建筑与气候的关系课件

1、气候与建筑生态民居Lecture 22 跨学科的可持续建筑课程与教育体系 Lecture 2 气候与建筑2.1 建筑与气候的关系2.2 气候分区与建筑的适应性2.3 建筑对微气候的影响2.4 建筑类型及特点气候的定义：地球上某一地区多年时段大气的一般状态，是该时段各种天气过程的综合表现，包括该地区多年的天气平均状态和极端状态。气候要素：气温、湿度、太阳辐射和风太阳辐射为短波辐射。地面和大气辐射为长波辐射。太阳辐射测量：直射辐射和散射辐射。2.1 建筑与气候的关系短波辐射、长波辐射4太阳向地球放射的辐射属于短波辐射。地球受热后，温度增高，转而将能量向天空作出的辐射称为长波辐射。2.1 建筑与气候

2、的关系6 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.1 建筑与气候的关系人类对建筑与气候的关系的理解可以归纳为“防”与“用”；如何正确的利用自然气候条件，并保证建筑设计既安全、经济和实用，又有合理的布局，是研究建筑与气候关系的主要目的；建筑对不利气候的“防”是建筑的基本功能；建筑对自然气候资源的充分利用则体现了建筑的进化。7 跨学科的可持续建筑课程与教育体系建筑的起源、目的、设计的过程建筑的起源建筑的产生是从对不利气候的“防”开始的洞穴树屋建筑建筑的目的（ G勃罗德彭特）提供舒适的环境，可以根据需要来调节其温度、湿度、照明和其他条件；避免有害的外在干扰及保护一些特殊活动；提供以激发人们情感、想象、宗

3、教等方面的象征符号。建筑设计的过程（ V奥戈雅 ）气候生物（舒适）技术建筑的过程 2.1 建筑与气候的关系建筑设计的过程（ V奥戈雅 ）气候生物（舒适）技术建筑的过程 (1) 调研设计地段的各种气候数据，如温度、湿度、日照强度、风向风速等构成地域气候的要素。 (2) 评价各种气候要素对人体舒适感的影响。 (3) 采取技术手段解决气候与人体舒适要求之间的矛盾，如建筑日照及其阴影范围评价，如何引导气流、保持室内热量等。 (4) 结合特定的地段，区分各种气候要素的重要程度，采取相应的技术手段寻求最佳设计方案。 2.1 建筑与气候的关系9 跨学科的可持续建筑课程与教育体系气候、建筑、设备的关系2.1

4、建筑与气候的关系10 跨学科的可持续建筑课程与教育体系不同气候类型下建筑技术的可用性冰层冻土丘陵大陆性温带地中海式亚热带热带热带草原温带草原沙漠被动式设计策略主动式设计策略自然通风00146677777机械通风55333456666夜间通风01235677777空调制冷00011355556蒸发冷却00012322567水源热泵00043566777大型建筑蓄热34465622356小型建筑蓄热33223355644机械供暖77776400241太阳能采暖23667600230地热采暖77766500030太阳能光伏热水66655400120绝热/气密性77776500134遮阳0134566

5、6677人工照明66444333222自然采光666666555442.1 建筑与气候的关系0代表不重要，7代表很重要，中间依次递增。11 跨学科的可持续建筑课程与教育体系Lecture 2 气候与建筑 2.1 建筑与气候的关系2.2 气候分区与建筑的适应性2.3 建筑对微气候的影响2.4 建筑类型及特点12 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.2.1 世界气候类型分布图2.2 气候分区与建筑的适应性13 跨学科的可持续建筑课程与教育体系太阳辐射 总辐射空气温度 最高平均最低相对湿度 上午9点下午3点长沙 北京 乌鲁木齐 温带季风性气候 亚热带季风性气候 温带大陆性气候 14 跨学科的可持续建

6、筑课程与教育体系(1) 温带季风气候季风是一种盛行风向随季节发生明显变化的风。出现在北纬3555左右的亚欧大陆东岸，包括我国华北和东北、朝鲜的大部、日本的北部以及俄罗斯远东地区的一部分。冬季这里受来自高纬内陆偏北风的影响，盛行极地大陆气团，寒冷干燥；夏季受极地海洋气团或热带海洋气团影响，盛行东和东南风，暖热多雨，雨热同季；年降水量1，000毫米左右，约有三分之二集中于夏季（夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥）；全年四季分明，天气多变，随着纬度的增高，冬、夏气温变幅相应增大，而降水逐渐减少。2.2.1 世界气候类型15 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(2) 亚热带季风气候分布在北纬2535亚热带大陆东

