建筑设计理论第二章建筑物理环境基础
建筑物理重点知识
建筑物理重点知识一、概述建筑物理是研究建筑环境中物理现象的一门学科，主要包括建筑热学、建筑光学和建筑声学等方面的知识。
这些知识对于建筑设计、施工和运行管理等方面都具有重要的指导意义。
二、建筑热学重点知识1. 传热方式：导热、对流、辐射是三种主要的传热方式。
导热是指物体内部或不同物体之间直接的热传递；对流是指气体或液体的流动过程中热量的传递；辐射是指物体通过电磁波传递能量的过程。
2. 传热系数：传热系数是表示材料传热性能的一个重要参数，它反映了材料在单位时间内通过单位面积传递的热量。
对于建筑物的围护结构，传热系数越大，说明材料的保温性能越差。
3. 隔热设计：在建筑设计过程中，为了减少室内外的热量传递，需要进行隔热设计。
常见的隔热设计方法包括设置隔热层、采用高反射材料等。
三、建筑光学重点知识1. 光的性质：光具有直线传播、反射、折射等性质。
在建筑设计过程中，光的性质对室内光线分布、采光效果等具有重要影响。
2. 光的反射和折射：在建筑设计过程中，利用光的反射和折射可以创造出丰富的光影效果。
例如，利用镜面反射可以增强室内的光线效果，利用玻璃的折射可以创造出梦幻般的光影效果。
3. 采光设计：在建筑设计过程中，合理的采光设计可以提高室内光线的质量和舒适度。
常见的采光设计方法包括设置天窗、利用窗户等。
四、建筑声学重点知识1. 声音的传播：声音是通过空气、固体和液体等介质传播的。
在建筑设计过程中，需要考虑声音的传播方式和传播距离，以避免噪音干扰和回声等问题。
2. 吸声材料：吸声材料可以吸收声音的能量，减少声音的反射和传播。
在建筑设计过程中，可以利用吸声材料来改善室内音质和减少噪音干扰。
3. 隔声设计：在建筑设计过程中，为了减少室内外的声音传递，需要进行隔声设计。
常见的隔声设计方法包括设置隔声墙、采用隔声门窗等。
五、总结建筑物理是建筑设计过程中不可或缺的一门学科，它涉及到建筑环境的各个方面。
掌握建筑物理的重点知识，对于提高建筑设计的质量和舒适度具有重要意义。
2建筑物理环境基础
5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Thursday, June 17, 2021June 21Thursday, June 17, 20216/17/2021
3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。 21.7. 221.7. 216:3 9:321 6:39: 32July 2, 2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。20 21年7 月2日 星期五 下午4 时39分3 2秒16 :39:3 221.7. 2
以人、建筑和自然环境的协调发展为目标， 在利用天然条件和人工手段创造良好、健 康的居住环境的同时，尽可能地控制和减 少对自然环境的使用和破坏，充分体现向 大自然的索取和回报之间的平衡。
绿色建筑的主要特征： （1）节约能源和利用可再生资源 充分利用太阳能，采用节能的建筑围护结构以及
采暖和空调，减少采暖和空调的使用。根据自然 通风的原理设置风冷系统，使建筑能够有效地利 用夏季的主导风向。建筑采用适应当地气候条件 的平面形式及总体布局。 在建筑设计、建造和建筑材料的选择中，均考虑 资源的合理使用和处置。要减少资源的使用，力 求使资源可再生利用。节约水资源，包括绿化的 节约用水。
房屋建筑学-第二章建筑物理环境基础
