第2章 建筑外環(huán)境

1、2 1雖然我們的研究對象以室內(nèi)環(huán)境為主，但由于室內(nèi)環(huán)境，尤其是熱濕環(huán)境受室外的影響非常大，所以有必要了解外環(huán)境。2 2第2章 建筑外環(huán)境地球運行基本知識建筑外環(huán)境與日照與日影計算室外設(shè)計中地質(zhì)環(huán)境水環(huán)境植被氣溫、濕度、風、降水等太陽輻射氣候環(huán)境特征氡的形成過程地熱2 318000902 4公轉(zhuǎn)軸（年公轉(zhuǎn)軸（年/轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)）1.53108 km1.47108 km 6633冬至：冬至：12月月22日日 90 (d=0)春分：春分：3月月21日日6633夏至：夏至：6月月21日日 d =2327 d =2327 90 (d =0)秋分：秋分：9月月22日日NNNNSSSS自轉(zhuǎn)軸（日自轉(zhuǎn)軸（日/轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)）

2、黃道面等分黃道面等分2424段，每段段，每段1515天，即為天，即為1 1個節(jié)氣，全年有個節(jié)氣，全年有2424個節(jié)氣個節(jié)氣地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)2 515-=ssLLHH：太陽在當?shù)卣蠒r為：太陽在當?shù)卣蠒r為1212點，點，地球自轉(zhuǎn)一周又回到正南時為一天。地球自轉(zhuǎn)一周又回到正南時為一天。：規(guī)定在一定經(jīng)度范圍內(nèi)使用一種標準時：規(guī)定在一定經(jīng)度范圍內(nèi)使用一種標準時間。如世界時間（本初子午線間。如世界時間（本初子午線/ /格林威治天文臺），北格林威治天文臺），北京時間（東京京時間（東京120/120/東東8 8時區(qū)）時區(qū)）標準時所處經(jīng)度標準時所處經(jīng)度 120120當?shù)亟?jīng)度當?shù)亟?jīng)度 1131

3、9 1212611319 12126 當?shù)靥枙r當?shù)靥枙r11:33 12:0611:33 12:06地區(qū)標準時地區(qū)標準時 12:0012:00廣州廣州 上海上海s計算某時刻日照時應(yīng)按標準時還是計算某時刻日照時應(yīng)按標準時還是真太陽時真太陽時？2 615-=+ssLLHHe赤緯的存在，使得地球白晝時間不同，赤緯的存在，使得地球白晝時間不同，式式2 22 2表表2 21 1式式2 21 1二十四節(jié)氣的由來二十四節(jié)氣的由來地球繞太陽為一偏心率很小的橢圓軌跡運行，這一偏心地球繞太陽為一偏心率很小的橢圓軌跡運行，這一偏心橢圓引起的實際太陽時與理論計算的差值，對每一節(jié)氣橢圓引起的實際太陽時與理論計算的差值

4、，對每一節(jié)氣則用平均時差，對于每日采用則用平均時差，對于每日采用e e，實際太陽時可采用：，實際太陽時可采用：s地球上存在某一天終日見不到太陽的地方嗎？地球上存在某一天終日見不到太陽的地方嗎？s冬至那天冬至那天, ,北緯北緯 以北的地區(qū)以北的地區(qū)終日見不到太陽終日見不到太陽66 332 7緯度緯度 赤緯赤緯d時角時角h太陽高度角太陽高度角太陽方位角太陽方位角A計算起點 赤道面春秋分正午地平面正南方向性北/南緯|2327|180|90|180|日出S日落N地平面正午時太陽高度角PN 北天極AWE2327太陽軌跡2327冬至春秋分夏至天頂半天球地軸地平圈2 81sin sin sincos cos

5、 cos (緯度、赤緯、時角）bjj=+=ddhf2sin sin sin cos(cos cos 緯度、赤緯、時角）bjbj-=hAfcossinhsincos dAb=2 9建筑環(huán)境工學(xué)FIG1-23單色輻射力單色輻射力波長（波長（ m）單色輻射力單色輻射力 m此比例逐年上升此比例逐年上升紫外線紫外線2 10地球：大頭針的針頭地球：大頭針的針頭籃球籃球太陽常數(shù)太陽常數(shù)I I0 0 ：. .垂直平面；垂直平面；. .大氣層外邊界；大氣層外邊界；. .單位輻射能單位輻射能進入大氣層后被反射和吸收，光譜進入大氣層后被反射和吸收，光譜成分有所改變，輻射強度有所改變。成分有所改變，輻射強度有所改變。

