建筑物理室外气候市公开课一等奖省名师优质课赛课一等奖课件

第一篇热环境第3章室外气候内容：1.建筑气候概述2.室外气候原因3.城市气候4.我国建筑气候5.气候与建筑1.建筑气候概述1.1基本概念气候：是指一个地域或一个地方天气情况，是各种气候原因相互作用结果，主要由太阳辐射，大气环境和下垫面间长久相互作用引发，含有一定规律性。建筑气候：是指建筑与大气过程间规律性相互影响，是指与建筑相关气候情况，也含有一定规律性。建筑气候学：是研究建筑气候规律性和建筑物怎样适应该地气候特点，合理地规划、布局、选材、设计施工等，以创造适宜室内气候和良好建筑物气象效应科学。

气候带：依据气候因子或气候要素含有纬向带状分布特征而划分地带称为气候带。

1.2建筑气候区划及分类

区划：对一个国家、一个地域，按一定标准，同时结合生产实际需要适当照料自然区或行政区，将全国或某个区域按不一样气候特色划分为若干小区，称为气候区划。日本建筑气候分区气候区气候特征气候型气候特征A赤道潮湿性气候区整年酷热最冷月平均气温≥18℃热带雨林气候整年多雨，最干月降水≥60mm热带季风气候雨季尤其多雨，最干月降水＜60mm热带草原气候有干湿季之分，最干月降水＜60mmB干燥性气候区整年降水稀少，依据降水季节分配，分冬雨区、夏雨区、年雨区沙漠气候干旱，降水＜250mm稀树草原气候半干旱250mm＜降水≤750mmC湿润性温和型气候区最热月平均气温＞10℃，0℃＜最冷月平均气温<18℃地中海气候夏季干旱，最干月降水≤40mm，不足冬季最多月1/3亚热带湿润性气候海洋性西海岸气候柯本气候分类法

D湿润性冷温型气候区最热月平均气温＞10℃最冷月平均气温＜0℃湿润性大陆性气候针叶林气候E极地气候区整年严寒，最热月平均气温＜10℃苔原气候0℃＜最热月平均气温＜10℃生长有苔藓、地衣类植物冰原气候最热月平均气温＜0℃，终年覆盖冰雪H山地气候区山地气候海拔在2500m以上气候类型气候特征及原因建筑适应性表现建筑例湿热气候区温度高（15℃～35℃），年均气温在18℃左右或更高，年较差小。年降水≥750mm，潮湿闷热，相对湿度＞80%，太阳辐射强烈，有眩光。遮阳；自然通风降温；低蓄热围护结构。中国云南西双版纳杆阑民居干热气候区太阳辐射强烈，有眩光，温度高（20℃～40℃），年较差、日较差大。降水稀少、空气干燥、湿度低，多风沙。最大程度地相互遮阳；开较小通风口；厚重蓄热墙体增强热稳定性；利用水体调整微气候；内向型院落式格局哈桑·法赛设计Dariya住宅斯欧克莱气候分类法

温和气候区有显著季节性温度改变（有较严寒冬季和较酷热夏季）；月平均气温波动范围大，最冷月可低至－15℃，最热月则可高达25℃，气温年变幅可从30℃到37℃。夏季：遮阳、通风。冬季：日照；保温。中国云南纳西族民居寒冷气候区大部分时间月平均温度低于15℃，日夜温差改变较大，风大，严寒，雪荷载大。减小建筑体型系数；最大程度地保温，尽可能争取日照紧凑式布置或围合以避风；坡屋面降低雪荷载。加拿大Penhallam住宅2.室外气候原因2.1太阳辐射地轴与黄道平面并非正交，而是倾斜66°33’。太阳光线与地球赤道面夹角，是伴随地球在公转轨道上位置、即日期不一样而改变。赤纬角从赤道面算起，向北为正，向南为负。A.赤纬角δ及四季改变春分时（约在3月21日），太阳光线与地球赤道面平行，赤纬为0°，阳光直射赤道，而且恰好切过两极，南、北半球昼夜均等长。春分以后，赤纬逐步增加，到夏至（约在6月22日）赤纬δ＝＋23°27’到达最大值，太阳光线垂直入射地球北纬23°27’地表，即北回归线上。到冬至（约在12月22日）赤纬δ＝-23°27’到达最小值，太阳光线垂直入射地球南纬-23°27’地表，即北回归线上。B.太阳常数在地球与太阳平均距离处，垂直于入射光线大气界面上单位面积上热辐射流Iow/m2天文太阳常数(计算):Io=1395.6w/m2气象太阳常数(实测):Io=1256w/m2C.太阳辐射在大气中改变太阳光谱D太阳辐射计算直接辐射：与太阳光线经过大气层距离Ly相关，与大气组成相关，对波长为λ光线有：ILλ=I0λexp(-αλL)

