建筑物理环境概论

建筑物理环境概论第1页/共58页

物理学：是研究客观世界运动规律的学科。

建筑物理学：是研究外界环境的运动过程对建筑产生的影响，进而对人体产生的影响的学科。外界环境的物理要素为热、声、光的运动过程。建筑物理学的研究对象是热、声、光等物理运动过程对建筑和人体产生的影响。建筑物理学是设计和建造符合人体生理和心理需要的建筑的基本理论。引言第2页/共58页建筑物理环境：建筑室内外空间与人体相关的各个物理要素的总和。

建筑热环境建筑光环境建筑声环境

人通过各类感官器官（皮肤、眼、耳、鼻、舌）接触外界物理环境，物理环境对人的生理和心理状态产生着影响着。第3页/共58页《建筑物理环境》是城市规划、建筑学、建筑环境与设备工程、环境工程和建筑装饰工程与材料专业同学们的专业基础课，是综合提高学生建筑设计、建筑技术创新能力的一门重要建筑技术课程。《建筑物理环境》是一门培养高级建筑设计人才不可缺少的专业基础课程。建筑设计人员必须掌握一定的建筑物理知识，否则就不可能完满地解决有关声、光、热环境的设计问题，也就不可能保证现代建筑应有的设计质量。第4页/共58页教学目标是为同学们在修完本课程后建立比较系统的建筑物理环境与技术概念。教学定位是提高同学们在建筑创作中综合运用建筑物理知识解决建筑环境设计问题的能力。

建筑师们的任务：就是了解声、光、热的技术措施及其应用，并且结合建筑构造处理的技能，设计出既舒适又节能的建筑。第5页/共58页1建筑物理理论的形成与发展《建筑物理环境》是研究声、光、热的物理现象和运动规律的一门科学，是建筑学的主要组成部分。该学科形成于20世纪30年代。其分支学科有建筑热工学、建筑光学、建筑声学等。

第6页/共58页20世纪初，美国学者赛宾提出吸声系数概念与混响理论，为室内声学奠定了理论基础。------建筑声学逐渐形成；同期一些学者进行太阳的直射光、天空的扩散光和天空亮度等光气候的研究，提出近似的采光计算方法。据此制定出天然采光标准。建立起天然采光的理论。此时期，白炽灯逐渐成为一种广泛使用的照明光源，促进了照明技术的发展。在天然采光和照明技术的研究成果的基础上，-------建筑光学逐渐形成；

18世纪初发明蒸汽供暖设备。19世纪末研究建筑围护结构和环境相互作用的传热机理，以及房屋保暖措施。20世纪以来，为了解决采暖房屋的热平衡问题，提出稳定传热计算方法、准稳定传热计算方法和非稳定传热计算方法。在上述研究的基础上，--------建筑热工学逐渐形成。20世纪30年代建筑物理学，任务是提高建筑功能质量，创造适宜的生活和工作环境。声光热第7页/共58页建筑节能室内混响计算天然采光建筑与光艺术的统一评价室内音质评价艺术及能耗建筑耗能近代建筑物理环境的发展状况第8页/共58页有关内容空气质量环境热湿环境声环境光环境人体对热湿环境的反应建筑外环境流体力学传热学通风散热第9页/共58页《建筑环境物理》课程的特点跨学科的边缘科学，包括：热学、光学、声学流体力学建筑构造心理学生理学劳动卫生学城市气候学不太舒服的环境人的感觉自然环境第10页/共58页第11页/共58页12第12页/共58页2研究的内容建筑环境中，热、声、光、色彩、质量等都是环境因素，对人的心理感受及建筑物的使用都有一定的影响；建筑物理环境研究内容有二：是研究人在建筑环境中的声、光、热作用下通过听觉、视觉、触觉和舒适感觉所产生的反应；同时采取适宜的技术措施，调整建筑的物理环境设计，从而使建筑物达到特定的使用效果；第13页/共58页3应用现状当今建筑物理环境学科已建立系统的声、光、热环境设计与计算的理论和方法，完整的实验技术和配套的国际标准及国家标准，以求保证具有舒适的声、光、热环境及低能耗建筑。建筑物理环境（1）建筑热工学（2）建筑光学（3）建筑声学（4）空气品质第14页/共58页建筑物理环境热环境光环境声环境空气环境传热原理光特性声学原理空气组成气候

