建筑热工学人建筑气候

建筑热工学人建筑气候第一页，共九十二页，2022年，8月28日认识地球，保障发展第二页，共九十二页，2022年，8月28日人与物理环境世界的环境问题日益严重，可能会破坏人类亲自创造的文明，应加以重视。其中物理环境是人们生存环境的重要组成部分，包括热环境、光环境、声环境。第三页，共九十二页，2022年，8月28日人与建筑物理环境建筑的本原是人类为了躲风雨、避寒暑适应气候的遮蔽所（shelter），使建筑内的微气候适合人的生存与生活，这就是建筑为人提供的物理环境，即建筑物理环境。建筑热环境是建筑物理环境的重要组成部分。第四页，共九十二页，2022年，8月28日建筑热环境设计的目标：舒适、健康、高效。

建筑热环境建筑热环境直接影响舒适性。不同的气候区的热环境差异极大，有必要利用建筑来加以改变，形成适宜的室内热环境。合理的规划和建筑设计是塑造舒适的室内热环境的有效手段。第五页，共九十二页，2022年，8月28日现代室内热环境技术，尤其是空调塑造的人工环境，虽然带来了舒适感，但往往人类抵抗力下降，引发各种“空调综合症”。所以舒适并不代表健康。贴近自然的日照和自然通风给人带来的才是真正的健康。可持续发展建筑（又称绿色建筑）是世界建筑发展的一个趋势

。建筑热环境与建筑能源消耗关系密切，而能源问题关系到人类的未来。利用最少的能源提供最舒适和健康的环境是建筑热环境的设计目标。建筑热环境第六页，共九十二页，2022年，8月28日建筑热环境研究哪些内容？建筑热环境第一部分人·建筑·气候——基于人的考虑第二部分材料·构造·围护结构——基于技术的考虑第三部分建筑·形式·细部——基于设计的考虑第四部分舒适·健康·高效——基于未来的考虑第七页，共九十二页，2022年，8月28日

参考书目：《建筑热环境》，刘念雄等编著，清华大学出版社《建筑物理》，柳孝图主编，中国建筑工业出版社《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)《建筑气候区划标准》(GB50178-93)《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》(GBJ24-95)《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》《建筑热工设计》，西安冶金建筑学院编，中国建筑工业出版社《节能建筑设计与技术》，宋德萱著，同济大学出版社建筑热环境第八页，共九十二页，2022年，8月28日绪论第一部分人·建筑·气候——基于人的考虑第二部分材料·构造·围护结构——基于技术的考虑第三部分建筑·形式·细部——基于设计的考虑第四部分舒适·健康·高效——基于未来的考虑1人与建筑2气候与建筑人·建筑·气候第九页，共九十二页，2022年，8月28日1.人与建筑1.人与建筑1.1.人的热舒适1.1.1生存人是一种高度复杂的恒温动物，好比一台精密的仪器，为了维持内部各种器官正常的新陈代谢，人体必须保持适宜的体温（37摄氏度左右）。人有对环境的适应性生理反应。真正保障人类在各种环境下生存的应当归功于三项发明：生火取暖，缝制服装和建造原始遮蔽物。第十页，共九十二页，2022年，8月28日1.人与建筑1.1.1生存服装为人体形成了第一道防线。由于服装的存在，使人们对于建筑热环境有一个相对比较宽泛的要求。作为一种高级生物，人类建造了建筑。建筑首先要创造一个为人类生存提供基本保障的热环境，达到防寒避暑、遮风避雨的要求，同时兼有安全防御的功能。第十一页，共九十二页，2022年，8月28日1.人与建筑1.1.2热舒适

热舒适是人的一种主观感觉特性，并且与气候有关，由于人与人之间放映存在差异，难以给出准确的定义。热平衡是人感到舒适的必备条件。人的热平衡即人体新陈代谢产生的热量必须与蒸发、辐射、导热和对流的失热代数和相平衡。人在不同的活动状况下，所要求的舒适温度是不同的。动作产热量热舒适温度睡觉70w-80w28℃坐着100w-150w20℃~25℃马拉松1000w无第十二页，共九十二页，2022年，8月28日1.人与建筑1.1.3影响人体热舒适性的因素