αλ是L段中大气对光线辐射减弱系数Lsinhs=hL=hcschs垂直面直射辐射:I⊥=Imcoshscosr水平面直射辐射:IH=Imsinhs

水平面散射辐射:DH=ΦI0sinhsΦ----为全散射辐射系数，包含天空、地面、云层等。垂直面散射辐射:D⊥=0.5DH影响抵达地面太阳辐射原因：太阳高度角、大气透明度、地理纬度、云量、海拔高度。地面上受到太阳辐射照度随当地地理纬度、大气透明度和季节及时间不一样而改变。建筑各朝向表面日辐射照度随季节改变规律各不相同。E.日照时数及日照百分率可日照时数：在晴天无云时，从日出到日没一天内阳光照射时间。实际照时数：从日出到日没一天内实际受阳光照射时间。日照百分率：实际日照时数占可日照时数之百分数称为日照百分率。

2.2气温与地面温度A.概念气温：指距地面1.5高处空气温度。地表温度：指地表面与空气接触面温度。B.气温周期性改变日周期性改变日较差年周期性改变、年较差北京标准年空气温度曲线图C.影响气温原因地理纬度:太阳辐射:地表情况:降水情况:大气对流:季节改变:D.逆温现象及危害上层空气较下层空气热现象叫逆温现象。地面受到强烈冷却，造成空气不流动，浓雾不散，空气污染物质长久沉积。霜冻效应：冷空气下沉到低洼处不动。我国1月平均地面温度分布我国7月平均地面温度分布E.地层温度改变地表面：(1)周期相同(2)振幅有衰减Af>Ax

(3)时间有延迟(4)衰减倍数:地表以下衰减倍数2.3空气湿度周期性改变在一日中拂晓前最高，而午后最低。相对湿度日改变：年周期性改变：改变程度是大陆大于海面，夏季大于冬季，晴天大于阴天。在一年中最冷月最高，而最热月最低。湿度随高度改变。水蒸汽压力：在竖向高度上递减量较气压递减更加快，所以，水蒸汽浓度伴随海拔高度而降低。水蒸汽压力最大年改变发生在季风影响区域内；这些季风从海洋上带来了热湿空气，又从内陆带来了干燥空气。影响湿度原因：地面性质、太阳辐射、空气温度、空气流速、降水等。2.4风A.大气环流因为太阳辐射在地表分布不均，引发赤道与两极温差，从而引发气流从赤道想两极，从两极向赤道流动。地球上大气借助对流会将太阳能进行再分配。图为在不旋转地球。大气环流风向地球旋转，使图气流产生陀螺旋转趋势。（1）因为地球旋转，吹向赤道风因而偏转向西；（2）吹向两极风因而偏转向东；（3）上述两种作用近赤道区最小，近极区最大。B.地方风

因为地方性质不一样,如水陆分布、地理起伏、地表情况不一样，引发空气流动。海陆风、季风、山谷风、庭院风、巷道风等。

山谷风C.风描述风向：风吹来地平方向。风速：风大小称为风速。先定十六个方向，再统计出各方向频率，连接各点，圆周线代表频率值。风玫瑰图:泉州5-9月风向玫瑰图泉州整年风向玫瑰图风速玫瑰图：先统计出某一方向某一范围如0～1.0m/s出现次数，再求出该方向该范围内风速频率。按照画风玫瑰图方法画出这一范围玫瑰图，再统计另一风速范围如1~2m/s出现次数及计算出某出现频率，按方向和百分比截取线段描点，连接各点形成区域即可划出风速图。D.风速随高度改变A.与下垫面性质相关B.随高度增加而增加C.可用指数形式表示V=V0(Z/Z0)nE.我国风向分区Ⅰ.季节改变型：冬夏风向改变＞135度,≤180度。Ⅱ.主导风向型：整年风向基本一致。Ⅲ.无主导风向型。Ⅳ.准静风型。F.建筑物周围风建筑物所受风压2.5降水降水：从大地蒸发出来水汽进入大气层，经过凝结后又降到地面上液态或固态水分简称降水。描述降水性质参数：降水量、降水时间、降水强度。影响降水原因：气温、大气环流、地形、海陆分布。降水量：是指降落到地面雨、雪、雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上水层厚度，以mm为单位。降水时间：指一次降水过程从开始到结束连续时间，单位h或min。降水强度：指单位时间内降水量，等级以二十四小时总量（mm）表示。小雨:<10mm，中雨:10~25mm，大雨:25~50mm，暴雨:50~100mm。我国降水分布特点(1)从东南沿海向西北内陆降低。(2)山地多于平地,迎风多于背风。(3)与地形与风型相关。降水与山系太平洋沿海帕罗阿托(PaloAlto)向东横过海滨山脉和内华达山(SierraNavada)至内华达沙漠(Navadadesert)A.多雨区在山脉近陆地。B.最大雨量出现在山脉中央西斜坡。3.城市气候3.1城市形成3.2当代城市特点A.建筑物鳞次栉比,高低不一,是由混凝土堆积而成特殊场所。是自然地表受到人为改造特殊底层垫面。