复合保温结构由保温层和承重层复合而成。 复合结构按保温层所处的位置可分为内保温（保 温层在室内一侧）、外保温（保温层在室外一侧） 和中间保温（保温层夹在中间）三种。外保温优 点较多：①减小热桥处的热损失；②有利于防止 保温层内部产生凝结水；③房间的热稳定性好； ④降低墙和屋顶的主要部分的温度应力起伏；⑤ 有利于旧房节能改造。外保温是我国建筑节能的 发展方向。 3）围护结构异常部位的保温设计 （A)窗户的保温：可选用木材、塑料和塑钢 窗框；使用断热金属窗框。寒冷地区，可采用多 层窗；使用新型节能窗户，如低辐射玻璃窗（即 LOW-E窗）、中空玻璃窗等。
（2）建筑热工设计分区
我国幅员辽阔，各地气候差异较大。为了使建筑设计能够 较好适应气候，我国《民用建筑热工设计规范》提出了建筑热工 分区的概念。具体分区和设计要求见表2-1。 建筑热工设计分区及设计要求 表2-1
分区名称 严寒地区 热工设计要求 代表城市 必须充分满足冬季保温要求，一般 哈尔滨、呼和浩特、乌 可不考虑夏季防热 鲁木齐
传热系数K由下式确定：
K 1 R0 Ri 1 di Re
i
式中： R0 — 围护结构的传热阻，㎡· K/W； Ri =0.11㎡· Ri — 内表面换热阻， K/W; Re — 外表面换热阻， Re =0.05㎡· K/W; d— 材料厚度，m； λ— 材料导热系数，W/（m· K）。
（3）窗口遮阳设计 窗口遮阳可防止直射阳光进入室内而引起室内过热。 东、西向窗户是遮阳设计的重点。遮阳的效果可以用遮 阳系数来评价。遮阳系数是指在直射阳光照射的时间内， 透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进无遮阳窗口的太阳 辐射量之比。遮阳系数越小，防热效果愈好。 1）绿化与构件遮阳：合理选择树种，安排适当的位置 植树或在窗外种植藤蔓植物就是绿化遮阳。构件遮阳如 加宽挑檐，设外廊、阳台旋窗等。 2）外遮阳：外遮阳比内遮阳防热效果好。固定遮阳板 简单、成本低，便于维修。活动遮阳板可调节。除南向 外，活动遮阳板均比固定遮阳板效率高，固定与活动、 实体与绿化相结合的遮阳方式效率最高。固定外遮阳板 的适用朝向及特性见下表。
建筑物理环境基础课件
比较分析
通过对不同设计方案或不同建筑类型 的比较分析，优化设计方案，提高建 筑环境的品质。
06
建筑物理环境与绿 色建筑
绿色建筑的概念与特点
绿色建筑的定义
绿色建筑是指在设计、施工、运行等全过程中，充分考虑节能、环保、经济、 适应性等方面，旨在降低对环境的负面影响，并提高人类生活质量的建筑。
绿色建筑的特点
建筑声环境的设计与优化
建筑设计阶段的考虑
在建筑设计阶段，需要考虑建筑物的布局、外形和结构，以减少室外噪声的干扰 。同时，还需要考虑室内空间的形状、大小和布局，以创造一个舒适的室内声环 境。
建筑材料的选择和使用
不同的建筑材料对声音的传播和吸收效果不同。在建筑设计中，应选择具有良好 隔音性能的建筑材料，如厚重的墙体、双层玻璃和隔音毡等。此外，还可以通过 在室内设置吸音材料和反射板等措施来改善室内声环境。
空间大小与形状
采光与通风
建筑空间的大小和形状直接影响到人们在 其中的活动范围和舒适度。
采光和通风是建筑物理环境的重要因素， 它们可以影响人们的视觉和呼吸健康。
温度与湿度
噪声与振动
温度和湿度对于人们的舒适度和健康状况 有重要影响，过高或过低的温度和湿度都 可能对人体造成不良影响。
噪声和振动可能会对人们的生活和工作产 生负面影响，因此需要采取措施进行控制 。
02
建筑热环境
热环境的基本概念
01
02
03
定义
热环境是指人类活动所处 的气候条件，包括气温、 湿度、风速、太阳辐射等 因素。
分类
根据热环境的构成要素和 特点，可以将其分为自然 环境和人工环境两种类型 。
影响因素
热环境受到地理位置、气 候条件、海拔高度、大气 环流等多种因素的影响。
建筑物理环境
一：建筑物理环境的基本知识。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
