建筑环境学 第2章 建筑外环境

式2-2 表2-1 式2-1
地球上存在某一天终日见不到太阳的地方吗? 地球上存在某一天终日见不到太阳的地方吗?
2- 6
2.1 建筑环境中的太阳辐射
2.1.2 太阳位置的表示方法
正午时太阳高度角 半天球 PN 北天极 地轴 E 日出
天顶
几个重要角度
23°27'
夏至
春秋分
23°27'
冬至
N 地平圈
地平面 A W
D0:H0
南 北 相 邻 间 距 取决于β 取决于β,A
A D0
b a
前 栋 a'墙面 a'墙面 法线
α
2- 17
面日影计算
深圳:23.5 上海 深圳:
纬度
北京
长春
2.1 建筑环境中的太阳辐射
2.1.4 日照间距
日照在建筑设计中的作用
建筑日照设计: 建筑日照设计: 建筑间距 卫生要求 日照 冬季获取日照 夏季避免日照 日射得热
最冷月
垂直递减率: 垂直递减率:平均为:0.6℃/100m
βmax
τ(tmax)
最热月 7月,8月 最大 最小(～11月)
月份 年较差
1月,2月
最热月平均气温- 最冷月平均气温
绝对湿度 最小 相对湿度 最大(～5月)
海 洋 性 气 候
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2.2.1 室外气象参数
气温——1. 气温——1. 基本常识
日照时间:太阳日出至太阳日落照射到建筑物窗口的时间, 日照时间:太阳日出至太阳日落照射到建筑物窗口的时间, 一般采用冬至日或大寒日日照时间作为设计条件. 一般采用冬至日或大寒日日照时间作为设计条件.
一般住宅(每户至少有一间) 一般住宅(每户至少有一间) 幼儿园,疗养院,中小学, 幼儿园,疗养院,中小学,老年人居住建筑等 大寒日 冬至日 2h 2h
太阳位置计算式: 太阳位置计算式: 太阳高度角: 太阳高度角:
sin β = sin sind + cos cosd cos h = f1 (纬度,赤纬,时角) 纬度,赤纬,时角)
太阳方位角: 太阳方位角:
sin β sin sin h cos A = 纬度,赤纬,时角) = f 2 ( 纬度,赤纬,时角) cos β cos
地球绕太阳为一偏心率很小的椭圆轨迹运行, 地球绕太阳为一偏心率很小的椭圆轨迹运行,这一偏心 椭圆引起的实际太阳时与理论计算的差值, 椭圆引起的实际太阳时与理论计算的差值,对每一节气 则用平均时差,对于每日采用e 实际太阳时可采用: 则用平均时差,对于每日采用e,实际太阳时可采用:
L Ls H = H s ± + e 15 赤纬的存在,使得地球白昼时间不同, 赤纬的存在,使得地球白昼时间不同,
哪个要求严?为什么? 哪个要求严?为什么?
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朝向设计
日照面积:与日照时间概念相同, 日照面积:与日照时间概念相同,但更接近于室内日照 实际情况一般应满足: 实际情况一般应满足:0.40m2/人. 窗户面积保证
2.1.4 日照间距
日照间距计算
栋 后 β b 栋 ' H 前 a'墙面 a'墙面 法线
2.1 建筑环境中的太阳辐射
2.1.4 日照间距
日照的避免与保证 避免日照:防止室内过热(炎热地区的夏季), 避免日照:防止室内过热(炎热地区的夏季), 避免眩光和防止化学作用的建筑(展览,阅读, 避免眩光和防止化学作用的建筑(展览,阅读, 药品管理); 药品管理); 争取日照:病房,幼儿活动室, 争取日照:病房,幼儿活动室,住宅要求日照 以得到良好的卫生条件, 以得到良好的卫生条件,使房间冬季能得到太 阳辐射以提高室温; 阳辐射以提高室温;
辐射路径距离的影响1 辐射路径距离的影响1
I0
I0
L I1
IN
L'=L/sinβ β 正午和傍晚地面受照情况图
2- 11
2.1.3 太阳辐射能与日照
辐射路径距离的影响2 辐射路径距离的影响2
太 阳 辐 射 强 度 /Wm
2
照
2 12
/h
太阳辐射
2.1 建筑环境中的太阳辐射
2.1.3 太阳辐射能与日照
任何室外温度变化都可以用多阶谐波 的组合表示: 的组合表示:
温度
0
12 14～15 14～
t w, τ = A0 + ∑ An cos(ωn τ φn )
n =1
m
工程简化计算: 工程简化计算:
t w, τ = t w, p + (t w,max t w, p ) cos(15τ 225)
夏季空调室外计算温度 夏季室外计算日平均温度
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2.2.1 室外气象参数
气温——1. 气温——1. 基本常识
气温: 气温: 逆温现象: 逆温现象:
DTR: Diurnal temperature range 相对湿度 温度 日较差 湿球温度
0 12 14～15 14～
距1.5m高处的空气温度 t(H2)> t(H1), H2 > H1
空气温度的局部效应 受地面反射率, 受地面反射率, 夜间辐射,气流, 夜间辐射,气流, 遮阳等影响, 遮阳等影响,离 建筑物越远, 建筑物越远,温 度越低, 度越低,相对湿 度越高. 度越高.