7、岸，它是热带海洋气团和极地大陆气团交替控制和互相角逐的地带。主要分布在中国东部秦岭淮河以南、热带季风气候型以北的地带，以及日本南部和朝鲜半岛南部等地。冬季不冷，1月平均温普遍在0以上；夏季较热，7月平均温一般为25左右；冬夏风向有明显变化，年降水量一般在1000毫米以上，主要集中在春、夏季，冬季较少。2.2.1 世界气候类型16 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(3) 温带大陆性气候主要分布在南、北纬4060亚欧大陆和北美大陆内陆地区和南美南部。由于远离海洋，湿润气候难以到达，因而干燥少雨，气候呈极端大陆性，气温年、月较差为各气候类型之最。而且，越趋向大陆中心，就越干旱，气温的年、日较差也越大

8、，植被也由森林过渡到草原、荒漠；终年受大陆气团控制，干旱少雨。冬季严寒，夏季炎热，气候变化大。年降雨300mm。2.2.1 世界气候类型17 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.2.2 全球气候分区英国学者斯欧克莱在建筑环境科学手册中根据空气温度、湿度和太阳辐射等因素，将地球上的地域大致分为四种不同的气候类型区：干热气候区、湿热气候区、温和气候区和寒冷气候区。尽管这种分法比较粗略，但在研究城市、建筑与气候关系通常采用这种分类法。 18 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(1) 干热气候区干热地区大约在赤道南北15-30之间的亚热带纬度范围内，包括亚洲的中部和西部地区、中东、非洲、美洲北部和南部以

9、及澳大利亚中部和西北部地区。我国新疆吐鲁番盆地一带，以及川西攀枝花地区、川东长江谷地、云南元江谷地以及海南岛西部的部分地区也属于这一气候区。气候特点：干旱、高盐碱化夏季大面积高温和强烈的太阳辐射，昼夜温差大2.2.2 全球气候分区19 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(1) 干热气候区特点：厚重墙体开小窗减小通风平屋顶联排成片、互相遮阳吐鲁番民居2.2.2 全球气候分区20 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(2) 湿热气候区主要包括两种气候类型：一类是夏季湿热，但有短暂寒冬的次湿热气候区（包括我国南方地区、长江流域局部地区）；另一类是典型的赤道气候类型区（沿赤道两侧的狭长区域，纬度015之间）

10、和热带海洋气候区（南非、澳大利亚的东北部）。气候特点：年平均温度较高，湿度较高且相对稳定夏季高温，潮湿，昼夜温差小2.2.2 全球气候分区21 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(2) 湿热气候区特点：轻型木结构开大窗加强通风挑檐遮阳遮雨坡屋面建筑间距尽量大湘西土家族吊脚楼2.2.2 全球气候分区22 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(3) 寒冷气候区夏天凉爽舒适，冬天（11月3月）平均温度低于0的地区，主要分布在高纬度区域(纬度40以上)。分布在冰岛、格陵兰岛、瑞士、俄罗斯、加拿大、美国、中国以及阿富汗、伊朗等北半球高纬度区域。气候特点：夏季凉爽舒适冬季（11月3月）平均温度低于02.2.2

11、全球气候分区23 跨学科的可持续建筑课程与教育体系(3) 寒冷气候区特点：墙体热阻大开小窗紧凑连片陕北民居2.2.2 全球气候分区24 跨学科的可持续建筑课程与教育体系建筑同时也因资源与生活习惯的不同而各具特色2.2.2 全球气候分区25 跨学科的可持续建筑课程与教育体系湖南省岳阳市张古英村传统民居 2.2.2 全球气候分区26 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.2.3 传统民居建筑的适应性传统民居建筑总是在当地气候、资源、生活习惯等条件下经历数万年演变发展而来的；热湿环境、光环境、卫生舒适要求中，传统民居一般重视热湿环境的改善，光环境、卫生舒适等放在第二位；传统民居中有很多可以借鉴的建筑技

12、术，可供现代建筑设计进行参考。27 跨学科的可持续建筑课程与教育体系重点保温 保温兼顾隔热 隔热兼顾保温 重点隔热 部分地区保温一般不考虑隔热 2.2.3 传统民居建筑的适应性28 跨学科的可持续建筑课程与教育体系 Lecture 2 气候与建筑2.1 建筑与气候的关系2.2 气候分区与建筑的适应性2.3 建筑对微气候的影响2.4 建筑类型及特点29 跨学科的可持续建筑课程与教育体系城市气候是指在大气候或区域气候的背景条件下，由于城市化的影响而形成的一种局地气候或小气候。建筑为什么会影响到微气候？ 城市？ 密集？ 人口？2.3 建筑对微气候的影响ChangiJurong Industrial

