設(shè)計計算參數(shù)是暖通空調(diào)設(shè)計最基本的依據(jù)之一?！?室外氣候（climate）室外設(shè)計計算參數(shù)是暖通空調(diào)設(shè)計最基本的依據(jù)之一?！?室53§3室外氣候（climate）室外氣象參數(shù)根據(jù)當?shù)貧庀笈_站歷年觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出歷年指30年，不足30年者按實有年份采用，但不得少于10年，少于10年應(yīng)對氣象資料修正干球溫度取每天4次的定時記錄，以每次記錄代表6h的溫度核算夏季空調(diào)室外計算干球溫度采用歷年平均不保證50h的干球溫度；供暖室外計算溫度采用歷年平均每年不保證5d的平均溫度?！?室外氣候（climate）室外氣象參數(shù)根據(jù)當?shù)貧?4§3室外氣候（climate）式中Td—地表溫度，K；T0—地面1.5～2.0高處的氣溫，K；ed—水蒸氣分壓力，mbar；S—日照百分率，即全天實際日照時數(shù)與可能日照時數(shù)之比，是一個與云量密切相關(guān)的量。大氣層吸收10％以上的太陽輻射和來自地面的反射輻射，并向地面進行長波輻射（5－8m及13m以上）地表有效輻射：地面與大氣層之間的輻射換熱QR

QR＝Qg－Qsky

＝σ(Tg4

－Tsky4

)波爾茲曼常數(shù)地表溫度地面向大氣層輻射能量§3室外氣候（climate）式中Td—地表溫度，55溫度日變化層的厚度在1m深處已察覺不到溫度的年變化在溫暖濕潤的地方能夠透到10～15m，夏熱冬冷的地方則可達25～30m，甚至40m一般在深度達到30～40m的地方，地球各處的溫度都已基本保持不隨時間變化地表活動層的年平均溫度保持常數(shù)，一般認為它等于空氣的年平均溫度，其溫度振幅隨深度呈指數(shù)衰減常年溫度保持不變的層的溫度隨深度而增加研究地溫的作用是計算地板傳熱、地下室傳熱、地下空間傳熱的基本數(shù)據(jù)，在研究地源熱泵時也要掌握其變化規(guī)律地殼分層溫度發(fā)生日變化與年變化的地表活動層常年溫度保持不變的層§3室外氣候（climate）溫度日變化層的厚度在1m深處已察覺不到研究地溫的作用是計算地56§3室外氣候（climate）§3室外氣候（climate）57§3室外氣候（climate）空氣濕度（airhumidity）:空氣中水蒸汽的含量濕度的表示絕對濕度與同溫度下飽和濕度的比值，%單位體積濕空氣中含有的水蒸氣的量，kg/m3濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量與干空氣質(zhì)量之比，kg/kg含濕量d絕對濕度Z相對濕度飽和濕度一定溫度下，空氣中水蒸氣含量達到最大限度時的水蒸氣量表征濕空氣中水蒸汽含量接近飽和含量的程度§3室外氣候（climate）空氣濕度（airhu58高溫高濕：使人煩悶，妨礙汗液蒸發(fā)而使脈搏加快，心臟和血循環(huán)系統(tǒng)受影響，悶熱中暑低溫高濕：使人寒冷，水蒸氣凝結(jié)成霧，妨礙有害物質(zhì)擴散，使室內(nèi)空氣品質(zhì)下降，SO2

形成酸霧，在水的作用下生成毒性更大的H2SO4，細菌、霉菌易滋生低溫低濕：加速人體散熱，人感到寒冷，血管收縮，代謝降低，相對濕度＜10