视觉

听觉特性品质标准热舒适光度量声音计量品质控制保温天然采光

声学材料隔热人工照明厅堂音质防潮噪声控制日照第15页/共58页本课程的内容首先根据人工作、生活的高效、舒适、安全和健康的要求，对建筑的物理环境给出定量的评价；其次研究提供良好物理环境和消除不良影响的技术途径与控制措施。全课程共包含建筑热环境、建筑光环境、建筑声环境上中下三篇，每篇又包含若干讲。每篇的讲授内容独立成篇，便于运用掌握。第16页/共58页（1）建筑热工学建筑热工学是建筑物理学的组成部分之一。

主要介绍如何通过建筑规划和设计上的技术措施，有效的利用室内外环境的热湿作用，合理地解决建筑物的保温、防热、防潮、日照、节能等问题，同时创造良好的室内热环境并提高围护结构的耐久性。第17页/共58页在大多数情况下，单靠建筑措施是不能完全满足人体对室内热环境的要求。为了获得舒适的室内热环境，往往需要配备适当的设备，进行人工调节。

如在寒冷地区设置采暖设备，在炎热地区设置空调设备等。但只有首先充分发挥各种建筑措施的作用，再配备一些必要的调节设备，才能设计出既能满足技术、经济要求而又节能的建筑。第18页/共58页世博会日本馆展馆外部由可发电的超轻型薄膜包围，透光性高的双层外膜配以内部的太阳电池，充分利用太阳能资源。内部设计成循环式呼吸孔道等最新技术环境控制技术，光、水、空气等自然资源最大限度得到利用，第19页/共58页西班牙馆实体结构以钢建筑材料为主，外墙将覆盖有西班牙风格的柳条编织品，建筑材料以环保材料为主，这样的设计仅方便了日后的拆卸，也可以让自然光可以随意的透过钢管和柳条射进室内第20页/共58页加拿大卡尔格雷水中心采用的科技手段有：建筑保温，减少能耗;可调节的窗户，帮助监控和保持室内空气质量;屋顶辐射降温系统地板通风系统;使用可再生资源和可回收材料等屋顶雨水收集系统，用于绿化灌溉;中水回用系统，用于冲厕;建筑建成后，每年可以减少10加元的能源消耗和71吨的二氧化碳排放，还可以减少72%的废水排放，建筑的垃圾转换回收率超过90%第21页/共58页法国巴黎植物墙建筑：

垂直花园采用无土植物研究成果，通过特殊的材料和工艺，创造性地使用植物作为构成建筑的材料，将150种共15000株来自界各地的植物，种植在800平方米的墙面，成功构筑了个充满自然气息的垂直花园。垂直花园植物墙仅为城市环境增添了勃勃生机，而可以吸收空气中的污染物质，减缓噪声污染，降低建筑物吸收的太阳辐射，有利于缓解城市热岛效应第22页/共58页上海生态示范办公楼自然通风天然采光再生能源智能控制资源回用舒适环境生态绿化绿色建材健康空调超低能耗第23页/共58页高效、环保、健康新型空调系统斜屋面太阳能集热器和光电板系统第24页/共58页北京清华生态示范楼第25页/共58页双层玻璃幕墙自然通风系统第26页/共58页第27页/共58页研究的具体内容是：人体的热感觉、室外环境的热湿参数及其对室内热环境的影响，建筑材料的热物理性能，房屋的热稳定性、建筑物的保温、防热、日照、防潮除湿技术等。建筑师们的任务：就是了解上述的技术措施及其应用，并且结合建筑构造处理的技能，设计出既热舒适又节能的建筑。第28页/共58页引言第一章建筑热环境第二章传热基本知识第三章建筑保温第四章建筑防热第五章建筑日照与遮阳第六章建筑与节能技术建筑热工学第29页/共58页（2）建筑光学建筑光学是建筑物理的一个分支，主要研究建筑物室内外的光环境。研究与建筑有关光的性质、光的视觉性质、建筑的天然采光和人工照明技术。第30页/共58页天然光上海大剧院人工光第31页/共58页斯图加特美术馆新馆采光效果第32页/共58页图书馆光效果图第33页/共58页研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，创造良好的光环境，满足人们工作、生活、审美和保护视力等要求的应用学科，是建筑物理学的组成部分之一。建筑师们的任务：就是要为人们创造良好的光环境，它不但对劳动生产率和视力健康都有直接影响，也影响人们的生活质量，在建筑设计中要重视采光和照明问题。第34页/共58页引言第一章建筑光学基本知识第二章天然采光第三章建筑照明第四章照明与节能建筑光学第35页/共58页人们可以听到的声音都属于声环境范畴，如谈话、鸟鸣、音乐、泉水叮咚、歌声等悦耳之声；但也能听到吵闹、机器轰鸣、车辆的轰鸣等噪声。从人的心理感受上声音分两类：