了解建筑物理环境的基本知识非常有必要，否则我们的环境设计就成了无源之水。
1. 建筑热环境（又名建筑热工学）。
一个建筑物必然分室内和室外两个部分，因而建筑热环境也就分为室内热湿环境和室外热湿环境。室外的各种热湿环境因素一般包括太阳辐射，空气的温度和湿度，风雨雪等；而属于室内热湿环境的因素如室内空气温度和湿度，生产和生活散发的热量与水分等。建筑热工学的任务是阐述建筑热工原理，论述如何通过建筑，规划设计的相应措施，有效地防护或利用室内外的热湿作用，合理的解决建筑的保温，隔热，防潮，节能等问题，以创造良好的室内环境，并提高维护结构的耐久性，降低建筑在使用过程中的采暖或空调能耗。当然，为了达到合理舒适的室内环境，往往需要配备一些必要的设备。但近年来，我们发现要做出最合理最经济的设计，只有首先充分发挥各种建筑措施的作用，再配备一些必不可少的设备，才是建筑节能的最高效的策略。
2. 建筑光学
我们知道，光是人类生活中一个非常重要的元素。它是一种电磁辐射能，人们依靠不同的感觉器官从外界获得各种信息，其中80%来自视觉器官。良好的光环境是保证人们进行正常工作，学习和生活的必须条件，它对视力健康，对生活质量，对建筑的使用功能，对建筑的空间品质，对建筑的艺术美感都产生了直接的影响。因此我们要在建筑设计中对采光和照明问题给予足够的重视。建筑光学主要的理论知识有光度学基本知识，色度学基本知识，各种采光窗的采光特性，采光设计以及人工光的设备等。尤其值得注意的是，对于一些艺术性要求高的公共建筑照明形式和处理原则，光学原理的应用就显得特别重要了。
建筑物理环境，从传统的定义看主要包括建筑热工学，建筑光学和建筑声学，即系研究建筑中的热，光，声等物理现象和材料的热物理，光学及声学性能。那为什么我们要研究这些呢？我们知道，人总是生活在一定的物理场景中的，但并不是所有的自然物理环境都适合人类的生活很生存的，实际上，大部分的自然环境对于我们的正常生活都是不利的，因此我们有必要对我们生活在的环境进行改造和改善，以适应人类生活的需求。所以，设计建筑物的物理环境就是设计生活在建筑里的人的生活环境，使得生活在里面的人感到舒适，安全，甚至美观，从而改善人们的生存质量。因此建筑物理是建筑学的重要组成部分，它体现着建筑设计学科的科学属性，同时也体现着建筑设计的以人为本的宗旨——创造合理舒适的人类生活环境。
建筑设计中的建筑物理与环境适应性
建筑设计中的建筑物理与环境适应性在建筑设计领域中，建筑物理与环境适应性是一个至关重要的概念。
它涉及到建筑与环境之间的相互作用，并且对于建筑能源效率、室内舒适性以及环境可持续性具有重要影响。
本文将探讨建筑设计中的建筑物理与环境适应性，以及其在实践中的应用。
首先，建筑物理是研究建筑与环境之间相互关系的学科。
它考虑了建筑在不同环境条件下的热、光、风和声音等物理特性。
建筑物理的目标是通过设计和控制建筑的物理特性，以提高建筑的性能和舒适性。
在建筑设计中，环境适应性是指建筑物在不同环境条件下，能够根据环境的变化而适应和响应。
这种适应性可以通过采用合适的材料、建筑构造和技术手段来实现。
例如，在寒冷地区的建筑设计中，可以采用保温材料和合理的能量管理系统，以提高建筑的保温性能，降低能源消耗。
而在炎热地区的建筑设计中，可以采用遮阳设施和自然通风系统，以降低建筑的热负荷，提供舒适的室内环境。
建筑物理与环境适应性在建筑设计中的应用非常广泛。
首先，它对建筑的能源效率起着重要作用。
通过合理设计建筑的热传导、空气渗透和热辐射等特性，可以降低建筑能量消耗，并减少对能源资源的依赖。
其次，建筑物理与环境适应性还可以改善建筑的室内舒适性。
通过控制室内的温度、湿度、光照和通风等因素，可以提供一个符合人体舒适需求的室内环境。
此外，建筑物理与环境适应性还可以促进建筑的环境可持续性发展。
