建筑熱工學(xué)人建筑氣候

建筑熱工學(xué)人建筑氣候第一頁，共九十二頁，2022年，8月28日認(rèn)識(shí)地球，保障發(fā)展第二頁，共九十二頁，2022年，8月28日人與物理環(huán)境世界的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，可能會(huì)破壞人類親自創(chuàng)造的文明，應(yīng)加以重視。其中物理環(huán)境是人們生存環(huán)境的重要組成部分，包括熱環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境。第三頁，共九十二頁，2022年，8月28日人與建筑物理環(huán)境建筑的本原是人類為了躲風(fēng)雨、避寒暑適應(yīng)氣候的遮蔽所（shelter），使建筑內(nèi)的微氣候適合人的生存與生活，這就是建筑為人提供的物理環(huán)境，即建筑物理環(huán)境。建筑熱環(huán)境是建筑物理環(huán)境的重要組成部分。第四頁，共九十二頁，2022年，8月28日建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)的目標(biāo)：舒適、健康、高效。

建筑熱環(huán)境建筑熱環(huán)境直接影響舒適性。不同的氣候區(qū)的熱環(huán)境差異極大，有必要利用建筑來加以改變，形成適宜的室內(nèi)熱環(huán)境。合理的規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)是塑造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境的有效手段。第五頁，共九十二頁，2022年，8月28日現(xiàn)代室內(nèi)熱環(huán)境技術(shù)，尤其是空調(diào)塑造的人工環(huán)境，雖然帶來了舒適感，但往往人類抵抗力下降，引發(fā)各種“空調(diào)綜合癥”。所以舒適并不代表健康。貼近自然的日照和自然通風(fēng)給人帶來的才是真正的健康。可持續(xù)發(fā)展建筑（又稱綠色建筑）是世界建筑發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)

。建筑熱環(huán)境與建筑能源消耗關(guān)系密切，而能源問題關(guān)系到人類的未來。利用最少的能源提供最舒適和健康的環(huán)境是建筑熱環(huán)境的設(shè)計(jì)目標(biāo)。建筑熱環(huán)境第六頁，共九十二頁，2022年，8月28日建筑熱環(huán)境研究哪些內(nèi)容？建筑熱環(huán)境第一部分人·建筑·氣候——基于人的考慮第二部分材料·構(gòu)造·圍護(hù)結(jié)構(gòu)——基于技術(shù)的考慮第三部分建筑·形式·細(xì)部——基于設(shè)計(jì)的考慮第四部分舒適·健康·高效——基于未來的考慮第七頁，共九十二頁，2022年，8月28日

參考書目：《建筑熱環(huán)境》，劉念雄等編著，清華大學(xué)出版社《建筑物理》，柳孝圖主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50176-93)《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》(GB50178-93)《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》(GBJ24-95)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》《建筑熱工設(shè)計(jì)》，西安冶金建筑學(xué)院編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社《節(jié)能建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)》，宋德萱著，同濟(jì)大學(xué)出版社建筑熱環(huán)境第八頁，共九十二頁，2022年，8月28日緒論第一部分人·建筑·氣候——基于人的考慮第二部分材料·構(gòu)造·圍護(hù)結(jié)構(gòu)——基于技術(shù)的考慮第三部分建筑·形式·細(xì)部——基于設(shè)計(jì)的考慮第四部分舒適·健康·高效——基于未來的考慮1人與建筑2氣候與建筑人·建筑·氣候第九頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.人與建筑1.人與建筑1.1.人的熱舒適1.1.1生存人是一種高度復(fù)雜的恒溫動(dòng)物，好比一臺(tái)精密的儀器，為了維持內(nèi)部各種器官正常的新陳代謝，人體必須保持適宜的體溫（37攝氏度左右）。人有對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性生理反應(yīng)。真正保障人類在各種環(huán)境下生存的應(yīng)當(dāng)歸功于三項(xiàng)發(fā)明：生火取暖，縫制服裝和建造原始遮蔽物。第十頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.人與建筑1.1.1生存服裝為人體形成了第一道防線。由于服裝的存在，使人們對(duì)于建筑熱環(huán)境有一個(gè)相對(duì)比較寬泛的要求。作為一種高級(jí)生物，人類建造了建筑。建筑首先要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)為人類生存提供基本保障的熱環(huán)境，達(dá)到防寒避暑、遮風(fēng)避雨的要求，同時(shí)兼有安全防御的功能。第十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.人與建筑1.1.2熱舒適

熱舒適是人的一種主觀感覺特性，并且與氣候有關(guān)，由于人與人之間放映存在差異，難以給出準(zhǔn)確的定義。熱平衡是人感到舒適的必備條件。人的熱平衡即人體新陳代謝產(chǎn)生的熱量必須與蒸發(fā)、輻射、導(dǎo)熱和對(duì)流的失熱代數(shù)和相平衡。人在不同的活動(dòng)狀況下，所要求的舒適溫度是不同的。動(dòng)作產(chǎn)熱量熱舒適溫度睡覺70w-80w28℃坐著100w-150w20℃~25℃馬拉松1000w無第十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.人與建筑1.1.3影響人體熱舒適性的因素

