建筑环境学-建筑外环境
建筑环境学第章建筑外环境
建筑环境学第一章：建筑外环境1. 建筑外环境的概述建筑外环境是指建筑外部的环境，包括景观、道路、人行道、停车场、广场等。
它们直接影响了人们对建筑的印象和建筑的使用效果，同时也影响了鼓励人们步行、骑行、乘坐公共交通等可持续出行方式的能力。
2. 建筑外环境的功能2.1 满足日常需求建筑外环境的基本功能就是满足人们的日常需求，例如通行、停放、休息等。
因此，它们需要考虑到人们的行为习惯和需求，保证其便利性和实用性。
2.2 塑造建筑形象建筑外环境是建筑的门面，直接影响了人们对建筑的第一印象和对其性质的判断。
因此，在塑造建筑形象时，需要为其设计一个和谐的、一致的外观。
2.3 改善环境质量建筑外环境设计也可以通过改善环境质量，满足人们对居住和工作环境的基本风格和舒适度。
例如，可以增加绿化率、照明等方面的设计。
2.4 鼓励可持续出行建筑外环境的设计也可以促进可持续出行方式，如步行、骑行和乘坐公共交通等。
通过在设计中融入步行和骑行道路，同时确保景观和功能，可以尽可能地鼓励人们步行和骑行。
3. 建筑外环境设计的要素3.1 形式美建筑外环境的设计应该考虑到前述的建筑形象塑造，同时要反映地域文化、特点等。
因此，建筑外环境的设计应该考虑到建筑的风格，与周围环境协调一致同时突出建筑的特点与美感。
3.2 便捷性便捷性是建筑外环境设计的一个重要参考标准之一。
人们使用建筑外环境的主要目的是为了实现快捷、方便和舒适的交通出行和日常生活所需。
因此，建筑外环境设计需要体现对行人、车辆等的需求，主要包括天然遮荫、安全性道路标记、有效的路线、智慧交通…3.3 安全性安全性是建筑外环境设计的另一个重要要素，在设计中需要考虑人们的行为和可能出现的意外。
例如，建筑外墙应该有合适的高度和使用安全的建筑材料，尽可能减少干扰行人和车辆的因素。
同时在设计时充分考虑安全隐患点，例如人行道上的勾纹沟、道路反光等。
3.4 可持续性可持续性是建筑外环境设计的另一个关键要素。
建筑环境学复习重点
第二章建筑外环境1.建筑环境学的课程内容：由建筑外环境、建筑热湿环境、人体对热湿环境的反应、室内空气品质、气流环境、声环境、光环境七个主要部分组成2.时差：真太阳时与当地平均太阳时的差值3.真太阳时：太阳在当地正南时为12点，地球自转一周又回到正南时为一天4.太阳时角：将真太阳时用角度表示，称太阳时角。
指当时太阳入射的日地中心连线在地球赤道平面上的投影与当地真太阳时12点时，日地中心连线在赤道平面上的投影之间的夹角。
5.太阳方位角：太阳至地面上某给定点连线在地面上的投影在当地子午线（南向）的夹角。
太阳高度角：太阳光线与水平面间的夹角。
6.太阳常数：在地球大气层外，太阳与地球的年平均距离处，与太阳光线垂直的表面上的太阳辐射强度为i0= 1353W/m²。
7.大气压力定义：物体表面单位面积所受的大气分子的压力称为大气压强或气压。
气压随高度按指数降低。
海平面大气压力称作标准大气压8.气象站所记录的风速为当地10m高处的风速。
9.风玫瑰图：包括风向频率分布图、风速频率分布图①直观地反映出一个地方的风向和风速②除圆心以外每个圆环间隔代表频率为5%类型：季节变化、主导风向、双主导风向、无主导风向、准静止风10.霜洞：在某个范围内，温度变化出现局地导致现象，其极端形式称为...11.降水：从大地蒸发出来的水进入大气层，经过凝结之后又降到地面上的液态或固态水分。
降水性质：①降水量：指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚度，以mm为单位；②降水时间③降水强度：指单位时间内的降水量。
降水强度的低等级以24小时的总量来划分。
小雨<10，中雨10-25，大雨25-50，暴雨50-100。
12.城市气候特点：①.城市风场与远郊不同。
除风向改变以外，平均风速低于远郊的来流风速；②.气温较高，形成热岛现象；③.城市中的云量，特别是低云量比郊区多，大气透明度低，太阳总辐射照度也比郊区弱。
建筑环境学第2章外环境
3
建筑与自然环境资源的关系
70
80
90
100 110
大气压力(kPa)
大气压力的变化
平均气压随纬度分布
气压日变化（2‰）
26
大气压力对人体的影响
机理：人体内脏和血液系统维持一个与外部 大气压 力抗衡的压力以保护人体的安全。一旦平衡被打破， 可能影响人的生理机能甚至导致死亡。 人体可以忍受的极限范围：0.303~15atm 低压缺氧环境：胸闷、呼吸急促、恶心呕吐，神经 系统发生障碍
时间(小时)
40
逆温层
正常的温度梯度：地表热，高空冷
41
空气温度的局部效应
受地面反射率、夜间辐射、气流、遮阳等影响，离
建筑物越远，温度越低
空气温度的局部效应
霜洞效应：洼地冷空气聚集造成气温低于地
面上的空气温度
43
44
有效天空温度
日照百分率
Tsky [0.9Td (0.32 0.026
48
地层温度
深度达到某一个部位，最
热月时此处的温度反而低 于该点的全年平均温度，
而在最冷月时，该点的温
度要高于全年平均温度。 如果考虑地热的影响，深