人的热舒适性受到环境因素的影响，包括环境物理状况和人的衣着状态与活动状态。1.1.3.1环境物理状况与人的热舒适密切相关的环境因素包括空气温度、空气湿度、空气流动（风速）和平均辐射温度。空气温度对人体的舒适感最为重要。室内最适宜的温度是20℃~24℃。在人工空调环境下，冬季控制在16℃~22℃，夏季控制在24℃~28℃，能耗比较经济，同时又比较舒适。第十三页，共九十二页，2022年，8月28日1.1.3.1环境物理状况空气湿度空气湿度是指空气中含有水蒸气的量。在舒适性方面，适度直接影响人的呼吸器官和皮肤出汗，影响人体的蒸发散热。一般认为最适宜的相对湿度为50%~60%。空气流动（风）改变风速是改善热舒适的有效方法。舒适的风速随温度变化而变化。在一般情况下，令人体舒适的气流速度应小于0.3m/s。相对湿度，表示空气中的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度的比值，得数是一个百分比。(也就是指在一定时间内，某处空气中所含水汽量与该气温下饱和水汽量的百分比。)

第十四页，共九十二页，2022年，8月28日1.1.3.1环境物理状况平均辐射温度平均辐射温度是指环境四周表面对人体辐射作用的平均温度。周围环境中的各种物体与人体之间都存在辐射热交换，可以用平均辐射温度来评价。人通过辐射从周围环境的热或失热。当人体皮肤温度低时，可以从高温物体辐射得热，而低温物体将对人体产生“冷辐射”。热辐射具有方向性，在单向辐射下，人将无法感到热舒适。第十五页，共九十二页，2022年，8月28日1.1.3影响人体热舒适性的因素1.1.3.2个体差异不同个体对于热舒适的感受是有差异的，表现在以下方面：热舒适的瞬感现象。在冬季，当人进入阳光暖照的房间时立即就感到温暖，这是温室效应的辐射和瞬感现象综合作用的结果。人的热调节机制能够用调节皮肤和血液温度的方法预感出最终情况。服装调节。服装可以用来控制辐射和对流热交换，起到遮阳和防风通风的作用。第十六页，共九十二页，2022年，8月28日1.1.3影响人体热舒适性的因素1.1.3.2个体差异性别差异。女性选择的舒适温度略高。个体状况。如瘦人比胖人耐热。适应性差异。适应环境是人在一个全新的环境中减轻所受困扰的过程。民族差异。主要与各民族主要居住的地区有关。年龄差异。儿童和老人对热环境的敏感性更高，对舒适性的要求更高。恒定与变化。恒温恒湿的环境也不能获得最大的工作效率和最舒适的主观评价，相反，环境因素的小幅度变化可以改善人们的工作行为，这种反应称为唤起。第十七页，共九十二页，2022年，8月28日1.人与建筑1.2人体的热平衡热平衡公式值与人们的体温变化率成正比时，人体处于热平衡状态。当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25%-30%，辐射散热量占45%-50%，呼吸和有感觉蒸发散热量占25%-30%时，人体才能达到热舒适状态。第十八页，共九十二页，2022年，8月28日(1)人体新陈代谢产热量（个人差异）成年人平均产热量表人体热平衡的影响因素(1)人体新陈代谢产热量(2)对流换热量(3)辐射换热量(4)蒸发换热量1.2.人体热平衡的影响因素工作类别产热量（w）躺着（静止）60站着（静止）100缝纫和手工排字等活动115~140坐着阅读115在实验室工作135在教室讲课200~310第十九页，共九十二页，2022年，8月28日(2)对流换热量对流换热是人体与其周围环境空气换热的方式。与人体皮肤温度、环境空气温度和气体流动速度有关。最佳热感温度：皮肤温度为28-34℃之间，认为所在的环境是舒适的。开始感到温热时，皮肤温度为35-37℃。气流速度对人体的换热影响很大，而人体散热还是得热，取决于空气温度的高低。1.2.人体热平衡的影响因素第二十页，共九十二页，2022年，8月28日(3)辐射换热量物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大。。热辐射不必有温度差。传递是双向的。人体是得热还是散热，以及换热量的大小，取决于人体皮肤平均温度与室内各表面平均辐射温度。1.2.人体热平衡的影响因素第二十一页，共九十二页，2022年，8月28日(4)蒸发散热量人体的蒸发散热是通过呼吸或者皮肤表面而散发热量的一种方式，是人类在热环境中热负荷最好的唯一生理指标，每蒸发1g水可带走2.44

