章2建筑环境学室外气候课件

§3室外气候（climate）大气压力随海拔高度而变在同一位置，冬季的大气压力比夏季高，变化范围在5％以内海平面大气压力称作标准大气压，为101325Pa或760mmHg北京太原拉萨昆明玛多兰州格尔木§3室外气候（climate）大气压力随海拔高度而1§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）2§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）3§3室外气候（climate）风（wind）：由于大气压差引起的大气水平方向的运动风大气环流地方风（localwind)§3室外气候（climate）风（wind）：由于大4大气环流地球的自转把赤道上空向两极流动的气流变成西风§3室外气候（climate）大气环流地球的自转把赤道上空向两极流动的气流变成西风§35从海洋或湖泊吹向陆地的风叫海风（seabreeze）(图A)

空气从陆地向水域的流动叫陆风（landbreeze）(图B)§3室外气候（climate）从海洋或湖泊吹向陆地的风叫海风（seabreeze）(图A6§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）7§3室外气候（climate）描述风的特征的两个要素风的测量和表示天气预报中的风向和风速距地面10m高处的风向和风速风向风速风吹来的地平方向单位时间内风行进的距离，m/s风向频率图(风玫瑰图)风向的测定风速的测定风速仪风向标§3室外气候（climate）描述风的特征的两个要素8风速有梯度，按幂函数规律分布，地面为0m/s，风速不再增大时的高度为边界层高度§3室外气候（climate）边界层厚度气象站0.14市中心0.33风速有梯度，按幂函数规律分布，地面为0m/s，风速不再增9§3室外气候（climate）某地的风向频率分布粗线：全年细实线：冬季，12~2月份虚线：夏季，6~8月份某地一年的风速频率分布§3室外气候（climate）某地的风向频率分布某地10风级风速m/s风名风的目测标准00～0.5无风缕烟直上，树叶不动10.6～1.7软风缕烟一边斜，有风的感觉21.8～3.3轻风树叶沙沙作响，风感觉显著33.4～5.2微风树叶及细枝微动不息45.3～7.4和风树叶、细枝动摇57.5～9.8清风大枝摆动69.9～12.4强风粗枝摇摆，电线呼呼作响712.5～15.2疾风树干摇摆，大枝弯曲，迎风步艰815.3～18.2大风大树摇摆，细枝折断918.3～21.5烈风大枝折断，轻物移动1021.6～25.1狂风拔树1125.2～29.0暴风有重大损毁12＞29.0飓风风后破坏严重，一片荒凉风速分级表风级风速m/s风名风的目测标准00～0.5无风缕烟直上，树叶11§3室外气候（climate）风寒因素（wind-chillfactor）由风的大小引起人体感觉的凉意风对建筑物产生的主要影响水平作用力热量损失雨水渗透§3室外气候（climate）风寒因素（wind-c12总图设计、建筑结构设计、围护结构热工设计、通风空调负荷计算和系统布置时的原始资料之一；通过建筑设计手法，在建筑物内部和之间制造风（后园风、里巷风、井厅风、靠岩风、地洞风、穿堂风等），利用自然通风降温排湿、控制室内污染。§3室外气候（climate）研究风向与风速对建筑设计的意义总图设计、建筑结构设计、围护结构热工设计、通风空调负荷计算和13入射到地面的太阳辐射热量地面的覆盖面及地形对气温的影响大气的对流作用对气温的影响§3室外气候（climate）室外温度:距地面1.5m高、背阴处的空气温度(即天气预报中的气温)影响地面附近气温的主要因素决定性作用最强的方式入射到地面的太阳辐射热量§3室外气候（climate）14