人的熱舒適性受到環(huán)境因素的影響，包括環(huán)境物理狀況和人的衣著狀態(tài)與活動(dòng)狀態(tài)。1.1.3.1環(huán)境物理狀況與人的熱舒適密切相關(guān)的環(huán)境因素包括空氣溫度、空氣濕度、空氣流動(dòng)（風(fēng)速）和平均輻射溫度。空氣溫度對(duì)人體的舒適感最為重要。室內(nèi)最適宜的溫度是20℃~24℃。在人工空調(diào)環(huán)境下，冬季控制在16℃~22℃，夏季控制在24℃~28℃，能耗比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)又比較舒適。第十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.1.3.1環(huán)境物理狀況空氣濕度空氣濕度是指空氣中含有水蒸氣的量。在舒適性方面，適度直接影響人的呼吸器官和皮膚出汗，影響人體的蒸發(fā)散熱。一般認(rèn)為最適宜的相對(duì)濕度為50%~60%?？諝饬鲃?dòng)（風(fēng)）改變風(fēng)速是改善熱舒適的有效方法。舒適的風(fēng)速隨溫度變化而變化。在一般情況下，令人體舒適的氣流速度應(yīng)小于0.3m/s。相對(duì)濕度，表示空氣中的絕對(duì)濕度與同溫度下的飽和絕對(duì)濕度的比值，得數(shù)是一個(gè)百分比。(也就是指在一定時(shí)間內(nèi)，某處空氣中所含水汽量與該氣溫下飽和水汽量的百分比。)

第十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.1.3.1環(huán)境物理狀況平均輻射溫度平均輻射溫度是指環(huán)境四周表面對(duì)人體輻射作用的平均溫度。周圍環(huán)境中的各種物體與人體之間都存在輻射熱交換，可以用平均輻射溫度來評(píng)價(jià)。人通過輻射從周圍環(huán)境的熱或失熱。當(dāng)人體皮膚溫度低時(shí)，可以從高溫物體輻射得熱，而低溫物體將對(duì)人體產(chǎn)生“冷輻射”。熱輻射具有方向性，在單向輻射下，人將無法感到熱舒適。第十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.1.3影響人體熱舒適性的因素1.1.3.2個(gè)體差異不同個(gè)體對(duì)于熱舒適的感受是有差異的，表現(xiàn)在以下方面：熱舒適的瞬感現(xiàn)象。在冬季，當(dāng)人進(jìn)入陽光暖照的房間時(shí)立即就感到溫暖，這是溫室效應(yīng)的輻射和瞬感現(xiàn)象綜合作用的結(jié)果。人的熱調(diào)節(jié)機(jī)制能夠用調(diào)節(jié)皮膚和血液溫度的方法預(yù)感出最終情況。服裝調(diào)節(jié)。服裝可以用來控制輻射和對(duì)流熱交換，起到遮陽和防風(fēng)通風(fēng)的作用。第十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.1.3影響人體熱舒適性的因素1.1.3.2個(gè)體差異性別差異。女性選擇的舒適溫度略高。個(gè)體狀況。如瘦人比胖人耐熱。適應(yīng)性差異。適應(yīng)環(huán)境是人在一個(gè)全新的環(huán)境中減輕所受困擾的過程。民族差異。主要與各民族主要居住的地區(qū)有關(guān)。年齡差異。兒童和老人對(duì)熱環(huán)境的敏感性更高，對(duì)舒適性的要求更高。恒定與變化。恒溫恒濕的環(huán)境也不能獲得最大的工作效率和最舒適的主觀評(píng)價(jià)，相反，環(huán)境因素的小幅度變化可以改善人們的工作行為，這種反應(yīng)稱為喚起。第十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.人與建筑1.2人體的熱平衡熱平衡公式值與人們的體溫變化率成正比時(shí)，人體處于熱平衡狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)時(shí)，對(duì)流換熱約占總散熱量的25%-30%，輻射散熱量占45%-50%，呼吸和有感覺蒸發(fā)散熱量占25%-30%時(shí)，人體才能達(dá)到熱舒適狀態(tài)。第十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日(1)人體新陳代謝產(chǎn)熱量（個(gè)人差異）成年人平均產(chǎn)熱量表人體熱平衡的影響因素(1)人體新陳代謝產(chǎn)熱量(2)對(duì)流換熱量(3)輻射換熱量(4)蒸發(fā)換熱量1.2.人體熱平衡的影響因素工作類別產(chǎn)熱量（w）躺著（靜止）60站著（靜止）100縫紉和手工排字等活動(dòng)115~140坐著閱讀115在實(shí)驗(yàn)室工作135在教室講課200~310第十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日(2)對(duì)流換熱量對(duì)流換熱是人體與其周圍環(huán)境空氣換熱的方式。與人體皮膚溫度、環(huán)境空氣溫度和氣體流動(dòng)速度有關(guān)。最佳熱感溫度：皮膚溫度為28-34℃之間，認(rèn)為所在的環(huán)境是舒適的。開始感到溫?zé)釙r(shí)，皮膚溫度為35-37℃。氣流速度對(duì)人體的換熱影響很大，而人體散熱還是得熱，取決于空氣溫度的高低。1.2.人體熱平衡的影響因素第二十頁，共九十二頁，2022年，8月28日(3)輻射換熱量物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大。。熱輻射不必有溫度差。傳遞是雙向的。人體是得熱還是散熱，以及換熱量的大小，取決于人體皮膚平均溫度與室內(nèi)各表面平均輻射溫度。1.2.人體熱平衡的影響因素第二十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日(4)蒸發(fā)散熱量人體的蒸發(fā)散熱是通過呼吸或者皮膚表面而散發(fā)熱量的一種方式，是人類在熱環(huán)境中熱負(fù)荷最好的唯一生理指標(biāo)，每蒸發(fā)1g水可帶走2.44