kJ热量,因此蒸发是非常有效的散热方式。影响人体蒸发散热的主要因素是作用于人体的气流速度和环境的水蒸汽分压力。总结：蒸发、辐射、对流——空气温度，空气湿度、气流速度、环境平均辐射温度，人体新陈代谢产热率和人体衣着状况影响人体热感。1.2.人体热平衡的影响因素第二十二页，共九十二页，2022年，8月28日1.3热环境的综合评价（1）有效温度有效温度（E.T)是依据半裸的人与穿夏季薄衫在一定的环境中所反映的瞬时热感觉作为决定各项因素综合作用的评价标准。该指标是以空气温度、空气湿度、和气流速度为影响因素而制定的综合评价图。有效温度指标图：空气温度点与湿球的连线与气流速度线的交点则为等感温度。1.人与建筑第二十三页，共九十二页，2022年，8月28日湿球温度，也称热力学湿球温度

。湿球温度表所提示的温度。

湿球温度的定义是在定压绝热的情况下，空气与水直接接触，达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度。假设有一个理想的绝热加湿器，它的器壁与外界环境湿完全绝热的。加湿器内装有温度恒定的纯水。然而，绝热加湿器并非湿实用装置，所以一般都用干湿球温度计读出湿球温度，以近似代替热力学湿球温度。湿球温度是在当前环境下水蒸发需要的最低温度，一般湿度越高湿球温度越高。