空气与地表面以导热、对流和长波辐射形式进行热交换而被加热或冷却。

空气温度是如何产生变化的？

白天地表温度升高与空气温度升高，谁是诱因？夜间地表温度降低与空气温度降低，谁是诱因？章2建筑环境学室外气候课件15太阳辐射和气温变化§3室外气候（climate）Think，气温为何有延迟呢？太阳辐射和气温变化§3室外气候（climate）Th16日较差：一日内，气温最高值和最低值之差年较差：一年中，最热月与最冷月的平均气温差年较差的影响因素：地理纬度、海陆分布等年平均温度：向高纬度地区每移动200~300km降低1℃。§3室外气候（climate）气温变化规律日变化年变化日较差：一日内，气温最高值和最低值之差§3室外气候（c17§3室外气候（climate）空气温度的局部效应1）下垫面对空气温度的影响受地面反射率、夜间辐射、气流、遮阳等影响，离建筑物越远，温度越低§3室外气候（climate）空气温度的局部效应1）18出现时间:寒冷、晴朗无风的夜晚出现地点：处于山谷、洼地、沟底等凹地里的建筑，冬季夜间温度较周围平地温度低得多，在建筑物底层或位于一般地面以下而室外有凹坑的半地下室§3室外气候（climate）2）局地倒置现象（其极端形式称为“霜洞”）出现时间:寒冷、晴朗无风的夜晚§3室外气候（clima19晴空辐射现象1）是引起表面温度下降的一种物理作用过程。2）夜间晴朗的天空比阴天更接近黑体，可作为良好的辐射热吸收体。3）结果引起夜间屋顶的结构温度明显下降，且低于周围的空气温度，从白昼日照至夜间晴空辐射屋顶要承受较大热应力4）同样的辐射过程引起露水或霜冻，都发生在满天星斗的晴朗夜间。这种效应不会在阴天发生，因为云团的颜色和表面不利于物体向外发射热能。§3室外气候（climate）晴空辐射现象§3室外气候（climate）20室外设计计算参数是暖通空调设计最基本的依据之一。§3室外气候（climate）室外设计计算参数是暖通空调设计最基本的依据之一。§3室21§3室外气候（climate）室外气象参数根据当地气象台站历年观测数据统计得出历年指30年，不足30年者按实有年份采用，但不得少于10年，少于10年应对气象资料修正干球温度取每天4次的定时记录，以每次记录代表6h的温度核算夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50h的干球温度；供暖室外计算温度采用历年平均每年不保证5d的平均温度。§3室外气候（climate）室外气象参数根据当地气22§3室外气候（climate）式中Td—地表温度，K；T0—地面1.5～2.0高处的气温，K；ed—水蒸气分压力，mbar；S—日照百分率，即全天实际日照时数与可能日照时数之比，是一个与云量密切相关的量。大气层吸收10％以上的太阳辐射和来自地面的反射辐射，并向地面进行长波辐射（5－8m及13m以上）地表有效辐射：地面与大气层之间的辐射换热QR

QR＝Qg－Qsky

＝σ(Tg4

－Tsky4

)波尔兹曼常数地表温度地面向大气层辐射能量§3室外气候（climate）式中Td—地表温度，23温度日变化层的厚度在1m深处已察觉不到温度的年变化在温暖湿润的地方能够透到10～15m，夏热冬冷的地方则可达25～30m，甚至40m一般在深度达到30～40m的地方，地球各处的温度都已基本保持不随时间变化地表活动层的年平均温度保持常数，一般认为它等于空气的年平均温度，其温度振幅随深度呈指数衰减常年温度保持不变的层的温度随深度而增加研究地温的作用是计算地板传热、地下室传热、地下空间传热的基本数据，在研究地源热泵时也要掌握其变化规律地壳分层温度发生日变化与年变化的地表活动层常年温度保持不变的层§3室外气候（climate）温度日变化层的厚度在1m深处已察觉不到研究地温的作用是计算地24§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）25§3室外气候（climate）空气湿度（airhumidity）:空气中水蒸汽的含量湿度的表示绝对湿度与同温度下饱和湿度的比值，%单位体积湿空气中含有的水蒸气的量，kg/m3湿空气中包含的水蒸气质量与干空气质量之比，kg/kg含湿量d绝对湿度Z相对湿度饱和湿度一定温度下，空气中水蒸气含量达到最大限度时的水蒸气量表征湿空气中水蒸汽含量接近饱和含量的程度§3室外气候（climate）空气湿度（airhu26高温高湿：使人烦闷，妨碍汗液蒸发而使脉搏加快，心脏和血循环系统受影响，闷热中暑低温高湿：使人寒冷，水蒸气凝结成雾，妨碍有害物质扩散，使室内空气品质下降，SO2