C类：舒服的，如音乐、歌唱、生活中的交谈等。

U类：不舒服的，如噪声、爆炸声、刺耳的啸叫声等。（3）建筑声学第36页/共58页声环境设计围绕着人的感受，在建筑设计中做到：

1）如何保证C类的声音听清听舒服

—音质设计

2）降低U类声音对正常工作生活的干扰

—噪声控制建筑声学是研究与建筑有关的声学问题的科学。内容主要包括厅堂音质设计和建筑环境中的噪声控制两大部分，目的是为人们生活和工作创造良好的声学环境。第37页/共58页研究室内外声波传输的物理条件和声学处理方法，以保证室内具的良好的听闻条件；研究控制建筑物内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。因此，现代建筑声学可分为室内声学设计和环境噪声控制两个研究领域。第38页/共58页有音质要求的建筑除了厅堂，广播、电视的播音录音室，演播厅，电影的录影棚等在某些方面的音质要求更高；而其他体育建筑、公共建筑的文化馆、博览建筑以及一些民用建筑，均有各自不同程度的音质要求。当然，良好的音质也必须不受内外噪声的干扰。建筑师们的任务：就是在掌握人们对声环境要求的基础之上，能综合应用控制声环境（音质设计和噪声控制）的技术手段和方法来设计建筑，使所设计的建筑更完美、更舒适！第39页/共58页国家大剧院

建筑地点：北京

国家大剧院工程位于北京长安街的核心位置，主体建筑呈“巨蛋”形，由歌剧院、音乐厅、戏剧场和公共大厅等部分组成。工程建成后，它将成为中国最高水平的表演艺术中心。第40页/共58页国家大剧院内景

音乐厅

歌剧厅

音乐厅

歌剧厅

第41页/共58页戏剧厅

第42页/共58页音乐厅

第43页/共58页第44页/共58页悉尼歌剧院

歌剧院整个分为三个部分：歌剧厅、音乐厅和贝尼朗餐厅。歌剧厅、音乐厅及休息厅并排而立，建在巨型花岗岩石基座上，各由4块巍峨的大壳顶组成。第45页/共58页歌剧厅可容纳1547名观众，内部陈设新颖、华丽、考究，为了避免在演出时墙壁反光，墙壁一律用暗光的夹板镶成：地板和天花板用本地出产的黄杨木和桦木制成；弹簧椅蒙上红色光滑的皮套。采用这样的装置，演出时可以有圆润的音响效果。舞台面积440平方米，有转台和升降台。舞台配有两幅法国织造的毛料华丽幕布。第46页/共58页香港文化中心音乐厅第47页/共58页第48页/共58页引言第一章声学的基本知识第二章吸声材料和隔声材料第三章噪声控制第四章室内音质设计建筑声学第49页/共58页建筑物理环境包括建筑热工学、建筑光学和建筑声学三篇内容。4学习内容及任务建筑物理环境（1）建筑热工学室外热环境设计室内热环境设计（2）建筑光学天然采光设计建筑照明设计（3）建筑声学室内音质设计环境噪声控制第50页/共58页建筑物理环境涉及的知识面较为广泛，有建筑学、物理学、材料学、环境科学等，是培养高级建筑设计人才的不可缺少的专业基础课。学习掌握的内容概括为：1）研究建筑中的热、光、声等物理现象；2）材料的热学、光学以及声学性能；3）获得良好的热、光、声环境的设计原理、方法和技术措施等。第51页/共58页从建筑规划、设计到局部的构造设计，甚至施工管理，自始至终都涉及建筑物理的有关知识和技能。如大的城市规划、区域规划中的微气候、日照、通风、噪声控制等问题到建筑单体的隔热、保温、隔声、采光、防潮等。因此，未来的建筑设计师们，必须加强建筑物理的学习；在设计过程中，也要充分利用建筑物理技术。建筑设计人员必须掌握一定的建筑物理知识，第52页/共58页建筑物理环境课程，是建筑学专业学生的限选课；课程性质：

专业基础课授课方式：

教学、讨论结合教学实验和课程综合设计。学时数：

96学时；