kJ熱量,因此蒸發(fā)是非常有效的散熱方式。影響人體蒸發(fā)散熱的主要因素是作用于人體的氣流速度和環(huán)境的水蒸汽分壓力。總結(jié)：蒸發(fā)、輻射、對(duì)流——空氣溫度，空氣濕度、氣流速度、環(huán)境平均輻射溫度，人體新陳代謝產(chǎn)熱率和人體衣著狀況影響人體熱感。1.2.人體熱平衡的影響因素第二十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.3熱環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)（1）有效溫度有效溫度（E.T)是依據(jù)半裸的人與穿夏季薄衫在一定的環(huán)境中所反映的瞬時(shí)熱感覺作為決定各項(xiàng)因素綜合作用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該指標(biāo)是以空氣溫度、空氣濕度、和氣流速度為影響因素而制定的綜合評(píng)價(jià)圖。有效溫度指標(biāo)圖：空氣溫度點(diǎn)與濕球的連線與氣流速度線的交點(diǎn)則為等感溫度。1.人與建筑第二十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日濕球溫度，也稱熱力學(xué)濕球溫度

。濕球溫度表所提示的溫度。

濕球溫度的定義是在定壓絕熱的情況下，空氣與水直接接觸，達(dá)到穩(wěn)定熱濕平衡時(shí)的絕熱飽和溫度。假設(shè)有一個(gè)理想的絕熱加濕器，它的器壁與外界環(huán)境濕完全絕熱的。加濕器內(nèi)裝有溫度恒定的純水。然而，絕熱加濕器并非濕實(shí)用裝置，所以一般都用干濕球溫度計(jì)讀出濕球溫度，以近似代替熱力學(xué)濕球溫度。濕球溫度是在當(dāng)前環(huán)境下水蒸發(fā)需要的最低溫度，一般濕度越高濕球溫度越高。