形成酸雾，在水的作用下生成毒性更大的H2SO4，细菌、霉菌易滋生低温低湿：加速人体散热，人感到寒冷，血管收缩，代谢降低，相对湿度＜10～15%时皮肤黏膜干燥，易患皮肤病，鼻出血高（常）温低湿：空气干燥，尘土飞扬，嘴唇干裂，鼻出血，喉头燥痒等症状出现§3室外气候（climate）湿度对人体健康的影响＞80%高气湿＜30%低气湿=40～70%舒适范围高温高湿：使人烦闷，妨碍汗液蒸发而使脉搏加快，心脏和血循环系27相对湿度：说明空气的潮湿（干燥）程度，但不能说明空气中水蒸气分压力的绝对值，相对湿度的变化主要是由气温变化引起的；绝对湿度：能够说明空气中水蒸气（或其分压力）的量，但不能表明潮湿程度。§3室外气候（climate）相对湿度的测定干湿球温度计（psychrometer）建筑热工计算围护结构的湿度计算人体的散湿量计算研究相对湿度的作用相对湿度：说明空气的潮湿（干燥）程度，但不能说明空气中水蒸气28降水（precipitation）:从大地蒸发出来的水进入大气层,经过凝结后又降到地面上的液态或固态水分。§3室外气候（climate）降水雨雨夹雪冰雹雪降水（precipitation）:从大地蒸发出来的水进入大29降水强度降水强度小雨小于10mm小雪小于2.5mm中雨10-25mm中雪2.5-5.0mm大雨25-50mm大雪5.0-10.0mm暴雨50-100mm暴雪10.0mm以上§3室外气候（climate）降水性质降水量降水时间降水强度降落到地面的雨、雪、雹等融化后，未经蒸发或渗漏流失而积累在水平面上的水层厚度，mm。一次降水过程从开始到结束的持续时间，h或min单位时间的降水量，等级以24h的总量(mm)来划分降水强度降水强度小雨小于10mm小雪小于2.5mm中雨10-30§3室外气候（climate）降雨量的测定：雨量器中水的高度值降雪量的测定：雨量器中雪的高度值雪融化后水的高度值降水量测量雨量器—raingauge§3室外气候（climate）降雨量的测定：雨量器中31§3室外气候（climate）我国大体由东南往西北递减。降水影响因素气温大气环流地形海陆分布等风和山脉是影响降水量的主要因素我国降水量的分布§3室外气候（climate）我国大体由东32§3室外气候（climate）大气压力随海拔高度而变在同一位置，冬季的大气压力比夏季高，变化范围在5％以内海平面大气压力称作标准大气压，为101325Pa或760mmHg北京太原拉萨昆明玛多兰州格尔木§3室外气候（climate）大气压力随海拔高度而33§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）34§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）35§3室外气候（climate）风（wind）：由于大气压差引起的大气水平方向的运动风大气环流地方风（localwind)§3室外气候（climate）风（wind）：由于大36大气环流地球的自转把赤道上空向两极流动的气流变成西风§3室外气候（climate）大气环流地球的自转把赤道上空向两极流动的气流变成西风§337从海洋或湖泊吹向陆地的风叫海风（seabreeze）(图A)