1.人与建筑第二十四页，共九十二页，2022年，8月28日1.3.1有效温度有效温度（E.T)1.3热环境的综合评价修正有效温度（CET）：考虑了热辐射的影响，用黑球温度代替空气温度标准有效温度：综合温度、相对湿度、风速、平均辐射温度、人体新陈代谢和衣着6个主要参数，合成温度：人在较长时间内的热反应缺点：该实验方法对湿度的影响估计过高，另外主要针对休息和轻体力状态，且为衣着单薄时的热感觉，不能概括各种情况第二十五页，共九十二页，2022年，8月28日1.3.2热应力指标1.3热环境的综合评价是由美国匹斯堡大学的贝尔丁和哈奇在1955年所提出的。热应力指标是根据人体平衡的条件，先求出一定热环境中人体所需的蒸发散热量，然后再计算在该环境中最大可能的蒸发散热量，以这二者的百分比作为热应力指标。热应力指数越高说明人体在维持热平衡时的蒸发散热量越高，热环境条件也越差。见表1.1-2缺点：由于该指标以蒸发为依据，只适用于空气温度偏高，即20℃~50℃，并且衣着单薄的情况。第二十六页，共九十二页，2022年，8月28日1.3.2热应力指标热应力指数（HSI）机体反应及影响-20微冷0没有热应力10-30微热。对脑力劳动者有一定影响，对体力劳动者没有影响40-60高热。身体不好的人不能忍受。70-90很高热。少数人能适应。100最大能忍受8小时大于100暴露时间受体内温度将升高的限制第二十七页，共九十二页，2022年，8月28日预测平均热感觉指标（PMV）1.3热环境的综合评价20世纪80年代得到国际标准化组织（ISO）承认的一种相对全面的热舒适指标。PMV是应用最广泛、得到最普遍认同的一种评价体系。PMV综合实验结果，认为热感觉是热负荷（产热率和散热率之差）的函数，而且人在舒适状态下应有的皮肤温度和排汗散热率分别与产热率之间存在的对应关系。也就是说一定的活动状态下（代表一定的新陈代谢产热率），只有一种皮肤温度和排汗散热率使人感到舒适。按照公式计算，可得出对静坐状态（新陈代谢产热率为58）的人体排汗率为0，平均皮肤温度为34℃最舒适。第二十八页，共九十二页，2022年，8月28日1.3.3预测平均热感觉指标PMV-3-2-10123热感很冷冷稍冷舒适稍热热很热国际标准化组织推荐的热舒适环境PMV值在-0.5到0.5之间，然而只有舒适型空调建筑才能达到这一标准。目前在国内，一般认为PMV的值在-1~1之间都可视为热舒适环境缺点：计算公式过于复杂，且衣着和新陈代谢率难以精确测量，因此PMV值精度并不高。再加上不同人群的个体差异，PMV的绝对数值没有太多实际意义，值得关注的是不同环境下PMV值的变化。第二十九页，共九十二页，2022年，8月28日2.气候与建筑建筑的起源与气候密切相关，人类自身的出现是气候变化的结果，建筑是人类文明的重要载体。火、衣服和原始遮蔽物成维系人体热环境平衡的三种补偿方式。人·建筑·气候第三十页，共九十二页，2022年，8月28日2.气候与建筑树居——半穴居——岩洞居第三十一页，共九十二页，2022年，8月28日2.气候与建筑2.1室内热环境的影响因素2.1.1室外气候因素与建筑物密切相关的气候因素：太阳辐射、空气温度、空气湿度、气压与风、凝结与降水等。（1）太阳辐射波长在范围内的能量占全部辐射能量的98%。太阳辐射是地球的基本热源，也是决定地球上气候的主要因素。波长越短，能量越强。第三十二页，共九十二页，2022年，8月28日在工程实践中，太阳辐射是以太阳直射辐射照度、散射辐射照度、及用两者之和的太阳总辐射照度表示。室外气候因素太阳直射辐射是以平行光的方式直接投射到地面的。水平面上太阳直射辐射照度与太阳高度角、大气透明度成正比关系。（云层厚、海拔低、高纬度——直射辐射小）第三十三页，共九十二页，2022年，8月28日散射辐射是太阳辐射中波长较短部分的辐射被空气分子和大气中悬浮的灰尘四向散射的辐射。与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比。（云层厚、海拔低、高纬度——散射辐射大）室外气候因素第三十四页，共九十二页，2022年，8月28日总辐射的影响因素：374页，全国主要城市夏季太阳辐射照度（w/㎡）。——《民用建筑热工设计规范》太阳辐射照度影响建筑夏季防热和冬季采暖保温设计，以及太阳能建筑利用太阳能的潜力。2.1.1室外气候因素太阳高度角、大气透明度、云量、海拔纬度墨西哥太阳能摩天建筑垂直公园的每一个堆叠层都能作为公用或私用空间，收集雨水和太阳能，从事城市农业。垂直公园的钢架结构支撑着太阳能电池板。太阳能电池板不仅能为建筑的各个功用设备供电，也能让自然风顺畅地吹入建筑。第三十五页，共九十二页，2022年，8月28日太阳辐射的方向性。太阳辐射的方向性影响建筑朝向和定位，以及窗户和遮阳设计。太阳辐射的日变化和年变化。太阳辐射的日较差和年较差影响建筑物围护结构厚度、材料选择和蓄热设计。2.1.1室外气候因素第三十六页，共九十二页，2022年，8月28日（2）空气温度地面与空气的热交换是空气温度升降的直接原因。影响空气温度的因素有：A.入射到地面上的太阳辐射热量。（日变化，年变化、纬度变化）太阳辐射是影响空气温度的核心因素。B.大气的对流作用也以最强的方式影响气温。（空气对流）C.下垫面对空气温度的影响也很重要。（草原、森林、水面、沙漠）地球表面温度是决定其上层空气温度的直接因素。地表与空气的热交换是影响空气温度的基本途径。D.海拔高度、地形地貌都有一定影响。2.1.1室外气候因素第三十七页，共九十二页，2022年，8月28日空气温度的日变化和年变化晴天气温日变化曲线图：一日内气温的最高值与最低值称为温度的日较差。表示日变化。北半球，最高月平均气温7月、8月，最低月平均气温出现在1、2月。一年内最热月和最冷月的平均气温差称为气温的年较差。我国气温年较差兹南到北逐渐增大。目前所用气温资料为各城市近郊气象台站离地面1.5m处的空气温度，与城市中心地区有差别。2.1.1室外气候因素日较差晴天大于阴天第三十八页，共九十二页，2022年，8月28日空气温度的空间变化温度的空间分布状况以纬度的影响最为明显。在水平方向上，空气温度随纬度变化，高纬度地区每移动200~300km，年平均温度降低1度。在垂直方向上，通常情况下高度每增加1000m，气温平均下降5℃~6℃。2.1.1室外气候因素西藏高原：十里不同天第三十九页，共九十二页，2022年，8月28日（3）空气湿度【绝对湿度】单位体积空气中所含水蒸汽的质量，叫做空气的“绝对湿度”。它是大气干湿程度的物理量的一种表示方式。通常以1立方米空气内所含有的水蒸汽的克数来表示。【相对湿度】空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值，叫做空气的“相对湿度”。空气的干湿程度和空气中所含有的水汽量接近饱和的程度有关，而和空气中含有水汽的绝对量却无直接关系。一年中，最热月的绝对湿度最大，最冷月的绝对湿度最小。一般来说一年中相对湿度的大小和绝对湿度相反。2.1.1室外气候因素第四十页，共九十二页，2022年，8月28日空气湿度的空间分布空气中的水蒸气含量主要取决于气温，随气温升高而增大。因此在地球上赤道区空气湿度最大，向两极逐渐变小。竖向高度上，水蒸汽含量随海拔高度而降低。我国受海洋气候的影响，南方地区相对湿度夏季最大，秋季最小。所以在春夏之交时气候较为潮湿，形成梅雨季节，应采用通风除湿设计。2.1.1室外气候因素第四十一页，共九十二页，2022年，8月28日（4）气压与风地表增温不同是引起大气压力差的主要原因，也是风的主要成因。风可分为大气环流和地方风。大气环流：赤道、南北极之间形成温差。地方风：地表条件不同。海陆风、季风、山谷风、庭院风、巷道风。风的分布与特征取决于全球性因素和地区性因素。包括全球气压季节性分布、地球的自转、海路地表温度的日变化以及地貌等周边环境的差异。2.1.1室外气候因素第四十二页，共九十二页，2022年，8月28日全球性风系大气环流是赤道和两极之间由于温差形成的大气运动，南北半球的地面上空都存在高低不同的大气压力和气压中心。2.1.1室外气候因素第四十三页，共九十二页，2022年，8月28日地方风小范围的局部地区，由于接受太阳辐射不均匀以及受到地形、地势、地表覆盖等因素而产生的地方性风系。如海陆风、山谷风、街巷风等。2.1.1室外气候因素第四十四页，共九十二页，2022年，8月28日一个地区风的变化有一定规律，风向、风速和风频是风的重要参数。风向频率玫瑰图：它是根据某一地区多年平均统计的各个方风向和风速的百分数值，并按一定比例绘制。风的吹向从外面吹向地区中心。北京、西安的风玫瑰图。如图三中甲，①＞②，①为主导风向，②为最小风频；外面到中心的距离较大，为当地主导风向，如其主导方向相反，则为季风风向，如图三中乙图，其主导风向为东北——西南方向。2.1.1室外气候因素第四十五页，共九十二页，2022年，8月28日风：建筑物的位置朝向和当地主导风向有密切关系。如把清洁的建筑物布置在主导风向的上风向；把污染建筑布置在主导风向的下风向，最小风频的上风向；污染大气的建筑布局在与季风风向垂直的郊外，以免受污染建筑散发的有害物的影响图3为风频风速玫瑰图，每一方向上既反映风频大小（线段的长度），又反映这一方向上的平均风速（线段末段的风羽多少）