1.人與建筑第二十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.3.1有效溫度有效溫度（E.T)1.3熱環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)修正有效溫度（CET）：考慮了熱輻射的影響，用黑球溫度代替空氣溫度標(biāo)準(zhǔn)有效溫度：綜合溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、平均輻射溫度、人體新陳代謝和衣著6個(gè)主要參數(shù)，合成溫度：人在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的熱反應(yīng)缺點(diǎn)：該實(shí)驗(yàn)方法對(duì)濕度的影響估計(jì)過高，另外主要針對(duì)休息和輕體力狀態(tài)，且為衣著單薄時(shí)的熱感覺，不能概括各種情況第二十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.3.2熱應(yīng)力指標(biāo)1.3熱環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)是由美國(guó)匹斯堡大學(xué)的貝爾丁和哈奇在1955年所提出的。熱應(yīng)力指標(biāo)是根據(jù)人體平衡的條件，先求出一定熱環(huán)境中人體所需的蒸發(fā)散熱量，然后再計(jì)算在該環(huán)境中最大可能的蒸發(fā)散熱量，以這二者的百分比作為熱應(yīng)力指標(biāo)。熱應(yīng)力指數(shù)越高說明人體在維持熱平衡時(shí)的蒸發(fā)散熱量越高，熱環(huán)境條件也越差。見表1.1-2缺點(diǎn)：由于該指標(biāo)以蒸發(fā)為依據(jù)，只適用于空氣溫度偏高，即20℃~50℃，并且衣著單薄的情況。第二十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.3.2熱應(yīng)力指標(biāo)熱應(yīng)力指數(shù)（HSI）機(jī)體反應(yīng)及影響-20微冷0沒有熱應(yīng)力10-30微熱。對(duì)腦力勞動(dòng)者有一定影響，對(duì)體力勞動(dòng)者沒有影響40-60高熱。身體不好的人不能忍受。70-90很高熱。少數(shù)人能適應(yīng)。100最大能忍受8小時(shí)大于100暴露時(shí)間受體內(nèi)溫度將升高的限制第二十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日預(yù)測(cè)平均熱感覺指標(biāo)（PMV）1.3熱環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)20世紀(jì)80年代得到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）承認(rèn)的一種相對(duì)全面的熱舒適指標(biāo)。PMV是應(yīng)用最廣泛、得到最普遍認(rèn)同的一種評(píng)價(jià)體系。PMV綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為熱感覺是熱負(fù)荷（產(chǎn)熱率和散熱率之差）的函數(shù)，而且人在舒適狀態(tài)下應(yīng)有的皮膚溫度和排汗散熱率分別與產(chǎn)熱率之間存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系。也就是說一定的活動(dòng)狀態(tài)下（代表一定的新陳代謝產(chǎn)熱率），只有一種皮膚溫度和排汗散熱率使人感到舒適。按照公式計(jì)算，可得出對(duì)靜坐狀態(tài)（新陳代謝產(chǎn)熱率為58）的人體排汗率為0，平均皮膚溫度為34℃最舒適。第二十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.3.3預(yù)測(cè)平均熱感覺指標(biāo)PMV-3-2-10123熱感很冷冷稍冷舒適稍熱熱很熱國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦的熱舒適環(huán)境PMV值在-0.5到0.5之間，然而只有舒適型空調(diào)建筑才能達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。目前在國(guó)內(nèi)，一般認(rèn)為PMV的值在-1~1之間都可視為熱舒適環(huán)境缺點(diǎn)：計(jì)算公式過于復(fù)雜，且衣著和新陳代謝率難以精確測(cè)量，因此PMV值精度并不高。再加上不同人群的個(gè)體差異，PMV的絕對(duì)數(shù)值沒有太多實(shí)際意義，值得關(guān)注的是不同環(huán)境下PMV值的變化。第二十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.氣候與建筑建筑的起源與氣候密切相關(guān)，人類自身的出現(xiàn)是氣候變化的結(jié)果，建筑是人類文明的重要載體?；稹⒁路驮颊诒挝锍删S系人體熱環(huán)境平衡的三種補(bǔ)償方式。人·建筑·氣候第三十頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.氣候與建筑樹居——半穴居——巖洞居第三十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.氣候與建筑2.1室內(nèi)熱環(huán)境的影響因素2.1.1室外氣候因素與建筑物密切相關(guān)的氣候因素：太陽輻射、空氣溫度、空氣濕度、氣壓與風(fēng)、凝結(jié)與降水等。（1）太陽輻射波長(zhǎng)在范圍內(nèi)的能量占全部輻射能量的98%。太陽輻射是地球的基本熱源，也是決定地球上氣候的主要因素。波長(zhǎng)越短，能量越強(qiáng)。第三十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日在工程實(shí)踐中，太陽輻射是以太陽直射輻射照度、散射輻射照度、及用兩者之和的太陽總輻射照度表示。室外氣候因素太陽直射輻射是以平行光的方式直接投射到地面的。水平面上太陽直射輻射照度與太陽高度角、大氣透明度成正比關(guān)系。（云層厚、海拔低、高緯度——直射輻射?。┑谌?，共九十二頁，2022年，8月28日散射輻射是太陽輻射中波長(zhǎng)較短部分的輻射被空氣分子和大氣中懸浮的灰塵四向散射的輻射。與太陽高度角成正比，與大氣透明度成反比。（云層厚、海拔低、高緯度——散射輻射大）室外氣候因素第三十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日總輻射的影響因素：374頁，全國(guó)主要城市夏季太陽輻射照度（w/㎡）?！睹裼媒ㄖ峁ぴO(shè)計(jì)規(guī)范》太陽輻射照度影響建筑夏季防熱和冬季采暖保溫設(shè)計(jì)，以及太陽能建筑利用太陽能的潛力。2.1.1室外氣候因素太陽高度角、大氣透明度、云量、海拔緯度墨西哥太陽能摩天建筑垂直公園的每一個(gè)堆疊層都能作為公用或私用空間，收集雨水和太陽能，從事城市農(nóng)業(yè)。垂直公園的鋼架結(jié)構(gòu)支撐著太陽能電池板。太陽能電池板不僅能為建筑的各個(gè)功用設(shè)備供電，也能讓自然風(fēng)順暢地吹入建筑。第三十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日太陽輻射的方向性。太陽輻射的方向性影響建筑朝向和定位，以及窗戶和遮陽設(shè)計(jì)。太陽輻射的日變化和年變化。太陽輻射的日較差和年較差影響建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度、材料選擇和蓄熱設(shè)計(jì)。2.1.1室外氣候因素第三十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日（2）空氣溫度地面與空氣的熱交換是空氣溫度升降的直接原因。影響空氣溫度的因素有：A.入射到地面上的太陽輻射熱量。（日變化，年變化、緯度變化）太陽輻射是影響空氣溫度的核心因素。B.大氣的對(duì)流作用也以最強(qiáng)的方式影響氣溫。（空氣對(duì)流）C.下墊面對(duì)空氣溫度的影響也很重要。（草原、森林、水面、沙漠）地球表面溫度是決定其上層空氣溫度的直接因素。地表與空氣的熱交換是影響空氣溫度的基本途徑。D.海拔高度、地形地貌都有一定影響。2.1.1室外氣候因素第三十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日空氣溫度的日變化和年變化晴天氣溫日變化曲線圖：一日內(nèi)氣溫的最高值與最低值稱為溫度的日較差。表示日變化。北半球，最高月平均氣溫7月、8月，最低月平均氣溫出現(xiàn)在1、2月。一年內(nèi)最熱月和最冷月的平均氣溫差稱為氣溫的年較差。我國(guó)氣溫年較差茲南到北逐漸增大。目前所用氣溫資料為各城市近郊?xì)庀笈_(tái)站離地面1.5m處的空氣溫度，與城市中心地區(qū)有差別。2.1.1室外氣候因素日較差晴天大于陰天第三十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日空氣溫度的空間變化溫度的空間分布狀況以緯度的影響最為明顯。在水平方向上，空氣溫度隨緯度變化，高緯度地區(qū)每移動(dòng)200~300km，年平均溫度降低1度。在垂直方向上，通常情況下高度每增加1000m，氣溫平均下降5℃~6℃。2.1.1室外氣候因素西藏高原：十里不同天第三十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日（3）空氣濕度【絕對(duì)濕度】單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量，叫做空氣的“絕對(duì)濕度”。它是大氣干濕程度的物理量的一種表示方式。通常以1立方米空氣內(nèi)所含有的水蒸汽的克數(shù)來表示。【相對(duì)濕度】空氣中實(shí)際所含水蒸汽密度和同溫度下飽和水蒸汽密度的百分比值，叫做空氣的“相對(duì)濕度”?？諝獾母蓾癯潭群涂諝庵兴械乃拷咏柡偷某潭扔嘘P(guān)，而和空氣中含有水汽的絕對(duì)量卻無直接關(guān)系。一年中，最熱月的絕對(duì)濕度最大，最冷月的絕對(duì)濕度最小。一般來說一年中相對(duì)濕度的大小和絕對(duì)濕度相反。2.1.1室外氣候因素第四十頁，共九十二頁，2022年，8月28日空氣濕度的空間分布空氣中的水蒸氣含量主要取決于氣溫，隨氣溫升高而增大。因此在地球上赤道區(qū)空氣濕度最大，向兩極逐漸變小。豎向高度上，水蒸汽含量隨海拔高度而降低。我國(guó)受海洋氣候的影響，南方地區(qū)相對(duì)濕度夏季最大，秋季最小。所以在春夏之交時(shí)氣候較為潮濕，形成梅雨季節(jié)，應(yīng)采用通風(fēng)除濕設(shè)計(jì)。2.1.1室外氣候因素第四十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日（4）氣壓與風(fēng)地表增溫不同是引起大氣壓力差的主要原因，也是風(fēng)的主要成因。風(fēng)可分為大氣環(huán)流和地方風(fēng)。大氣環(huán)流：赤道、南北極之間形成溫差。地方風(fēng)：地表?xiàng)l件不同。海陸風(fēng)、季風(fēng)、山谷風(fēng)、庭院風(fēng)、巷道風(fēng)。風(fēng)的分布與特征取決于全球性因素和地區(qū)性因素。包括全球氣壓季節(jié)性分布、地球的自轉(zhuǎn)、海路地表溫度的日變化以及地貌等周邊環(huán)境的差異。2.1.1室外氣候因素第四十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日全球性風(fēng)系大氣環(huán)流是赤道和兩極之間由于溫差形成的大氣運(yùn)動(dòng)，南北半球的地面上空都存在高低不同的大氣壓力和氣壓中心。2.1.1室外氣候因素第四十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日地方風(fēng)小范圍的局部地區(qū)，由于接受太陽輻射不均勻以及受到地形、地勢(shì)、地表覆蓋等因素而產(chǎn)生的地方性風(fēng)系。如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、街巷風(fēng)等。2.1.1室外氣候因素第四十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日一個(gè)地區(qū)風(fēng)的變化有一定規(guī)律，風(fēng)向、風(fēng)速和風(fēng)頻是風(fēng)的重要參數(shù)。風(fēng)向頻率玫瑰圖：它是根據(jù)某一地區(qū)多年平均統(tǒng)計(jì)的各個(gè)方風(fēng)向和風(fēng)速的百分?jǐn)?shù)值，并按一定比例繪制。風(fēng)的吹向從外面吹向地區(qū)中心。北京、西安的風(fēng)玫瑰圖。如圖三中甲，①＞②，①為主導(dǎo)風(fēng)向，②為最小風(fēng)頻；外面到中心的距離較大，為當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向，如其主導(dǎo)方向相反，則為季風(fēng)風(fēng)向，如圖三中乙圖，其主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北——西南方向。2.1.1室外氣候因素第四十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日風(fēng)：建筑物的位置朝向和當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向有密切關(guān)系。如把清潔的建筑物布置在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向；把污染建筑布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，最小風(fēng)頻的上風(fēng)向；污染大氣的建筑布局在與季風(fēng)風(fēng)向垂直的郊外，以免受污染建筑散發(fā)的有害物的影響圖3為風(fēng)頻風(fēng)速玫瑰圖，每一方向上既反映風(fēng)頻大?。ň€段的長(zhǎng)度），又反映這一方向上的平均風(fēng)速（線段末段的風(fēng)羽多少）