6、太陽高度角是重要影響因素。太陽高度角是重要影響因素。距離：籃球場的長度距離：籃球場的長度2 11I0INI1L=L/sinLI0正午和傍晚地面受照情況圖正午和傍晚地面受照情況圖No.42 12時刻時刻/h不同緯度受照情況不同緯度受照情況太陽輻射強度太陽輻射強度/W m-22 132 14波長波長 m紫外線的作用紫外線的作用0.25-0.295殺菌作用顯著殺菌作用顯著0.29-0.32合成維生素合成維生素D0.23-0.32過量時易患皮膚癌過量時易患皮膚癌臭氧層及其破壞的主要原因：臭氧層及其破壞的主要原因：未破壞時：臭氧層主要吸收未破壞時：臭氧層主要吸收0.32 m紫外線紫外線CFCs、Cl原子

7、等原子等 臭氧臭氧濃度濃度 反應(yīng)消耗反應(yīng)消耗O3 紅外線：紅外線：0.77-4 m范圍的紅外線（熱范圍的紅外線（熱效果強）是左右氣溫的主要原因。效果強）是左右氣溫的主要原因。紫外線進入地球表面2 15r 避免日照：避免日照：防止室內(nèi)過熱（炎熱地區(qū)的夏季），防止室內(nèi)過熱（炎熱地區(qū)的夏季），避免眩光和防止化學(xué)作用的建筑（展覽、閱讀、避免眩光和防止化學(xué)作用的建筑（展覽、閱讀、藥品管理）；藥品管理）；r 爭取日照：爭取日照：病房、幼兒活動室，住宅要求日照病房、幼兒活動室，住宅要求日照以得到良好的衛(wèi)生條件，使房間冬季能得到太以得到良好的衛(wèi)生條件，使房間冬季能得到太陽輻射以提高室溫；陽輻射以提高室溫；2

8、16太陽日出至太陽日落照射到建筑物窗口的時間，太陽日出至太陽日落照射到建筑物窗口的時間，一般采用冬至日或大寒日日照時間作為設(shè)計條件。一般采用冬至日或大寒日日照時間作為設(shè)計條件。一般住宅（每戶至少有一間）一般住宅（每戶至少有一間）大寒日大寒日2h2h幼兒園、療養(yǎng)院、中小學(xué)、老年人居住建筑等幼兒園、療養(yǎng)院、中小學(xué)、老年人居住建筑等冬至日冬至日2h2h與日照時間概念相同，但更接近于室內(nèi)日照與日照時間概念相同，但更接近于室內(nèi)日照實際情況一般應(yīng)滿足：實際情況一般應(yīng)滿足：0.40m0.40m2 2/ /人。人。實際日照時數(shù)實際日照時數(shù)與與可照時數(shù)可照時數(shù)與的之比。我國與的之比。我國各地全年的日照率大小排序

9、：西北、華北、東北為各地全年的日照率大小排序：西北、華北、東北為第一，華南及長江中下游居次，四川盆地、貴州東第一，華南及長江中下游居次，四川盆地、貴州東部和兩湖盆地最少。部和兩湖盆地最少。反映什么特性？到達地面反映什么特性？到達地面的太陽總輻射能的多少的太陽總輻射能的多少.哪個要求嚴？為什么？哪個要求嚴？為什么？冬至日嚴冬至日嚴,此日日照時間最少此日日照時間最少2 17p日照間距：日照間距：即：計算日即：計算日正午時前棟建筑的陰影：正午時前棟建筑的陰影：00ctg cos()DHAba=鬃-D D0 0:H:H0 0：一般：一般1:1.11:1.1與緯度與緯度及建筑等方位有關(guān)及建筑等方位有關(guān)日