2.1.1室外气候因素第四十六页，共九十二页，2022年，8月28日（4）风：为了避免城市重大火灾的发生，城市中的燃气供应站的布局有什么要求？为什么？

北京、西安的风玫瑰图。建在城市的边缘且在最小风频的上风上，并与相邻单位或居民点有足够的间距

这是因为这样布局一是外来的可燃物和火种进入燃气供应站的概率较小；二是一旦起火，由于缺少蔓延成灾的客观条件，对四邻的威胁较小，可以避免出现“火烧连营”的现象。2.1.1室外气候因素第四十七页，共九十二页，2022年，8月28日（5）降水：从地球表面蒸发出来的水汽进入大气层，经过凝结之后又降到地面上的液态或固态水分。降水量：指从天空降落到地面上的液态和固态(经融化后)降水,没有经过蒸发、渗透和流失而在水平面上积聚的深度。单位是毫米。降水量的多少用雨量筒测定。2.1.1室外气候因素第四十八页，共九十二页，2022年，8月28日（5）降水降水强度是单位时间内的降水量。我国气象部门根据降水强度，以24h总量划分将降雨分成四个等级：（1）小雨：雨量等于或小于10毫米。（2）中雨：雨量在10—25毫米之间。（3）大雨：雨量在25—50毫米之间。（4）暴雨：内雨量在50毫米以上。此外，大暴雨的日降水量达100mm—200mm，特大暴雨的日降水量达200mm以上。一般气旋（台风）24小时降水总量多在300mm以上。降水强度是水利、交通和建筑工程等设计的依据之一。