2.1.1室外氣候因素第四十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日（4）風(fēng)：為了避免城市重大火災(zāi)的發(fā)生，城市中的燃?xì)夤?yīng)站的布局有什么要求？為什么？

北京、西安的風(fēng)玫瑰圖。建在城市的邊緣且在最小風(fēng)頻的上風(fēng)上，并與相鄰單位或居民點(diǎn)有足夠的間距

這是因?yàn)檫@樣布局一是外來的可燃物和火種進(jìn)入燃?xì)夤?yīng)站的概率較?。欢且坏┢鸹?，由于缺少蔓延成災(zāi)的客觀條件，對(duì)四鄰的威脅較小，可以避免出現(xiàn)“火燒連營(yíng)”的現(xiàn)象。2.1.1室外氣候因素第四十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日（5）降水：從地球表面蒸發(fā)出來的水汽進(jìn)入大氣層，經(jīng)過凝結(jié)之后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水分。降水量：指從天空降落到地面上的液態(tài)和固態(tài)(經(jīng)融化后)降水,沒有經(jīng)過蒸發(fā)、滲透和流失而在水平面上積聚的深度。單位是毫米。降水量的多少用雨量筒測(cè)定。2.1.1室外氣候因素第四十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日（5）降水降水強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)的降水量。我國(guó)氣象部門根據(jù)降水強(qiáng)度，以24h總量劃分將降雨分成四個(gè)等級(jí)：（1）小雨：雨量等于或小于10毫米。（2）中雨：雨量在10—25毫米之間。（3）大雨：雨量在25—50毫米之間。（4）暴雨：內(nèi)雨量在50毫米以上。此外，大暴雨的日降水量達(dá)100mm—200mm，特大暴雨的日降水量達(dá)200mm以上。一般氣旋（臺(tái)風(fēng)）24小時(shí)降水總量多在300mm以上。降水強(qiáng)度是水利、交通和建筑工程等設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。

2.1.1室外氣候因素小雪：小于2.5mm/d中雪：2.5~5mm/d大雪：大于5mm/d第四十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日（5）降水影響降水量分布的因素：寒冷地區(qū)降水量有限，炎熱地區(qū)降水量大（一般來說）我國(guó)受季風(fēng)影響，雨量集中在春、夏季，由東南向西北遞減。長(zhǎng)江流域春末夏初，梅雨季節(jié)的形成，對(duì)建筑物和室內(nèi)熱環(huán)境有不可忽視的影響。（北陽光，南通風(fēng)）降雪量——北緯35°以北至45°的區(qū)域?yàn)榻笛┗蚨嘟笛┑貛?.1.1室外氣候因素第五十頁，共九十二頁，2022年，8月28日1.冬季寒冷多降雪的地區(qū)：墻體厚實(shí)，窗戶較小，屋頂高聳,墻體厚抵御寒冷，高聳的屋頂可以讓積雪分層覆蓋提高保暖性。