10、照時間與日照面積均日照時間與日照面積均可通過上式計算?？赏ㄟ^上式計算。D D0 0aa墻面墻面法線法線A AmmS S a ab b b bb ba aS S后棟后棟前棟前棟D D0 0A A 后棟后棟前棟前棟aa墻面墻面法線法線mmH0日影概念：終日日影、永久日影日影概念：終日日影、永久日影遮擋：遮擋： 互遮擋、自遮擋互遮擋、自遮擋垂直面日影計算垂直面日影計算2 18衛(wèi)生要求冬季獲取日照夏季避免日照日射得熱日照日照日照時間日照面積遮陽計算建筑間距 計算方法日照間距防火間距采光間距交通間距太陽能利用2 192 20氣溫：氣溫： 距地面1.5m高處背陰處的空氣溫度垂直遞減率：垂直遞減率：平均為：

11、0.6/100m逆溫現(xiàn)象：逆溫現(xiàn)象： t(H2) t(H1), H2 H1最冷月最熱月月份1月、2月7月、8月年較差年較差最熱月平均氣溫 最冷月平均氣溫絕對濕度最小最大相對濕度最大（5月）最小（11月）海洋性氣候溫度溫度日較差日較差濕球溫度濕球溫度DTR: Diurnal temperature range2 21溫度溫度任何室外溫度變化都可以用多階諧波任何室外溫度變化都可以用多階諧波的組合表示：的組合表示：,01cos()tw tf=+-mwnnnntAA工程簡化計算：工程簡化計算：,max,()cos(15225)tt=+-ww pww ptttt夏季空調(diào)室外計算溫度夏季室外計算日平均溫度

12、2 2230N年較差年較差緯度緯度年較差年較差峰值延遲峰值延遲ATR: Annual Temperature Range2 232 242 25 2 262 27-101234567405060708090100110大氣壓力(kPa)海拔高度(km)北京北京太原太原拉薩拉薩昆明昆明瑪多瑪多蘭州蘭州格爾木格爾木2 28 赤道和兩極溫差造成赤道和兩極溫差造成 地方性地貌條件不同造成，如海陸風、地方性地貌條件不同造成，如海陸風、山谷風、庭院風、巷道風等山谷風、庭院風、巷道風等海陸間季節(jié)溫差造成，冬季大陸吹向海海陸間季節(jié)溫差造成，冬季大陸吹向海洋，夏季海洋吹向大陸洋，夏季海洋吹向大陸2 29某地的風

13、向頻率分布某地的風向頻率分布實線為全年，虛線為實線為全年，虛線為7 7月份月份某地一年的風速頻率分布某地一年的風速頻率分布 2 30 粗線：粗線： 全年全年 細實線：細實線： 冬季，冬季，122122月份月份 虛線：虛線： 夏季，夏季，6868月份月份風向頻率分布：風向頻率分布：實線為全年，實線為全年，虛線為虛線為7 7月份月份2 312 32風風級級自由海面浪自由海面浪高高(m)(m)風速風速(m/s(m/s) )( (距地距地10m)10m)風名風名風的目測標準風的目測標準一般一般最高最高0 01 12 23 34 45 56 67 79 91010111112120.10.10.20.2

14、0.60.61.01.02.02.03.03.04.04.07.07.09.09.011.511.514.014.0 0.10.10.30.31.01.01.51.52.52.54.04.05.55.510.010.012.512.516.0 16.0 0 00.20.20.30.31.51.51.61.63.33.33.43.45.45.45.55.57.97.98.08.010.710.710.810.813.813.813.913.917.117.120.820.824.424.424.524.528.428.428.528.532.632.632.732.7無風無風軟風軟風輕風輕風微風

15、微風和風和風勁風勁風強風強風疾風疾風烈風烈風狂風狂風暴風暴風颶風颶風縷煙直上，樹葉不動縷煙直上，樹葉不動縷煙一邊斜，有風的感覺縷煙一邊斜，有風的感覺樹葉沙沙作響，風感覺顯著樹葉沙沙作響，風感覺顯著樹葉幾枝微動不息樹葉幾枝微動不息樹葉、細枝動搖樹葉、細枝動搖大枝擺動大枝擺動粗枝搖擺，電線呼呼作響粗枝搖擺，電線呼呼作響樹桿搖擺，大枝彎曲，迎風步艱樹桿搖擺，大枝彎曲，迎風步艱大樹折斷，輕物移動大樹折斷，輕物移動拔樹拔樹有重大損毀有重大損毀風后破壞嚴重，一片荒涼風后破壞嚴重，一片荒涼No.52 3300()nhhVVh=2 34指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未