2.1.1室外气候因素小雪：小于2.5mm/d中雪：2.5~5mm/d大雪：大于5mm/d第四十九页，共九十二页，2022年，8月28日（5）降水影响降水量分布的因素：寒冷地区降水量有限，炎热地区降水量大（一般来说）我国受季风影响，雨量集中在春、夏季，由东南向西北递减。长江流域春末夏初，梅雨季节的形成，对建筑物和室内热环境有不可忽视的影响。（北阳光，南通风）降雪量——北纬35°以北至45°的区域为降雪或多降雪地带2.1.1室外气候因素第五十页，共九十二页，2022年，8月28日1.冬季寒冷多降雪的地区：墙体厚实，窗户较小，屋顶高耸,墙体厚抵御寒冷，高耸的屋顶可以让积雪分层覆盖提高保暖性。

2.干热多风沙地区墙体厚实，窗户较小，屋顶平。墙体厚抵御风沙，平屋顶可以散热。

3.高温又多雨地区，双层木楼或竹楼，上层住人，下层养牲畜。竹楼跟地面有距离可以减少地面的虫类的蛰咬，同时很凉快，

第五十一页，共九十二页，2022年，8月28日2.1.2室内的影响因素1.热环境设备的影响2.其它设备的影响（白炽灯）3.人体活动的影响会堂、体育馆、候车室2.1室内热环境的影响因素第五十二页，共九十二页，2022年，8月28日2.2.1气候分区2.2.1.1全球气候分区气候分类一般包括两级：第一级是气候带，具有行星尺度或更大尺度因子是造成气候成纬向带状分布的根本原因；第二级是气候型，主要由空间尺度较小的因子如海陆分布、地形等所致。2.2气候与建筑设计全球气候带包括若干气候带，每个气候带又可分为多种气候型。第五十三页，共九十二页，2022年，8月28日建筑气候分区英国建筑师斯欧克来在《建筑环境科学手册》中根据空气温度、湿度、太阳辐射等因素，把全球各地划分成为四种气候类型湿热气候区，干热气候区，温和气候区，寒冷气候区，这是研究建筑与气候关系时最常用的分类法。2.2.1气候分区气候类型气候特征及气候因素建筑气候策略湿热气候区温度高，年均18℃；年较差小，年降水量≥750mm；闷热潮湿，太阳辐射强烈遮阳；自然通风降温；轻薄围护结构干热气候区温度高；年较差日较差大；降水稀少；多风沙遮阳；厚重的蓄热墙体；利用水体；内向型院落温和气候区明显的季节性温度变化夏季：遮阳，通风；冬季：保温寒冷气候区温度低；日夜温差大；风；严寒；雪荷载保温第五十四页，共九十二页，2022年，8月28日2.2.1.2中国建筑热工分区我国气候有三大特点：显著的季风特色、明显的大陆性气候和多样的气候类型。从建筑热工设计角度出发，《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）将全国建筑热工设计划分为5个分区。2.2.1气候分区

划分依据：由于目前建筑热工设计主要涉及冬季保温和夏季隔热，主要与冬季和夏季的温度状况有关，因此，用累年最冷月（即一月）和最热月（即七月）平均温度作为分区主要指标，累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数作为辅助指标，将全国划分成五个区，即严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区第五十五页，共九十二页，2022年，8月28日第五十六页，共九十二页，2022年，8月28日第1.1章室内热环境1、我国建筑热工设计分区第五十七页，共九十二页，2022年，8月28日我国建筑热工设计分区

1.1严寒地区

内蒙古和东北北部、新疆北部地区、西藏和青海北部地区。典型的城市有齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、长春、呼和浩特、乌鲁木齐

1.2寒冷地区

华北地区、新疆和西藏南部及东北南部地区。典型的城市有北京、天津、大连、青岛、太原、石家庄、银川、西宁、拉萨

1.3夏热冬冷地区

大致范围分布在南岭以北，黄河以南的长江中下游地区。典型的城市有上海、杭州、武汉、长沙、南昌、成都、合肥

1.4夏热冬暖地区

主要分布在南岭以南的华南地区，典型城市有广州、深圳、厦门、海口、南宁、台北

1.5温和地区

分布在云南贵州一带及四川南部，典型的城市：昆明、大理、丽江、西昌、六盘水2.2.1气候分区第五十八页，共九十二页，2022年，8月28日2.2.2大气温室效应太阳辐射穿透大气层照射到地球表面，地球表面加热以后，向外层空间的辐射以长波辐射方式进行，大气中的一些气体（温室气体），对于来自太阳的短波辐射几乎是透明的，但对于从地面射出的长波辐射则有强烈的吸收作用，使地表辐射的热量留在大气层内，起到类似温室的作用，提高了地表的温度，称作大气温室效应。温室气体包括：水蒸气、二氧化碳、甲烷、氧化氮、氟氯烷、臭氧。其中，对温室效应起主要作用的是水蒸气。2.2气候与建筑设计第五十九页，共九十二页，2022年，8月28日2.2.3城市气候与热岛效应“小气候”：因下垫面性质不同，或人类和生物的活动所造成的小范围内的气候。地势小气候、森林小气候、湖泊小气候、城市小气候。