度每增加1米，地层平均温
度一般就会增加1/30 ℃左 右。但与当地地质条件有 关。
未考虑地热影响的
49
湿度
来源
建筑环境
第一章绪论1、目前人们希望建筑物能够满足的要求包括：安全性、功能性、舒适性、美观性。
2、人类最早的居住方式：巢居和穴居。
3、建筑与环境发展过程中面临的两个问题是：如何协调满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾和研究和掌握形成病态建筑的原因。
4、建筑环境学的三个任务是：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境、了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的、掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。
第二章建筑外环境1、地球绕太阳逆时针旋转是公转，其轨道平面为66.5度。
2、赤纬是太阳中心与地球中心与地球赤道平面的夹角，一般为23.5～－23.5度之间，向北为正，向南为负3、地方平均太阳时是以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间的计时方式。
4、真太阳时是当地太阳位于正南向的瞬时为正午12时的计时方式。
5、经国际协议，以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。
6、经国际协议，把全世界按世界经度划分为24时区，每个时区包含地理经度15度。
以本初子午线东西各7.5度为零时区，向东分12时区，向西也分为12时区。
7、每个时区都按照它的中央子午线的平均太阳时为计时标准，称为该时区的标准时。
8、当地时间12时的时角为0，前后每隔1小时，增加15度。
9、北京时间等于世界时加上8小时10、太阳位置是地球上某一点所看到的太阳方向，常用太阳高度角和方位角来表示。
11、太阳高度角是太阳方向与水平线的夹角。
12、太阳方位角是太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
13、影响太阳高度角和方位角的因素有：赤纬（季节的变化）、时角（时间的变化）、纬度（观察点所在位置）。
14、太阳常数一般取I0=1353 W/㎡。
15、大气透明度越接近1，大气越清澈，一般取为0.65～0.75。
16、对于北京来说，法向夏季总辐射热量最大。
17、对于郑州来说，水平面上夏季总辐射热量最大。
18、对于龙湖来说，南向表面冬季所接受的总辐射能量为最大。
建筑环境学复习资料-重点
建筑环境学复习重点第二章建筑外环境世界时——以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。
北京时间——东八区的时间，即以东经120°的平均太阳时为中国的标准。
北京时间=世界时间+8小时太阳在空间的位置——太阳高度角，太阳方位角A到达地面的太阳辐射照度大小取决于地球对太阳的相对位置以及大气透明度。
风场——指风向，风速的分布状况。
风——风是由于大气压差所引起的大气水平方向的运动。
地表增温不同是引起大气压差的主要原因，也是风形成的主要原因。
风可以分为大气环流与地方风。
气象台一般以距平坦地面10m 高出所测得风向和风速作为当地的观察数据。
风玫瑰图包括风向频谱图和风速频谱图地方风是由于地表水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件不同所引起海陆风——局部地方昼夜受热不均引起的。
大气边界层——从地球表面到500~1000m高的这层空气叫大气边界层，其厚度主要取决于地表的粗糙度。
室外气温——一般是指距地面1.5m高，背阴处的空气温度。
一天的最高气温通常出现在14时左右，最低气温一般出现在日出前后。
由于空气与地面间因辐射换热而增温或降温，都需要经历一段时间。
相对湿度的日变化受地面性质，水陆分布，季节寒暑，天气阴晴等因素影响。
一般是大陆低于海面，夏季高于冬季，阴天高于晴天。
相对湿度的变化趋势与气温的变化趋势相反。
到达地面的太阳辐射能量是由哪些部分组成，辐射能量的强弱与哪些因素有关。
一部分为太阳直接照射到地面（即直射辐射）；另一部分是经过大气层散射后到达地面成为散射辐射，直射辐射与散射辐射之和称为太阳对地面的总辐射。
辐射能量的强弱取决于太阳辐射通过大气层时天空中各种气体分子、尘埃、微粒水粒对阳光的反射，散射和吸收共同影响。
地方平均太阳时——以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间。
太阳高度角：太阳光线与水平面之间的夹角。
太阳方位角是太阳方向的水平投映偏离南向的角度A。
室外空气综合温度:相当于室外温度由原来的空气温度值增加了一个太阳辐射的等效温度，并考虑了长波辐射的影响。
建筑环境学课后习题完整版