B.街道纵横,人口密集,大量能源输入和消费,“人为热”大量产生排放地方。C.是垃圾废物、尘埃、有毒和有害气体产生和排放中心。3.3城市气候概念及特点A.概念

城市气候是指某一地域在城市化后，因为人口高度密集，众多建筑物组成特殊下垫面，高强度经济活动中消耗大量燃料，释放出有害气体和粉尘以及其它人类生产和生活影响，改变了该地域原有区域气候情况，形成一个与城市周围不一样局地气候称为城市气候。B.城市气候特点（1）大气透明度差，减弱太阳辐射。（2）气温较高，形成“热岛”效应。城市热岛环流美国华盛顿特区辐射式街道

巴西贝洛奥里藏特城市街道布置

（3）风速减小，风向各地而异。大气分层:

奥克（Oke）将城市大气划分为以下几层，城市边界层、城市覆盖层、城市热羽层。（4）蒸发减弱，湿度变小，地面较干躁；形成“城市干岛”。城市绝对湿度日振幅比郊区大。.（5）城区降水量增多。有丰富冷结核,形成“城市雨岛”。城市云量比郊区为多，城市中下风方向降水量多。（6）雾多、能见度差。大量尘埃粒引发。3.4城市区域热环境调整

借助于数学模型能够模拟部分原因对气温可能影响，并对造成可能最大影响程度作了初步预计。

经过合理城市规划和建筑设计，能够对城市区域热环境改进起到很好作用。城市干道走向不但影响日照，而且对太阳辐射热和风速有显著影响，这些都是对局部区热环境起作用主要因子。因而依据本区域主导风向等原因规划城市道路系统有利于减弱城市热岛效应。4.我国建筑气候A.区划意义概括出各地域气候特点，起到：（1）适应不一样气候条件（2）明确各地建筑基本要求（3）为建筑城规划提供所需气候参数（4）合理利用当地气候资源,改进和提升城市与建筑环境质量,充分发挥建设投资经济效益和社会效益。4.1建筑气候区划意义和分级7个一级区(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ)，反应大差异。以气温、相对湿度、降水为指标。20个二级区（ⅠA、ⅠB、ⅠC…)

小差异。B.分级I区以1月平均气温和冻土性质为二级指标Ⅱ区以7月平均气温和日较差为二级指标Ⅲ区以7月平均气温和最大风速为二级指标Ⅳ区以最大风速为二级指标Ⅴ区以1月平均气温为二级指标Ⅵ区以1月和7月平均气温为二级指标Ⅶ区以1月和7月平均气温、降水量为二级指标4.2.中国建筑热工设计分区A.仅对建筑热环境和保温隔热设计而提出。B.以累年最冷月（1月）和最热月（7月）平均温度作为主要指标；用累年日平均温度≤5℃和≥25℃天数为辅助指标。5.建筑气候适应性严寒地域(围护结构厚重、门窗小、密闭性）蒙古苞：圆形可使相同空间表面积最小，热量散失最小爱基斯摩人圆顶雪屋：剖面及其中温度分层现象

严寒地域（较大围合争取日照，阻挡冷风）窑洞是利用地层温度稳定夏热冬冷地域：（江南水乡，潮湿，遮阳和通风)夏热冬暖地域：（广西，夏季遮阳十分主要)福建：台风适应湿热地域：通风、架空、防潮、防虫傣族竹楼马来群岛草屋干热地域：（沙漠，围护结构厚重，衰减温度波，被动蒸发降温利用）蒸发冷却技术应用例-----总统别苑哈桑·法塞（HassanFathy）设计位于埃及Kalabash总统别苑：向下通风蒸发冷却、热压通风出风口。蒸发冷却例----拉雷多蓝图示范农场普林尼·菲斯克（PlinyFisk）设计德克萨斯州拉雷多（Laredo）拉雷多蓝图示范农场，采取了两个蒸发冷却塔来冷却棚屋办公室、教室以及包装区域。

蒸发冷却原理：水在空气中蒸发会吸收空气热量、增加空气湿度从而使空气降温。蒸发冷却效果—以色列沙漠建筑研究中心尼古拉斯·格雷姆肖（英