在一个地区的每一块地方(如农田、温室、仓库、车间、庭院等)都要受到该地区气候条件的影响，同时因下垫面性质不同、热状况各异，又有人的活动等，就会形成小范围特有的气候状况，小气候中的温度、湿度、光照、通风等条件，直接影响作物的生长，人类的工作环境，家庭的生活情趣等。可通过一定的技术措施加以改善。2.2气候与建筑设计第六十页，共九十二页，2022年，8月28日城市小气候：产生原因（下垫面和人类活动）特征：1.大气透明度较小，削弱了太阳（直射）辐射。2.气温较高，形成“热岛效应”。3.风速减小、风向因地而异。4.蒸发减弱、湿度变小。5.雾多、能见度差。雾都重庆2.2气候与建筑设计第六十一页，共九十二页，2022年，8月28日热岛效应（定义p17）由于城市的“人为热”及下垫面向地面近处大气层散发的热量比郊区多，气温也就不同程度的比郊区高，而且由市区中心地带向郊区方向逐渐降低，这种气温分布的特殊现象叫做“热岛效应”。混合高度：小城市50m，大城市可达500m。2.2.3城市气候与热岛效应第六十二页，共九十二页，2022年，8月28日城市热岛效应，通俗地讲就是城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。在气象学近地面大气等温线图上，郊外的广阔地区气温变化很小，如同一个平静的海面，而城区则是一个明显的高温区，如同突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表着高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。在夏季，城市局部地区的气温，能比郊区高6℃甚至更高，形成高强度的热岛。

2.2.3城市气候与热岛效应第六十三页，共九十二页，2022年，8月28日热岛效应的影响：热岛效应形成空气污染。但另一方面，冬季温度升高缩短采暖期，有利节能。“绿岛”：研究表明：城市绿化覆盖率与热岛强度成反比，绿化覆盖率越高，则热岛强度越低，当覆盖率大于30%后，热岛效应得到明显的削弱；覆盖率大于50%，绿地对热岛的削减作用极其明显。规模大于3公顷且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地，基本上与郊区自然下垫面的温度相当，即消除了热岛现象，在城市中形成了以绿地为中心的低温区域，成为人们户外游憩活动的优良环境。2.2.3城市气候与热岛效应第六十四页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.1传统地方建筑的气候策略气候作为重要的环境因素是形成建筑地方性的重要原因。气候要素在传统地方建筑上的反应是十分敏锐的。（1）对空气温度的关注。2.3结合气候的设计策略因纽特人的圆顶雪屋第六十五页，共九十二页，2022年，8月28日（1）对空气温度的关注（2）对太阳辐射的关注埃及和中东地区的土坯建筑“冬暖夏凉”第六十六页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.3传统地方建筑的气候策略印度尼西亚苏门答腊岛的船型住宅第六十七页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.3传统地方建筑的气候策略巴基斯坦海德拉巴住宅和捕风窗（3）对风的关注（4）对空气湿度的关注第六十八页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.3传统地方建筑的气候策略干栏建筑：——西双版纳傣族木楼和苗族民居（5）对降水的关注第六十九页，共九十二页，2022年，8月28日高纳新村——哈桑·法赛2.3.2现代建筑适应气候的探索在现代化和全球化的趋势下，建筑与气候之间的关系受到人们的思想观念（如现代建筑运动）和滥用技术（如大规模使用空调）的影响而被忽视。缺乏地方特色的建筑大量建造，不仅导致了建筑形象的单调，也造成了能源的浪费。一些建筑师致力于从传统地方建筑中汲取精华并用之于现代建筑实践，如埃及建筑师哈桑·法赛、印度建筑师查尔斯·柯利亚、瑞典建筑师拉尔夫·厄斯金。2.3.2现代建筑适应气候的探索第七十页，共九十二页，2022年，8月28日勒·柯布西耶的遮阳构架2.3.2现代建筑适应气候的探索第七十一页，共九十二页，2022年，8月28日查尔斯·柯里亚对印度建筑的通风、遮阳作了统一考虑，提出“形式追随气候”的设计理念。他以一种从传统印度建筑中发掘出的“开放向天”的空间为中心，（1）利用周围的走廊和附属空间包围中央主要使用空间，提供气候防护。（2）在干燥而且夏热冬冷地区用平行承重墙，利用空气对流散热。（3）利用建筑的中央部分作为通风管道从布置在周围的主空间拔风。（4）在室内室外之间形成一个中间区域，遮挡下午的阳光。（5）在湿热气候区，将建筑的各个功能分解成一系列单元，保证通风顺畅。2.3.2现代建筑适应气候的探索第七十二页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.2现代建筑适应气候的探索帕里克住宅柯里亚建筑平面被设计成东西狭长的矩形。为了避免东西向不利因素的影响，平面沿南北向被设计成三个平行开间，夏季的活动区域夹在冬季活动区域和服务区域之间，在保证了冬季活动区域最大限度接受阳光的同时，在夏季仍能有较为凉爽的室内活动空间。