建筑环境学课后习题完整版Newly compiled on November 23, 2020课后习题答案第二章建筑外环境1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。
2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。
3.晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少如果没有大气层，有效天空温度应该是多少根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则tdp＝6℃-19℃，有效天空温度tsky＝7℃-14℃。
在某些极端条件下，tsky可以达到0℃以下。
如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。
4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。
111531_建筑环境学(第二版)课后习题解答ppt版解析
各种得热进入空气的途径
• 潜热得热、渗透空气得热
– 得热立刻成为瞬时冷负荷
• 通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室 内显热源散热
– 对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷 – 辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入
空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存
在延迟。
如果一个空调房间，只有一面外墙，室 内热源为一个大功率灯，把灯光投射到 外墙内表面上和把灯光投射在内墙表面 上对房间的冷负荷有何影响？
玻璃系列
• 透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有 红外线和紫外线？
可见光
近红外 线
长波红外线
0. 8
普通玻璃的光谱透过率
玻璃系列
• 夜间可以通过窗户长波辐射把热量散出去吗 ？
室内空气、表面对流换热、长波辐射 玻璃窗内表面被加热 ... ...玻璃窗 长波辐射 外界环境
得热： １、假定除所考察的围护结构内表面外，其他 各室内表面的温度均与室内空气温度一致
２、假定室内没有其他短波辐射热量落在所考 察围护结构内表面上”时
综合
• 如果有两套户型设计一模一样的公寓，但一个主 要窗户朝东，另一个朝西。两套公寓夏季的热环 境条件有何区别？
–朝东公寓，传热的峰值在下午，太阳辐射得热的峰值 在上午，峰值错开使得负荷峰值较小 –朝西公寓，传热和太阳辐射的峰值均在下午，峰值叠 加后使得总负荷偏大 ，不空调的话房间温度会特别高
其他
• 室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ • 什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ • 为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用 动态算法计算空调负荷？ • 围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？
建筑环境学复习要点
普通玻璃：对 3μm 以下的近红外线来说几乎是透明的。长波红外线辐射会被玻璃反射和吸
收
Low-e 玻璃：可见光透过率 70%~80%,较低的长波红外线发射率和吸收率，反射率很高
普通玻璃和 Low-e 玻璃区别 见上。此外，low-e 玻璃对波长为 0.76~3μm 的近红外线的透射率比普通玻璃低得多 室外空气综合温度 考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于在室外气温上增加了一个太阳辐射的等 效温度值。是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。 夜间辐射 夜间无太阳辐射，而天空背景温度远远低于空气温度，因此建筑向天空辐射的辐射放热量是 不可以忽略的。故长波辐射 Qlw 也称为夜间辐射或有效辐射 地表有效辐射：地面与大气层之间的辐射换热 QR 内遮阳和外遮阳区别 内遮阳遮阳设施吸收和透过部分全部为得热，外遮阳只有透过和吸收中的一部分成为得热 围护结构的湿传递
第四章 人体对热湿环境的反应
热舒适 ASHRAE Standard 55-2010：人体对热环境表示满意的意识状态 Thermal comfort is defined in the ASHRAE Standard(ASHRAE,2010)as “that condition of mind which expresses satisfaction with the thermal environment”.