16、經(jīng)蒸發(fā)或滲透流失而積累在水平面上的未經(jīng)蒸發(fā)或滲透流失而積累在水平面上的水層厚水層厚度度，以，以mmmm為單位。為單位。指一次降水過程從開始到結(jié)束的指一次降水過程從開始到結(jié)束的持續(xù)持續(xù)時間時間，用，用h h，minmin來表示。來表示。指單位時間內(nèi)的降水量。降水量的多指單位時間內(nèi)的降水量。降水量的多少是用少是用雨量筒雨量筒和和雨量計雨量計測定的。降水強度的等級測定的。降水強度的等級，以，以2424小時的總量小時的總量（mmmm）來劃分：小雨）來劃分：小雨1010；中雨；中雨10102525；大雨；大雨25255050；暴雨；暴雨5050100100。 2 35我國降水量大體由我國降水量大體由。因

17、受季風的影。因受季風的影響，雨量都集中在夏季，變化率很大，強度可觀。響，雨量都集中在夏季，變化率很大，強度可觀。年雨量變化也很大。年雨量變化也很大。北京最大年雨量近北京最大年雨量近110cm，最小年雨量不足，最小年雨量不足20cm。華南地區(qū)季風降水從華南地區(qū)季風降水從5月到月到10月，長江流域月，長江流域6-9月，月，梅雨是長江流域夏初氣候上的一個特殊現(xiàn)象，其特梅雨是長江流域夏初氣候上的一個特殊現(xiàn)象，其特征是雨量緩而范圍廣，延續(xù)時間長，雨期征是雨量緩而范圍廣，延續(xù)時間長，雨期20-25天左天左右。珠江口和臺灣南部右。珠江口和臺灣南部7、8月多暴雨，一般出現(xiàn)范月多暴雨，一般出現(xiàn)范圍小，持續(xù)時間短

18、。圍小，持續(xù)時間短。2 362 372 38不同下墊面的反射和吸收比不同下墊面的反射和吸收比不同下墊面的地表面溫度不同下墊面的地表面溫度下墊面對氣溫的影響下墊面對氣溫的影響磚石地面磚石地面草地草地裸露的土地裸露的土地蒸發(fā)漫反射反射反射漫反射蒸發(fā)漫反射反射2 39 由于自然對流的作用，在地面以上一定高由于自然對流的作用，在地面以上一定高度內(nèi)形成了一個溫度隨高度上升的穩(wěn)定的度內(nèi)形成了一個溫度隨高度上升的穩(wěn)定的“逆溫層逆溫層”，使污染物處于低溫區(qū)域，妨，使污染物處于低溫區(qū)域，妨礙了污染物向上部的擴散，加劇了城市的礙了污染物向上部的擴散，加劇了城市的污染程度。污染程度?！澳鏈貙幽鏈貙印钡挠绊懛秶c熱島

19、的影響范圍與熱島強度有關(guān)，在大城市可達強度有關(guān)，在大城市可達500m500m高，小城市高，小城市約為約為50m50m。2 40罩蓋作用罩蓋作用逆溫現(xiàn)象逆溫現(xiàn)象霧多霧多蒸發(fā)蒸發(fā)風玫瑰圖只能參照風玫瑰圖只能參照雨水雨水地面干燥地面干燥刺激作用眼睛刺激作用眼睛紅腫喉嚨疼痛紅腫喉嚨疼痛淺藍色煙霧淺藍色煙霧“光化學(xué)污光化學(xué)污染染”NONOX X+CH+CHX X+O+O2 2+ + OO3 3紫外線到達地面紫外線到達地面NONOX X+H+H2 2O+OO+O3 3+CFC+CFC+OO2 2、O O3 3皮癌患者皮癌患者臭氧層破壞臭氧層破壞50500m向大氣2 412 422 432 441983年年