第七十三页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.2现代建筑适应气候的探索管式住宅查尔斯·柯里亚平面为18.2mx3.6m，联排模式节约用地，室内高差营造私密性。利用烟囱效应缓解通风问题。第七十四页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.2现代建筑适应气候的探索干城章嘉公寓查尔斯·柯里亚充分利用了两层花园平台构成的“中间区域”，既防止西晒，又获得较好的景观。第七十五页，共九十二页，2022年，8月28日2.3.3改善室内热环境的建筑途径（1）太阳辐射热的利用与调节a.窗口设计：利用太阳光。节约能源、保护环境是目前设计界的一大趋势。建筑能耗占国家总能耗的30%-40%。采暖、照明是建筑用能的主要内容之一。天然采光主要应用侧向采光和顶部采光两种形式。侧向采光又可分为单向采光和双向采光，以及高侧窗采光和低侧窗采光。2.3结合气候的设计策略第七十六页，共九十二页，2022年，8月28日顶部采光时，光线自上而下，有利于获得较为充足与均匀的光线，光照效果自然宜人。缺点是，直射阳光和辐射热的问题。常用于大型车间、厂房等。2.3结合气候的设计策略第七十七页，共九十二页，2022年，8月28日天然采光的形式:顶部采光国家大剧院：80米水下长廊第七十八页，共九十二页，2022年，8月28日侧向采光又可分为单向采光和双向采光，以及高侧窗采光和低侧窗采光。侧面采光可选择良好的朝向和室外景观,光线具有明显的方向性，有利于形成阴影.但侧面采光只能保证有限进深的采光要求（一般不超过窗高两倍），更深处则需要人工照明来补充。一般采光口置于1m左右的高度，有的场合为了利用更多墙面（如展厅为了争取多展览面积）或为了提高房间深处的照度（如大型厂房等），将采光口提高到2m以上，称为高侧窗。2.3结合气候的设计策略第七十九页，共九十二页，2022年，8月28日（1）太阳辐射热的利用与调节a.窗口设计：低窗时，靠窗附近的区域比较明亮，照度的均匀性较差。高侧窗的优点是有助使光线射入房间较深的部位，提高照度均匀性。窗间墙愈宽，横向照度均匀性愈差，靠墙处最差。大面积玻璃窗或玻璃幕墙，大量引入天然光，改善了采光效果。

2.3结合气候的设计策略第八十页，共九十二页，2022年，8月28日（1）太阳辐射热的利用与调节b.透射体设计：中庭、玻璃幕墙——眩光、过热，能耗大。寒冷地区，宜采用双层透明体，如夹层玻璃、中空玻璃，增大其热绝缘性能，减少采暖能耗。炎热地区位置上尽量避开太阳直射辐射。选用反射强的透明材料，但注意不要引起光污染。2.3结合气候的设计策略第八十一页，共九十二页，2022年，8月28日c.被动式太阳能建筑——原理及示意图应注意的主要问题。1、日光室的朝向。一般以东南、西南、南。2、日光室的玻璃选择热光比大的玻璃，较大的面积。3、墙面表面采用对太阳辐射热吸收系数大的材料。4、上下通风口尺寸