※一般计算中不考虑时差。所求的就是当地的地方平均太阳时，即钟表时间 T0
太阳时角 h:用角度表示的真太阳时，正午为 0°，每小时为 15°，
上午为负，下午为正
太阳高度角β：太阳光线与水平面的夹角（影响太阳高度角和方位
角的因素：赤纬角，时角，地理纬度）
太阳方位角 A:太阳至地面上某给定的点连线在地面上的投影与当
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精选课件
太阳高度角
太阳时角
太阳方1位1 角
太阳在空间的位置
影响太阳高度角和方位角的因素
有三：赤纬(δ)，它表明季节 （日期）的变化；时角(h)，它表 明时间的变化；地理纬度()，它
赤纬d
0°
6
-23.5°
地球绕日的运动
南北回归线
精选课件
7
地球绕日的运动
• 昼夜
—地方平均太阳时
—世界时
—标准时
90
—真太阳时
—时角
北京时间
E
问题：上海的地方平均太阳时和北京时间差多少?
精选课件
8
地球绕日的运动
经度
太阳与地球 距离变化造 成的偏差
90
时区当地 标准时
精选课件
北京时间
E
9
太阳在空间的位置
气压力高，变化范 围5％以内
1
太原 • 海平面大气压力称
0
北京 作标准大气压，为
-1
101325 Pa 或 760
40 50 60 70 80 90 100 110
精选课件
大气压力(kPa)
mmHg
28
大气压力与人体健康
人体可以忍受的大气压力的范围从 0.303-15atm。
低气压导致的缺氧对人体的威胁极 大。
所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分
精选课件
18
太阳辐射能的去向
精选课件
19
太阳辐射能与太阳高度角
精选课件
20
大气质量 m
为什么太
大
阳高度角接
近0º和90º时
垂直面的日
射量都小？
IN = I0 P m
m = L’/L = 1/sin
精选课件
大
21
太阳辐射照度与朝向
北纬40°的总辐射照度
精选课件
精选温课件 、湿度、风、降水等等。
2
本章内容要点
宏观气候——太阳辐射作用于地球气候特点
地球绕日运动规律 太阳辐射 室外气候
大气压力、风、气温、天空温度、地温、湿度、降水
微观气候——人类营造活动形成的局部微气候
城市风场、城市热岛、建筑日照
我国气候分区特点
精选课件
3
第一节 地球绕日运动的规律
表明观察点所在的位置。
精选课件
12
第二节 太阳辐射
太阳常数与太阳辐射的电磁波 太阳常数 太阳辐射的电磁波
大气层对太阳辐射的吸收 大气层对太阳辐射的散射、 反射与吸收 大气层对太阳辐射的影响程 度及影响参数
精选课件水平面和垂直面上的直射辐射照度13
太阳常数
指太阳与地球之间为年平均距离 时，地球大气层上边界处，垂直 于阳光射线的表面上，单位面积 单位时间内来自太阳的辐射能量， I0=1353 W/m2。
高气压环境导致人体血液中的含氧 量增加，红细胞、血红蛋白减少， 白细胞数增加。
从高压环境快速回到标准大气压环 境，会形成气栓，甚至危及人的生 命。
精选课件
29
风
风的成因 大气环流：造成全球各地差异 赤道和两极温差造成 地方风：造成局部差异，以一昼夜为周期 地方性地貌条件不同造成，如海陆风、 山谷风、庭院风、巷道风等 季风：造成季节差异，以年为周期 海陆间季节温差造成，冬季大陆吹向海 洋，夏季海洋吹向大陆