2.干熱多風(fēng)沙地區(qū)墻體厚實(shí)，窗戶較小，屋頂平。墻體厚抵御風(fēng)沙，平屋頂可以散熱。

3.高溫又多雨地區(qū)，雙層木樓或竹樓，上層住人，下層養(yǎng)牲畜。竹樓跟地面有距離可以減少地面的蟲類的蟄咬，同時(shí)很涼快，

第五十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.1.2室內(nèi)的影響因素1.熱環(huán)境設(shè)備的影響2.其它設(shè)備的影響（白熾燈）3.人體活動(dòng)的影響會(huì)堂、體育館、候車室2.1室內(nèi)熱環(huán)境的影響因素第五十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.2.1氣候分區(qū)2.2.1.1全球氣候分區(qū)氣候分類一般包括兩級(jí)：第一級(jí)是氣候帶，具有行星尺度或更大尺度因子是造成氣候成緯向帶狀分布的根本原因；第二級(jí)是氣候型，主要由空間尺度較小的因子如海陸分布、地形等所致。2.2氣候與建筑設(shè)計(jì)全球氣候帶包括若干氣候帶，每個(gè)氣候帶又可分為多種氣候型。第五十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日建筑氣候分區(qū)英國(guó)建筑師斯歐克來在《建筑環(huán)境科學(xué)手冊(cè)》中根據(jù)空氣溫度、濕度、太陽輻射等因素，把全球各地劃分成為四種氣候類型濕熱氣候區(qū)，干熱氣候區(qū)，溫和氣候區(qū)，寒冷氣候區(qū)，這是研究建筑與氣候關(guān)系時(shí)最常用的分類法。2.2.1氣候分區(qū)氣候類型氣候特征及氣候因素建筑氣候策略濕熱氣候區(qū)溫度高，年均18℃；年較差小，年降水量≥750mm；悶熱潮濕，太陽輻射強(qiáng)烈遮陽；自然通風(fēng)降溫；輕薄圍護(hù)結(jié)構(gòu)干熱氣候區(qū)溫度高；年較差日較差大；降水稀少；多風(fēng)沙遮陽；厚重的蓄熱墻體；利用水體；內(nèi)向型院落溫和氣候區(qū)明顯的季節(jié)性溫度變化夏季：遮陽，通風(fēng)；冬季：保溫寒冷氣候區(qū)溫度低；日夜溫差大；風(fēng)；嚴(yán)寒；雪荷載保溫第五十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.2.1.2中國(guó)建筑熱工分區(qū)我國(guó)氣候有三大特點(diǎn)：顯著的季風(fēng)特色、明顯的大陸性氣候和多樣的氣候類型。從建筑熱工設(shè)計(jì)角度出發(fā)，《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50176-93）將全國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)劃分為5個(gè)分區(qū)。2.2.1氣候分區(qū)

劃分依據(jù)：由于目前建筑熱工設(shè)計(jì)主要涉及冬季保溫和夏季隔熱，主要與冬季和夏季的溫度狀況有關(guān)，因此，用累年最冷月（即一月）和最熱月（即七月）平均溫度作為分區(qū)主要指標(biāo)，累年日平均溫度≤5℃和≥25℃的天數(shù)作為輔助指標(biāo)，將全國(guó)劃分成五個(gè)區(qū)，即嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和地區(qū)第五十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日第五十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日第1.1章室內(nèi)熱環(huán)境1、我國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)第五十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日我國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)

1.1嚴(yán)寒地區(qū)

內(nèi)蒙古和東北北部、新疆北部地區(qū)、西藏和青海北部地區(qū)。典型的城市有齊齊哈爾、哈爾濱、沈陽、長(zhǎng)春、呼和浩特、烏魯木齊

1.2寒冷地區(qū)

華北地區(qū)、新疆和西藏南部及東北南部地區(qū)。典型的城市有北京、天津、大連、青島、太原、石家莊、銀川、西寧、拉薩

1.3夏熱冬冷地區(qū)

大致范圍分布在南嶺以北，黃河以南的長(zhǎng)江中下游地區(qū)。典型的城市有上海、杭州、武漢、長(zhǎng)沙、南昌、成都、合肥

1.4夏熱冬暖地區(qū)

主要分布在南嶺以南的華南地區(qū)，典型城市有廣州、深圳、廈門、?？凇⒛蠈?、臺(tái)北

1.5溫和地區(qū)

分布在云南貴州一帶及四川南部，典型的城市：昆明、大理、麗江、西昌、六盤水2.2.1氣候分區(qū)第五十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.2.2大氣溫室效應(yīng)太陽輻射穿透大氣層照射到地球表面，地球表面加熱以后，向外層空間的輻射以長(zhǎng)波輻射方式進(jìn)行，大氣中的一些氣體（溫室氣體），對(duì)于來自太陽的短波輻射幾乎是透明的，但對(duì)于從地面射出的長(zhǎng)波輻射則有強(qiáng)烈的吸收作用，使地表輻射的熱量留在大氣層內(nèi)，起到類似溫室的作用，提高了地表的溫度，稱作大氣溫室效應(yīng)。溫室氣體包括：水蒸氣、二氧化碳、甲烷、氧化氮、氟氯烷、臭氧。其中，對(duì)溫室效應(yīng)起主要作用的是水蒸氣。2.2氣候與建筑設(shè)計(jì)第五十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.2.3城市氣候與熱島效應(yīng)“小氣候”：因下墊面性質(zhì)不同，或人類和生物的活動(dòng)所造成的小范圍內(nèi)的氣候。地勢(shì)小氣候、森林小氣候、湖泊小氣候、城市小氣候。