13、AreaNature ReserveCBD30 跨学科的可持续建筑课程与教育体系 2.3.1 城市与郊区气候特征比较要素与郊区比较要素与郊区比较大气中污染物质凝结核微粒气体混合物多10 倍多10 倍多5-25 倍温度年平均冬季最低温夏季最高温高0.5-3 oC高1-2 oC高1-3 oC辐射水平面上总辐射紫外辐射冬季夏季日照时数少0-20 %少30 %少5 %少5-15 %相对湿度年平均冬季夏季小 6 %小 2 %小 8 %2.3 建筑对微气候的影响31 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.3.1城市与郊区气候特征比较要素与郊区比较要素与郊区比较云量云量雾：冬季 夏季多5-10 %多100 %

14、多30 %风速年平均极大阵风无风日数高0.5-3 oC高1-2 oC高1-3 oC降水降水总量5mm 雨量日数降雪量：市中心区 市下风方向雷暴多5-15%多10%少5-10%多10-15%多10-15%2.3 建筑对微气候的影响第二章 建筑外环境2.3.2 城市热岛 (UHI)城市热岛效应(Urban Heat Island Effect)指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。331级 （2oC以下） 2级 （2-4oC) 3级 （4-6oC） 4级 （6-8oC）5级 （8oC以上）武汉市2005年热岛强度等级分布热岛强度:热岛中心气温减去同时间同高度(距地1.5m高处)附近远郊的气温的差值

15、。(单位:oC)城市热岛的成因自然条件 市内风速、对天空长波辐射：建筑布局对天空角系数 (SVF, Sky View Factor)和风场影响 云量：市区内云量大于郊区 太阳辐射：市内大气透明度低 下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性：地面材料、植被、水体的设置人为影响(人为热) 交通、家用电器、炊事产热 空调采暖产热34城市热岛的成因2.3.2 城市热岛 (UHI)35 跨学科的可持续建筑课程与教育体系城市热岛效应的成因2.3.2 城市热岛 (UHI)城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响城市里的自然下垫面减少人工热源的影响城市大气污染36Sky View Factor (SVF)2.3

16、.2 城市热岛 (UHI)城市热岛的成因:下垫面的影响372.3.2 城市热岛 (UHI)城市热岛计算与模拟382.3.2 城市热岛 (UHI)城市热岛数值模拟39水体面积对空气温度的影响2.3.2 城市热岛 (UHI)40 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.3.3 城市风环境迎风面漩涡 建筑物尾流 穿堂风 迎风面漩涡：当风遇到高层建筑时， 部分气流会由建筑物上方与两侧加速绕过去，部分气流沿建筑物的迎风面向下切，在建筑物的前方形成涡旋。建筑物尾流：挡风遇到建筑时,会在建筑物的背风面形成一流场紊乱的尾流区。穿堂风：建筑物迎风面与背风面之间有气压差，以致当有前后贯通的通道或开口打开时，大楼内的通

17、道会形成气流的快速流动。41 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.3.3 城市风环境边角强风 增速效应 边角强风：当气流要由建筑物两侧绕过去，流体会有加速的现象，同时在边角处，会产生涡漩分流现象，造成建筑物边角两侧有较强的风速。增速效应：当风由空旷区域吹进狭窄的街道时，由于流通面积减小，气流会有加速的现象，形成高风速的现象。42 跨学科的可持续建筑课程与教育体系建筑密度与平均风速比的关系2.3.3 城市风环境43 跨学科的可持续建筑课程与教育体系城市风环境策略风力过弱夏季就感到闷热，相反风力过强则身体就感觉到不适或者感到有危险；因此对于建筑风环境来说重要的是要保证既不强也不弱的适度的清风；在小

18、区规划时，重要的是把夏季风力弱的地区的低层住宅区用地控制在较低的总建筑占地率上；中高层集合住宅区用地虽然对整个地区的通风有利，但对于冬季风力强的地区需要采取提高总建筑占地率或者防风对策等。2.3.3 城市风环境44 跨学科的可持续建筑课程与教育体系Lecture 2 气候与建筑2.1 建筑与气候的关系2.2 气候分区与建筑的适应性2.3 建筑对微气候的影响2.4 建筑类型及特点45 跨学科的可持续建筑课程与教育体系2.4 建筑的分类建筑民用建筑工业建筑居住建筑公共建筑46 跨学科的可持续建筑课程与教育体系居住建筑住宅类建筑：住宅、公寓、老年人住宅、底商住宅等宿舍类建筑：单身宿舍或公寓、学生宿舍或公寓等公共建筑教育建筑 办公建筑 科研建筑 文化建筑商业建筑 体育建筑 医疗建筑 交通建筑司法建筑 纪念建筑 园林建筑 综合建筑2.4 建筑的分类47 跨学科的可持续建筑课程与教育体系不同建筑