精选课件
30
大气环流
赤道得到太阳辐射大于长波辐射散 热，极地正相反。地表温度不同是 大气环流的动因，风的流动促进了 地球各地能量的平衡。
盈余区域
精选课件
短缺区域
净增益
辐射增益区
随纬度基本 不变
占地面积40％
过渡区
占地面 积36％
31
净损失
损失区 占地面积36％
风的测量
测量开阔地面 10m 高处的风向和风速 作为当地的观测数据
22
关于太阳高度角
太阳高度角与太阳通过的路径长 度密切相关，从而影响日射照度。 太阳高度角低则日射照度小
冬季太阳高度角低，夏季太阳高 度角高
清晨和傍晚太阳高度角低，中午 太阳高度角高
高纬度地区太阳高度角低，低纬
度地区太阳高度角高
精选课件
23
太阳高度角 冬夏不同
精选课件
24
大气透明度
大气层消光系数
精选课件
14
太阳辐射的电磁波
精选课件
紫外线 可见光
近红外线
15长波 红外线
太阳辐射能量比例
近红外线 45.2%
长波红外线 2.2%
精选课件
紫外线 7.0%
可见光 45.6%
16
大气层对太阳辐射的吸收
精选课件
17
落到地球上的太阳辐射能量
由三部分组成 直射辐射：为可见光和近红外线 散射辐射：被大气中的水蒸汽和云层散射， 为可见光和近红外线 大气长波辐射：大气（水蒸汽和CO2）吸收 后再向地面辐射，为长波辐射。在日间比例 很小，可以忽略。
地球绕日的运动
经度和纬度 关于四季 关于昼夜
太阳在空间的位置
太阳高度角 和太阳方位角
精选课件
4
地球绕日的运动
• 经度和纬度
伦敦格林威治天文台
精选课件 经线或子午线
纬线
5
地球绕日的运动
➢四季
• 太阳的位置与日照的关系
• 赤纬 ：太阳光线
北回归线
ห้องสมุดไป่ตู้
与地球赤道平面
之间的夹角
南回归线
精选课件
+23.5° 0°
月份
我国的大气透明度分区 我国的大气透明度分区
2 4
3
精选课件
3
5 6
4
26
第三节 室外气候
自然的微气候 大气压力 风 空气温度 有效天空温度 地层温度 空气湿度 降水
精选课件
27
大气压力
海拔高度(km)
• 大气压力随海拔高
7
度而变
6
5
玛多
• 在同一位置，冬季
4
拉萨
大气压力比夏季大
3 2
格尔木 昆明 兰州
第二章 建筑外环境
精选课件
1
为什么要考虑建筑外环境?
• 建筑物所在地的气候条件，会通 过围护结构，直接影响室内的环 境，为得到良好的室内气候条件 以满足人们生活和生产的需要， 必须了解当地各主要气候要素的 变化规律及其特征。
• 一个地区的气候是在许多因素综
合作用下形成的。对建筑密切有
关的气候要素有：太阳辐射、气
太阳位置常用两个角度
来表示：
• 太阳高度角β—太阳方
向与水平的夹角
• 太阳方位角A—太阳方向 的水平投影偏向南的角
度
• 确定太阳高度角及方位
角，是为了进行日照时
数，日照面积，房屋朝
向和间距及房屋周围阴
影精选课区件 范围等的设计。
10
太阳在空间的位置
赤纬和太阳高度角有什么区别？ 时角和太阳方位角有什么区别？
定义：I1/I0 = P = exp (-kL)，P＝1 最透明
变化范围：0.65~0.75，在一个月份的晴天中 可近似认为是常数
我国将大气透明度作了6个等级的分区，1级
最透明
0.85
0.8
大气透明度 P
东京晴天的
0.75
大气透明度
逐月值
0.7
0.65
精选课件
0.6 25
0
2
4
6
8 10 12