在一個(gè)地區(qū)的每一塊地方(如農(nóng)田、溫室、倉(cāng)庫、車間、庭院等)都要受到該地區(qū)氣候條件的影響，同時(shí)因下墊面性質(zhì)不同、熱狀況各異，又有人的活動(dòng)等，就會(huì)形成小范圍特有的氣候狀況，小氣候中的溫度、濕度、光照、通風(fēng)等條件，直接影響作物的生長(zhǎng)，人類的工作環(huán)境，家庭的生活情趣等?？赏ㄟ^一定的技術(shù)措施加以改善。2.2氣候與建筑設(shè)計(jì)第六十頁，共九十二頁，2022年，8月28日城市小氣候：產(chǎn)生原因（下墊面和人類活動(dòng)）特征：1.大氣透明度較小，削弱了太陽（直射）輻射。2.氣溫較高，形成“熱島效應(yīng)”。3.風(fēng)速減小、風(fēng)向因地而異。4.蒸發(fā)減弱、濕度變小。5.霧多、能見度差。霧都重慶2.2氣候與建筑設(shè)計(jì)第六十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日熱島效應(yīng)（定義p17）由于城市的“人為熱”及下墊面向地面近處大氣層散發(fā)的熱量比郊區(qū)多，氣溫也就不同程度的比郊區(qū)高，而且由市區(qū)中心地帶向郊區(qū)方向逐漸降低，這種氣溫分布的特殊現(xiàn)象叫做“熱島效應(yīng)”?；旌细叨龋盒〕鞘?0m，大城市可達(dá)500m。2.2.3城市氣候與熱島效應(yīng)第六十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日城市熱島效應(yīng)，通俗地講就是城市化的發(fā)展，導(dǎo)致城市中的氣溫高于外圍郊區(qū)的這種現(xiàn)象。在氣象學(xué)近地面大氣等溫線圖上，郊外的廣闊地區(qū)氣溫變化很小，如同一個(gè)平靜的海面，而城區(qū)則是一個(gè)明顯的高溫區(qū)，如同突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表著高溫的城市區(qū)域，所以就被形象地稱為城市熱島。在夏季，城市局部地區(qū)的氣溫，能比郊區(qū)高6℃甚至更高，形成高強(qiáng)度的熱島。

2.2.3城市氣候與熱島效應(yīng)第六十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日熱島效應(yīng)的影響：熱島效應(yīng)形成空氣污染。但另一方面，冬季溫度升高縮短采暖期，有利節(jié)能?！熬G島”：研究表明：城市綠化覆蓋率與熱島強(qiáng)度成反比，綠化覆蓋率越高，則熱島強(qiáng)度越低，當(dāng)覆蓋率大于30%后，熱島效應(yīng)得到明顯的削弱；覆蓋率大于50%，綠地對(duì)熱島的削減作用極其明顯。規(guī)模大于3公頃且綠化覆蓋率達(dá)到60%以上的集中綠地，基本上與郊區(qū)自然下墊面的溫度相當(dāng)，即消除了熱島現(xiàn)象，在城市中形成了以綠地為中心的低溫區(qū)域，成為人們戶外游憩活動(dòng)的優(yōu)良環(huán)境。2.2.3城市氣候與熱島效應(yīng)第六十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.1傳統(tǒng)地方建筑的氣候策略氣候作為重要的環(huán)境因素是形成建筑地方性的重要原因。氣候要素在傳統(tǒng)地方建筑上的反應(yīng)是十分敏銳的。（1）對(duì)空氣溫度的關(guān)注。2.3結(jié)合氣候的設(shè)計(jì)策略因紐特人的圓頂雪屋第六十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日（1）對(duì)空氣溫度的關(guān)注（2）對(duì)太陽輻射的關(guān)注埃及和中東地區(qū)的土坯建筑“冬暖夏涼”第六十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.3傳統(tǒng)地方建筑的氣候策略印度尼西亞蘇門答臘島的船型住宅第六十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.3傳統(tǒng)地方建筑的氣候策略巴基斯坦海德拉巴住宅和捕風(fēng)窗（3）對(duì)風(fēng)的關(guān)注（4）對(duì)空氣濕度的關(guān)注第六十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.3傳統(tǒng)地方建筑的氣候策略干欄建筑：——西雙版納傣族木樓和苗族民居（5）對(duì)降水的關(guān)注第六十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日高納新村——哈桑·法賽2.3.2現(xiàn)代建筑適應(yīng)氣候的探索在現(xiàn)代化和全球化的趨勢(shì)下，建筑與氣候之間的關(guān)系受到人們的思想觀念（如現(xiàn)代建筑運(yùn)動(dòng)）和濫用技術(shù)（如大規(guī)模使用空調(diào)）的影響而被忽視。缺乏地方特色的建筑大量建造，不僅導(dǎo)致了建筑形象的單調(diào)，也造成了能源的浪費(fèi)。一些建筑師致力于從傳統(tǒng)地方建筑中汲取精華并用之于現(xiàn)代建筑實(shí)踐，如埃及建筑師哈桑·法賽、印度建筑師查爾斯·柯利亞、瑞典建筑師拉爾夫·厄斯金。2.3.2現(xiàn)代建筑適應(yīng)氣候的探索第七十頁，共九十二頁，2022年，8月28日勒·柯布西耶的遮陽構(gòu)架2.3.2現(xiàn)代建筑適應(yīng)氣候的探索第七十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日查爾斯·柯里亞對(duì)印度建筑的通風(fēng)、遮陽作了統(tǒng)一考慮，提出“形式追隨氣候”的設(shè)計(jì)理念。他以一種從傳統(tǒng)印度建筑中發(fā)掘出的“開放向天”的空間為中心，（1）利用周圍的走廊和附屬空間包圍中央主要使用空間，提供氣候防護(hù)。（2）在干燥而且夏熱冬冷地區(qū)用平行承重墻，利用空氣對(duì)流散熱。（3）利用建筑的中央部分作為通風(fēng)管道從布置在周圍的主空間拔風(fēng)。（4）在室內(nèi)室外之間形成一個(gè)中間區(qū)域，遮擋下午的陽光。（5）在濕熱氣候區(qū)，將建筑的各個(gè)功能分解成一系列單元，保證通風(fēng)順暢。2.3.2現(xiàn)代建筑適應(yīng)氣候的探索第七十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.2現(xiàn)代建筑適應(yīng)氣候的探索帕里克住宅柯里亞建筑平面被設(shè)計(jì)成東西狹長(zhǎng)的矩形。為了避免東西向不利因素的影響，平面沿南北向被設(shè)計(jì)成三個(gè)平行開間，夏季的活動(dòng)區(qū)域夾在冬季活動(dòng)區(qū)域和服務(wù)區(qū)域之間，在保證了冬季活動(dòng)區(qū)域最大限度接受陽光的同時(shí)，在夏季仍能有較為涼爽的室內(nèi)活動(dòng)空間。