通过利用自然能源、减少建筑的对外部环境的污染和影响，可以实现建筑与环境之间的协调共生。
在实践中，建筑师和设计团队可以通过多种方法来实现建筑物理与环境适应性。
首先，他们可以运用现代技术和模拟工具，如计算机辅助设计软件和建筑能源模拟软件，来预测建筑在不同环境条件下的性能表现。
这些工具可以帮助设计团队更好地理解建筑与环境之间的相互作用，提供科学依据来指导设计决策。
其次，设计团队可以通过合作与交流，与环境工程师、结构工程师和机械工程师等专业人士共同合作，以确保建筑物理与环境适应性的综合性考虑。
建筑中的建筑物理学与环境控制
建筑中的建筑物理学与环境控制建筑物理学是研究建筑在物理环境条件下的能量传递、热、湿、光及声的变化规律，以及建筑材料和结构在这些条件下的各种物理性能的学科。
环境控制则是通过各种设计手段和技术手段，使室内环境达到舒适、安全、健康、经济和环保的要求。
一、热环境控制建筑的热环境控制是指通过隔热和保温措施，调整室内能量平衡，使室内温度在人体舒适温度范围内，同时降低热量的损失。
在建筑中，我们需要考虑不同材料的导热系数，选择合适的隔热材料，以及通过合理的设计和施工手段来提高建筑的隔热性能。
此外，还需要通过通风和空调系统来调节室内的热湿状态，以保持舒适的室内温度和湿度。
二、光环境控制光环境控制是指通过建筑设计和室内照明系统，合理调节自然光和人工光的进入和分布，以满足不同活动需求的光照强度和质量要求。
在建筑中，我们需要考虑建筑的朝向、窗户的布置以及窗户玻璃的选择等因素，以最大限度地利用自然光资源，并减少室内的光照不均匀现象。
此外，合理选择照明设备和采用能效照明技术，可以提高建筑的能源利用效率。
三、声环境控制声环境控制是指通过建筑设计和声音控制技术，减少外界噪音的传入，同时在建筑内部创造一个适宜的声学环境。
在建筑中，我们需要采用隔音材料和隔声结构来减少外界噪音的干扰，同时考虑室内各个部位的声学特性，以实现良好的声学效果。
此外，还可以运用音频系统和电子消声技术等手段，对特定区域进行有针对性地声音控制。
四、湿环境控制湿环境控制是指通过建筑的防水、排水和通风措施，调节室内湿度和湿气的运动，以保护建筑材料和设备不受潮湿环境的影响，并维护室内的舒适水平。
在建筑中，我们需要采用防水材料和防水层来保护建筑结构，同时考虑建筑内部的通风情况，以实现湿度的控制和调节。
总结：建筑中的建筑物理学与环境控制是一个涉及多个学科和技术领域的综合性课题。
通过合理的建筑设计和技术手段，可以实现建筑在热、湿、光和声方面的环境控制，为人们提供一个舒适、安全、健康的室内生活和工作环境。
建筑物理环境与设计分析
建筑物理环境与设计分析摘要：建筑物理环境包括建筑的声环境、光环境与热环境，建筑物理环境直接影响到建筑的舒适性。
当前建筑物理的研究与发展日益深入，建筑物理环境的技术要求越来越高，对建筑设计的发展起到了重要的影响。
本文对建筑物理环境进行分析，对建筑物理环境要求进行了探究，以期为建筑设计发展提供参考。
关键词：建筑物理环境；技术要求；建筑设计在进行建筑设计时，，要对物理环境的要求充分实现，从而提高建筑的舒适性、安全性与美观性，给人们提供一个良好的生活环境。
对物理环境的实现程度就是对设计要求的把握程度，对建筑的性能具有重要的影响。
随着建筑行业的发展，建筑技术越来越丰富，对建筑物理环境要求的实现程度越来越高，为人们提供了更为舒适的生活环境。
1建筑物理环境概述1.1建筑物理环境的概念建筑物理环境是建筑室内空间与人体相关的各个物理要素总和，包括热环境、声环境、光环境，人们通过感官接触物理环境，并因此形成不同的心理状态。