空气从陆地向水域的流动叫陆风（landbreeze）(图B)§3室外气候（climate）从海洋或湖泊吹向陆地的风叫海风（seabreeze）(图A38§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）39§3室外气候（climate）描述风的特征的两个要素风的测量和表示天气预报中的风向和风速距地面10m高处的风向和风速风向风速风吹来的地平方向单位时间内风行进的距离，m/s风向频率图(风玫瑰图)风向的测定风速的测定风速仪风向标§3室外气候（climate）描述风的特征的两个要素40风速有梯度，按幂函数规律分布，地面为0m/s，风速不再增大时的高度为边界层高度§3室外气候（climate）边界层厚度气象站0.14市中心0.33风速有梯度，按幂函数规律分布，地面为0m/s，风速不再增41§3室外气候（climate）某地的风向频率分布粗线：全年细实线：冬季，12~2月份虚线：夏季，6~8月份某地一年的风速频率分布§3室外气候（climate）某地的风向频率分布某地42风级风速m/s风名风的目测标准00～0.5无风缕烟直上，树叶不动10.6～1.7软风缕烟一边斜，有风的感觉21.8～3.3轻风树叶沙沙作响，风感觉显著33.4～5.2微风树叶及细枝微动不息45.3～7.4和风树叶、细枝动摇57.5～9.8清风大枝摆动69.9～12.4强风粗枝摇摆，电线呼呼作响712.5～15.2疾风树干摇摆，大枝弯曲，迎风步艰815.3～18.2大风大树摇摆，细枝折断918.3～21.5烈风大枝折断，轻物移动1021.6～25.1狂风拔树1125.2～29.0暴风有重大损毁12＞29.0飓风风后破坏严重，一片荒凉风速分级表风级风速m/s风名风的目测标准00～0.5无风缕烟直上，树叶43§3室外气候（climate）风寒因素（wind-chillfactor）由风的大小引起人体感觉的凉意风对建筑物产生的主要影响水平作用力热量损失雨水渗透§3室外气候（climate）风寒因素（wind-c44总图设计、建筑结构设计、围护结构热工设计、通风空调负荷计算和系统布置时的原始资料之一；通过建筑设计手法，在建筑物内部和之间制造风（后园风、里巷风、井厅风、靠岩风、地洞风、穿堂风等），利用自然通风降温排湿、控制室内污染。§3室外气候（climate）研究风向与风速对建筑设计的意义总图设计、建筑结构设计、围护结构热工设计、通风空调负荷计算和45入射到地面的太阳辐射热量地面的覆盖面及地形对气温的影响大气的对流作用对气温的影响§3室外气候（climate）室外温度:距地面1.5m高、背阴处的空气温度(即天气预报中的气温)影响地面附近气温的主要因素决定性作用最强的方式入射到地面的太阳辐射热量§3室外气候（climate）46