2- 23
微气候 微气候
2.2.1 室外气象参数
气温——4. 影响气温的主要因素* 气温——4. 影响气温的主要因素* 有效天空温度:Tsky,计算公式有许多,其中有: 计算公式有许多,其中有: 有效天空温度:
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防火间距 采光间距 交通间距
……
日照间距 计算方法 日照时间 日照面积 遮阳计算 室内日照设计 建筑环境工程设计
太阳能利用
2.2 建筑外环境中的气候环境
2.2.1 室外气象参数 自然微气候的形成
– 大气压力 – 空气温度,有效天空温度 空气温度, – 空气湿度 –风 – 降水
城市气候 中国气候分区
当地太阳时(真太阳时):太阳在当地正南时为12点, 当地太阳时(真太阳时) 太阳在当地正南时为12点 12 地球自转一周又回到正南时为一天. 地球自转一周又回到正南时为一天. 地区标准时间: 地区标准时间:规定在一定经度范围内使用一种标准时 如世界时间(本初子午线/格林威治天文台), ),北京 间.如世界时间(本初子午线/格林威治天文台),北京 时间(东京120/ 120/东 时区) 时间(东京120/东8时区) 两地时差 广州 上海
夏至: 月 日 夏至:6月21日 N 6633' N d =+2327' + S 90 (d =0) S ～1.53×108 km × 秋分: 月 日 秋分:9月22日 S 春分: 月 日 春分:3月21日
北回归线
赤纬d 赤纬d
南回归线
N
黄道面
90 (d=0) 冬至: 月 日 冬至:12月22日 N 6633'
2- 15
2.1 建筑环境中的太阳辐射
2.1.4 日照间距
日照保证
日照率:实际日照时数与可照时数与的之比. 日照率:实际日照时数与可照时数与的之比.我国 与的之比 各地全年的日照率大小排序:西北,华北, 各地全年的日照率大小排序:西北,华北,东北为 第一,华南及长江中下游居次,四川盆地, 第一,华南及长江中下游居次,四川盆地,贵州东 部和两湖盆地最少.——反映什么特性 反映什么特性? 部和两湖盆地最少.——反映什么特性?
太阳总辐射的20亿分之一 太阳总辐射的20亿分之一 地球: 地球:大头针的针头
到达地面的太阳辐射
大气 层外 边界
太阳常数I0 : .垂直平面; 垂直平面; 大气层外边界; .大气层外边界; .单位辐射能 1353W/m2
2- 10
到达地面: 到达地面: ～1025W/m2
2.1.3 太阳辐射能与日照
第2章 建筑外环境
为什么要了解外环境? 为什么要了解外环境?
虽然我们的研究对象以室 内环境为主,但由于室内 环境,尤其是热湿环境受 室外的影响非常大,所以 有必要了解外环境.
外环境是怎样影响室内环境的? 外环境是怎样影响室内环境的?
2- 1
第2章 建筑外环境 建筑外环境知识框架
建筑外环境 环境
质 设 的 选 用 中 室 外 参 数 计 境 环 境 环 被 地 球 运 行 基 本 知 识 太 阳 位 置 表 示 方 法 太 阳 辐 射 能 与 日 照 日 影 计 算 与 日 照 间 距 外 气 象 参 数 室 城 市 气 候 中 国 气 候 环 境 地 水 植
臭氧层及其破坏的主要原因: 臭氧层及其破坏的主要原因: 未破坏时:臭氧层主要吸收< 未破坏时:臭氧层主要吸收<0.32 m紫外线 紫外线 CFCs,Cl原子等 , 原子等 反应消耗O 反应消耗 3 臭氧浓度 臭氧浓度↓ 浓度
紫外线进入地球表面
红外线: 范围的红外线( 红外线:0.77-4 m范围的红外线(热 范围的红外线 效果强)是左右气温的主要原因. 效果强)是左右气温的主要原因. 2- 14
β
太阳轨 迹
S 日落
纬度 纬度 计算起点 赤道面
2- 7
赤纬d 赤纬 春秋分
时角h 时角 正午
太阳高度角β 太阳方位角A 太阳高度角 太阳方位角 地平面 ≤90° 正南 ≤|±180°|
方向性
北/南纬 ≤|±23°27'| ≤|±180°|
2.1 建筑环境中的太阳辐射
2.1.2 太阳位置的表示方法
日照作用
日照过少导致人体产生的褪黑色素增加,引 日照过少导致人体产生的褪黑色素增加, 起精神忧郁 紫外线 – 杀菌,促进合成维生素D 杀菌,促进合成维生素D – 导致皮肤癌 可见光 – 获得照明 红外线