建筑热环境的作用在于外界环境与建筑的热交换、建筑与室内人的热交换，热环境控制的主要内容包括保温、防潮、日照、防热以及太阳能利用；光环境控制包括建筑的采光与照明设计；声环境包括室内音质设计、建筑隔音与噪声控制三方面的内容，其中音质设计一般限于厅堂等建筑物如音乐馆、影剧院等，隔音与噪声控制是建筑普遍存在的问题。
1.2建筑物理环境对设计的要求建筑物理环境是建筑设计时必须要考虑的因素，建筑设计对于物理环境的技术要求程度决定着建筑设计的高度，最终影响到人们居住的舒适度。
随着当前人们对于建筑各项要求提高，在进行建筑设计时，必须在建筑的热、声、光三方面全面的把握，要求建筑设计能够及时掌握当前的前沿技术，同时要具有较高的审美鉴赏能力与对各项要素的把控能力，设计要在保障质量的基础上全面提升舒适性与美观程度。
2建筑物理环境的要求与技术2.1 热环境建筑的热环境包括建筑与外界环境的热交换控制、建筑与室内人的热交换，对热环境控制的最终目标是为人们提供温度适宜的居住环境，因此对室内热环境的要求需要热舒性满足舒适条件，人体皮肤处于舒适温温度内，汗液蒸发率处于舒适的蒸发范围内。
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蓄热系数取决于导热系数、比热、密度 及热流波动的周期。
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
2）建筑热工设计分区
分区名称
分 主要指标
严寒地区 最冷月平均温度≤-10 C
寒冷地区 最冷月平均温度-10~0 C
区指 标
辅助指标 日平均温度≤5 C的天数
建筑设计理论 第二章建筑物理环境基础
建筑物理环境是指建筑室内空间与人体相关的各个物理要素的 总和，它包括建筑热环境、建筑声环境和建筑光环境三部分内容。
建筑物理的主要思想是“以人为本”，体现建筑的功能要求和 建筑人文理念。为了达到这一目的，就不可避免地向自然环境索 取更多的能源，并向环境排放更多的废弃物和无序能量，这就可 能带来严重的环境问题，破坏人与环境的和谐关系。
a、稳定传热
室内外空气温度都不随时间变化，通过维护结
构的传热过程称为稳定传热。
单层平壁导热：
条件：厚度为d，且宽高尺寸比厚度大得多
（即进行一维传热），设内、外表面温度为T i，T e
均不随时间变化（稳定传热）。
1、公式：
QTi TeF
d
Q ——— 总导热量，J或（w·h）
F ——— 垂直于热流方向的平壁的表面积,㎡
和对流辐射向室外散热 7、空气渗透和通风带走热量 8、地面传热。 9、室内水分蒸发，带走的热量（潜热） 10、致冷设备吸热。
热环境舒适的条件：1+2+3+4+5=6+7+8+9+10 即热能平衡
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
对流 辐射
吸热
对流 辐射
导热
放热
导热
热空气
围护结构
冷空气
2.1建筑热环境
常温常压下空气为： 0.029 W/(m·K)
b、液体的导热系数次之：0.07～0.7 W/(M·K)
水在常温常压下为：0.58 W/(m·K)
c、金属导热性能最大：2.2～420 W/(M·K)
例：建筑钢材：58.2 W/(m·K)
绝大部分建筑材料λ值均小于金属，介于0.03 ～ 3.5 W/(m·K)工程把
≥145天 日平均温度≤5 C的天
数90~145天
设计要求
必须充分满足冬季保温要求， 一 般可不考虑夏季防热
应满足冬季保温要求，部分地 区兼顾夏季防热
夏热冬冷 地区
最冷月平均温度0~10C， 最热月平均温度25~30 C
日平均温度≤5C的天数 0~90天，日平均温度 2、构成室内环境的其他因素：
温湿度、声音、亮度、视觉环境等
室内环境质量 与疲劳感
3、人自身对室内环境质量的要求：
被动性 ---- 久居兰室，不闻其香
主动性 ---- 将自然引入室内
4、室内环境设计的目的：舒适性（以人为本）