第七十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.2現(xiàn)代建筑適應(yīng)氣候的探索管式住宅查爾斯·柯里亞平面為18.2mx3.6m，聯(lián)排模式節(jié)約用地，室內(nèi)高差營(yíng)造私密性。利用煙囪效應(yīng)緩解通風(fēng)問題。第七十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.2現(xiàn)代建筑適應(yīng)氣候的探索干城章嘉公寓查爾斯·柯里亞充分利用了兩層花園平臺(tái)構(gòu)成的“中間區(qū)域”，既防止西曬，又獲得較好的景觀。第七十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日2.3.3改善室內(nèi)熱環(huán)境的建筑途徑（1）太陽輻射熱的利用與調(diào)節(jié)a.窗口設(shè)計(jì)：利用太陽光。節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是目前設(shè)計(jì)界的一大趨勢(shì)。建筑能耗占國(guó)家總能耗的30%-40%。采暖、照明是建筑用能的主要內(nèi)容之一。天然采光主要應(yīng)用側(cè)向采光和頂部采光兩種形式。側(cè)向采光又可分為單向采光和雙向采光，以及高側(cè)窗采光和低側(cè)窗采光。2.3結(jié)合氣候的設(shè)計(jì)策略第七十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日頂部采光時(shí)，光線自上而下，有利于獲得較為充足與均勻的光線，光照效果自然宜人。缺點(diǎn)是，直射陽光和輻射熱的問題。常用于大型車間、廠房等。2.3結(jié)合氣候的設(shè)計(jì)策略第七十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日天然采光的形式:頂部采光國(guó)家大劇院：80米水下長(zhǎng)廊第七十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日側(cè)向采光又可分為單向采光和雙向采光，以及高側(cè)窗采光和低側(cè)窗采光。側(cè)面采光可選擇良好的朝向和室外景觀,光線具有明顯的方向性，有利于形成陰影.但側(cè)面采光只能保證有限進(jìn)深的采光要求（一般不超過窗高兩倍），更深處則需要人工照明來補(bǔ)充。一般采光口置于1m左右的高度，有的場(chǎng)合為了利用更多墻面（如展廳為了爭(zhēng)取多展覽面積）或?yàn)榱颂岣叻块g深處的照度（如大型廠房等），將采光口提高到2m以上，稱為高側(cè)窗。2.3結(jié)合氣候的設(shè)計(jì)策略第七十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日（1）太陽輻射熱的利用與調(diào)節(jié)a.窗口設(shè)計(jì)：低窗時(shí)，靠窗附近的區(qū)域比較明亮，照度的均勻性較差。高側(cè)窗的優(yōu)點(diǎn)是有助使光線射入房間較深的部位，提高照度均勻性。窗間墻愈寬，橫向照度均勻性愈差，靠墻處最差。大面積玻璃窗或玻璃幕墻，大量引入天然光，改善了采光效果。

2.3結(jié)合氣候的設(shè)計(jì)策略第八十頁，共九十二頁，2022年，8月28日（1）太陽輻射熱的利用與調(diào)節(jié)b.透射體設(shè)計(jì)：中庭、玻璃幕墻——眩光、過熱，能耗大。寒冷地區(qū)，宜采用雙層透明體，如夾層玻璃、中空玻璃，增大其熱絕緣性能，減少采暖能耗。炎熱地區(qū)位置上盡量避開太陽直射輻射。選用反射強(qiáng)的透明材料，但注意不要引起光污染。2.3結(jié)合氣候的設(shè)計(jì)策略第八十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日c.被動(dòng)式太陽能建筑——原理及示意圖應(yīng)注意的主要問題。1、日光室的朝向。一般以東南、西南、南。2、日光室的玻璃選擇熱光比大的玻璃，較大的面積。3、墻面表面采用對(duì)太陽輻射熱吸收系數(shù)大的材料。4、上下通風(fēng)口尺寸