空气与地表面以导热、对流和长波辐射形式进行热交换而被加热或冷却。

空气温度是如何产生变化的？

白天地表温度升高与空气温度升高，谁是诱因？夜间地表温度降低与空气温度降低，谁是诱因？章2建筑环境学室外气候课件47太阳辐射和气温变化§3室外气候（climate）Think，气温为何有延迟呢？太阳辐射和气温变化§3室外气候（climate）Th48日较差：一日内，气温最高值和最低值之差年较差：一年中，最热月与最冷月的平均气温差年较差的影响因素：地理纬度、海陆分布等年平均温度：向高纬度地区每移动200~300km降低1℃。§3室外气候（climate）气温变化规律日变化年变化日较差：一日内，气温最高值和最低值之差§3室外气候（c49§3室外气候（climate）空气温度的局部效应1）下垫面对空气温度的影响受地面反射率、夜间辐射、气流、遮阳等影响，离建筑物越远，温度越低§3室外气候（climate）空气温度的局部效应1）50出现时间:寒冷、晴朗无风的夜晚出现地点：处于山谷、洼地、沟底等凹地里的建筑，冬季夜间温度较周围平地温度低得多，在建筑物底层或位于一般地面以下而室外有凹坑的半地下室§3室外气候（climate）2）局地倒置现象（其极端形式称为“霜洞”）出现时间:寒冷、晴朗无风的夜晚§3室外气候（clima51晴空辐射现象1）是引起表面温度下降的一种物理作用过程。2）夜间晴朗的天空比阴天更接近黑体，可作为良好的辐射热吸收体。3）结果引起夜间屋顶的结构温度明显下降，且低于周围的空气温度，从白昼日照至夜间晴空辐射屋顶要承受较大热应力4）同样的辐射过程引起露水或霜冻，都发生在满天星斗的晴朗夜间。这种效应不会在阴天发生，因为云团的颜色和表面不利于物体向外发射热能。§3室外气候（climate）晴空辐射现象§3室外气候（climate）52室外设计计算参数是暖通空调设计最基本的依据之一。§3室外气候（climate）室外设计计算参数是暖通空调设计最基本的依据之一。§3室53§3室外气候（climate）室外气象参数根据当地气象台站历年观测数据统计得出历年指30年，不足30年者按实有年份采用，但不得少于10年，少于10年应对气象资料修正干球温度取每天4次的定时记录，以每次记录代表6h的温度核算夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50h的干球温度；供暖室外计算温度采用历年平均每年不保证5d的平均温度。§3室外气候（climate）室外气象参数根据当地气54§3室外气候（climate）式中Td—地表温度，K；T0—地面1.5～2.0高处的气温，K；ed—水蒸气分压力，mbar；S—日照百分率，即全天实际日照时数与可能日照时数之比，是一个与云量密切相关的量。大气层吸收10％以上的太阳辐射和来自地面的反射辐射，并向地面进行长波辐射（5－8m及13m以上）地表有效辐射：地面与大气层之间的辐射换热QR

QR＝Qg－Qsky

＝σ(Tg4

－Tsky4

)波尔兹曼常数地表温度地面向大气层辐射能量§3室外气候（climate）式中Td—地表温度，55温度日变化层的厚度在1m深处已察觉不到温度的年变化在温暖湿润的地方能够透到10～15m，夏热冬冷的地方则可达25～30m，甚至40m一般在深度达到30～40m的地方，地球各处的温度都已基本保持不随时间变化地表活动层的年平均温度保持常数，一般认为它等于空气的年平均温度，其温度振幅随深度呈指数衰减常年温度保持不变的层的温度随深度而增加研究地温的作用是计算地板传热、地下室传热、地下空间传热的基本数据，在研究地源热泵时也要掌握其变化规律地壳分层温度发生日变化与年变化的地表活动层常年温度保持不变的层§3室外气候（climate）温度日变化层的厚度在1m深处已察觉不到研究地温的作用是计算地56§3室外气候（climate）§3室外气候（climate）57§3室外气候（climate）空气湿度（airhumidity）:空气中水蒸汽的含量湿度的表示绝对湿度与同温度下饱和湿度的比值，%单位体积湿空气中含有的水蒸气的量，kg/m3湿空气中包含的水蒸气质量与干空气质量之比，kg/kg含湿量d绝对湿度Z相对湿度饱和湿度一定温度下，空气中水蒸气含量达到最大限度时的水蒸气量表征湿空气中水蒸汽含量接近饱和含量的程度§3室外气候（climate）空气湿度（airhu58高温高湿：使人烦闷，妨碍汗液蒸发而使脉搏加快，心脏和血循环系统受影响，闷热中暑低温高湿：使人寒冷，水蒸气凝结成雾，妨碍有害物质扩散，使室内空气品质下降，SO2

形成酸雾，在水的作用下生成毒性更大的H2SO4，细菌、霉菌易滋生低温低湿：加速人体散热，人感到寒冷，血管收缩，代谢降低，相对湿度＜10