5、如何保障设计结果的实施：对室内各环境进行模拟测试及研究
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
（b）热惰性指标：符号D
DSR
热惰性指标取决于材料本身的热阻R和蓄热系数s，由多层材料的热惰性指
标由各层材料的热惰性指标相加而得。 热惰性指标越大，说明温度在材料S 层2中Tc衰减越大，围护结构的热稳定性越
好。一般建筑的D值均应大于1。 蓄热系数：符号s，单位 W/(㎡·K) 通过表面的热流波动的振幅与表面温度的波幅之比表示材料的蓄热系数。
λ≤0.3 W/(m·K) 的材料为保温材料。(如矿棉、泡沫塑料、珍珠岩、蛭石等)
各种材料或物质的导热系数大小与材质、材料干密度、材料含湿量有关，还
与当时环境的压力、温度有关。
传热阻：热量通过平壁时遇到的阻力，是平壁抵抗热量通过的能力。符号为
R,单位㎡·K/W ,
Rd
2.1建筑热环境
物质 空气（常温常压下） 聚苯乙烯泡沫塑料板
胶合板 水（常温下）
灰砂砖砌体 钢筋混凝土 门窗铝合金
建筑物理环境基础
导热系数W/(m ·K) 0.029 0.042 0.17 0.58 1.1 1.74 162
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
b、非稳定传热 无论是室外或室内，围护结构受到的环境作用都在随时间变化，围护结构
内部的温度和通过围护结构的面积热流量也随之发生变化，这种传热过程叫 不稳定传热。
1999.6.23，国际建协大会在北京召开，通过了《北京宪
章》，提出环境、可持续发展、能源危机等。
人类在满足自身需要的同时，不能剥夺后代满足他们需求的权 力，这就是“可持续发展”战略的主要思想。
为了保护环境，必须树立和增强环境意识，在城市规划和建筑 设计中，尽量利用自然条件改善建筑物理环境，采取先进的科学 技术措施，创建环保型节能建筑物和构筑物。
通常，室内外空气温度是呈现周期性变化的，如日气温以24X3600s为周期 的变化、年气温以12个月为周期的变化等，而它所引起的围护结构传热过程 也是呈现周期性的变化，这就是周期性不稳定传热。
建筑热工的设计研究实践中所涉及到的不稳定传热大都是周期性的不稳定 传热。 （a）室外综合温度
夏季建筑物各个朝向室外综合温度由大到小次序为：水平面》东西向》南向》 北向。这表明，夏季建筑防热设计应优先考虑屋顶防热和防东、防西。
τ ——— 导热时间,h
λ ——— 材料的导热系数，W/(m·K)
建筑物理环境基础
Q
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
导热系数λ：说明稳定导热条件下材料导热性能的重要指标。
物理意义：在稳定传热状态下当材料厚度为1m，而表面的温差为1℃时，在
一小时内通过1㎡截面积的热量。
a、气体导热系数最小：0.006～0.6 W/(m·K)
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
建筑热环境的主要内容有建筑保温、建筑防潮、建筑防热、建筑 中的太阳能利用等。通过合理的设计，以创造可持续发展的人居环 境。
1、建筑热环境基础 1）建筑传热学基础 传热的基本方式为传导、对流和辐射三种。
导热：温度不同的物体直接接触时而发生的热运动。 对流：指依靠流体各微团分子的宏观相对位移把热量由一处传递到
另一处的现象。 辐射：依靠物体表面向外发散热射线来传递能量的现象。
2.1建筑热环境
建筑物理环境基础
建筑得热： 1、通过墙和屋顶的太阳辐射得 热（热能从外表面——内表面 ——室内） 2、通过窗户的太阳直接辐射热 3、居住者人体散热 4、电灯与其它设备散热 5、采暖设备散热
建筑失热： 6、通过外围护结构的传导