20、1月月2627日日1982年年7月月2 452 46湖泊湖泊 森林森林 農(nóng)田農(nóng)田 住宅區(qū)住宅區(qū) 停車場及商業(yè)區(qū)停車場及商業(yè)區(qū)27.3 27.5 30.832.236.0不同下墊面風速與地表溫度（氣溫不同下墊面風速與地表溫度（氣溫29-30時）時）2 472 48空氣污染指數(shù)與空氣質(zhì)量級別空氣污染指數(shù)與空氣質(zhì)量級別空氣污染指數(shù)(API)空氣質(zhì)量級別空氣質(zhì)量狀況對健康的影響對應(yīng)空氣質(zhì)量的適用范圍050可正?；顒幼匀槐Ｗo區(qū)、風景名勝區(qū)和其它需要特殊保護的地區(qū)51100可正?；顒映擎?zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)1011501長期接觸，易感人群出現(xiàn)癥狀特定工業(yè)區(qū)1

21、512002長期接觸，健康人群出現(xiàn)癥狀2012501一定時間接觸后，健康人群出現(xiàn)癥狀2513002一定時間接觸后，心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇 300健康人明顯強烈癥狀，提前出現(xiàn)某些疾病2 49v總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物TSP （或可吸入顆粒物（或可吸入顆粒物PM10）v氮氧化合物氮氧化合物NOX （或二氧化氮（或二氧化氮NO2）v二氧化硫二氧化硫SO2常規(guī)監(jiān)測的空氣污染物的濃度單一的概念性數(shù)值形式空氣質(zhì)量狀況與空氣污染的程度簡化分級123Max(,)，=APIAPI APIAPI按按API1表表2-14API3濃濃度度表2-13空氣質(zhì)量、健康影響程度、適應(yīng)場所空氣質(zhì)量、健康影響程度、適應(yīng)場所

22、評價結(jié)論評價結(jié)論2 50人體舒適度指數(shù)人體舒適度指數(shù)等級與人體感受及其舒適度的關(guān)系等級與人體感受及其舒適度的關(guān)系11級劃分等級1級2級3級4級5級6級7級8級9級10級 11級9級劃分等級1級2級3級4級5級6級7級8級9級-4級-3級 -2級 -1級0級1級2級3級4級人體感受 極冷 寒冷 較冷 清涼 偏涼舒適 偏暖 悶熱 炎熱 暑熱 酷熱舒適感很不不大部分人不少部分人不大部分人大部分人少部分人不大部分人不不很不2 51紫外線指數(shù)（等級）紫外線指數(shù)（等級）對人體的可能影響對人體的可能影響紫外線等級1級2級3級4級5級紫外線指數(shù)0，1，23，45，67，8，910紫外線照射強度最弱弱中等強極強

23、對人體的影響安全正常注意較強有害災(zāi)害性天氣：災(zāi)害性天氣：高溫預(yù)警：高溫預(yù)警：tmax37tmax402 52我國和地球同緯度地區(qū)我國和地球同緯度地區(qū)平均氣溫平均氣溫比較表（單位：比較表（單位：）； 2 53 西沙西沙16，黑龍江愛輝，黑龍江愛輝50；經(jīng)度：佳木斯；經(jīng)度：佳木斯130，咯什，咯什76，氣候各異。，氣候各異。2 54我國緯度、海陸、高差、地形等相差大我國緯度、海陸、高差、地形等相差大不同氣候條件，房屋建筑要求也不相同。不同氣候條件，房屋建筑要求也不相同。2 55累年日平均溫度累年日平均溫度5和和25的天數(shù)的天數(shù)年降水量、累年日平年降水量、累年日平均溫度均溫度5和和25的天數(shù)、的天數(shù)、2 56夏熱冬冷區(qū)夏熱冬冷區(qū)溫和地區(qū)溫和地區(qū)寒冷地區(qū)寒冷地區(qū)嚴寒地區(qū)嚴寒地區(qū)嚴寒地區(qū)嚴寒地區(qū)嚴寒地區(qū)嚴寒地區(qū)寒冷地區(qū)寒冷地區(qū)寒冷地區(qū)寒冷地區(qū)2 57I區(qū)區(qū)II區(qū)區(qū)III區(qū)區(qū)V區(qū)區(qū)2 58區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)上海上海北京北京張家口張家口西寧西寧烏魯木齊烏魯木齊廣州廣州?？诤？诔啥汲啥忌蜿柹蜿柎筮B大連蘭州蘭州南寧南寧福州福州昆明昆明貴陽貴陽2 592 602 612 622 632 6