建筑與氣候的關(guān)系課件

1、氣候與建筑生態(tài)民居Lecture 22 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系 Lecture 2 氣候與建筑2.1 建筑與氣候的關(guān)系2.2 氣候分區(qū)與建筑的適應(yīng)性2.3 建筑對微氣候的影響2.4 建筑類型及特點(diǎn)氣候的定義：地球上某一地區(qū)多年時(shí)段大氣的一般狀態(tài)，是該時(shí)段各種天氣過程的綜合表現(xiàn)，包括該地區(qū)多年的天氣平均狀態(tài)和極端狀態(tài)。氣候要素：氣溫、濕度、太陽輻射和風(fēng)太陽輻射為短波輻射。地面和大氣輻射為長波輻射。太陽輻射測量：直射輻射和散射輻射。2.1 建筑與氣候的關(guān)系短波輻射、長波輻射4太陽向地球放射的輻射屬于短波輻射。地球受熱后，溫度增高，轉(zhuǎn)而將能量向天空作出的輻射稱為長波輻射。2.1 建筑與氣候

2、的關(guān)系6 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.1 建筑與氣候的關(guān)系人類對建筑與氣候的關(guān)系的理解可以歸納為“防”與“用”；如何正確的利用自然氣候條件，并保證建筑設(shè)計(jì)既安全、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，又有合理的布局，是研究建筑與氣候關(guān)系的主要目的；建筑對不利氣候的“防”是建筑的基本功能；建筑對自然氣候資源的充分利用則體現(xiàn)了建筑的進(jìn)化。7 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系建筑的起源、目的、設(shè)計(jì)的過程建筑的起源建筑的產(chǎn)生是從對不利氣候的“防”開始的洞穴樹屋建筑建筑的目的（ G勃羅德彭特）提供舒適的環(huán)境，可以根據(jù)需要來調(diào)節(jié)其溫度、濕度、照明和其他條件；避免有害的外在干擾及保護(hù)一些特殊活動；提供以激發(fā)人們情感、想象、宗

3、教等方面的象征符號。建筑設(shè)計(jì)的過程（ V奧戈雅 ）氣候生物（舒適）技術(shù)建筑的過程 2.1 建筑與氣候的關(guān)系建筑設(shè)計(jì)的過程（ V奧戈雅 ）氣候生物（舒適）技術(shù)建筑的過程 (1) 調(diào)研設(shè)計(jì)地段的各種氣候數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、日照強(qiáng)度、風(fēng)向風(fēng)速等構(gòu)成地域氣候的要素。 (2) 評價(jià)各種氣候要素對人體舒適感的影響。 (3) 采取技術(shù)手段解決氣候與人體舒適要求之間的矛盾，如建筑日照及其陰影范圍評價(jià)，如何引導(dǎo)氣流、保持室內(nèi)熱量等。 (4) 結(jié)合特定的地段，區(qū)分各種氣候要素的重要程度，采取相應(yīng)的技術(shù)手段尋求最佳設(shè)計(jì)方案。 2.1 建筑與氣候的關(guān)系9 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系氣候、建筑、設(shè)備的關(guān)系2.1

4、建筑與氣候的關(guān)系10 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系不同氣候類型下建筑技術(shù)的可用性冰層凍土丘陵大陸性溫帶地中海式亞熱帶熱帶熱帶草原溫帶草原沙漠被動式設(shè)計(jì)策略主動式設(shè)計(jì)策略自然通風(fēng)00146677777機(jī)械通風(fēng)55333456666夜間通風(fēng)01235677777空調(diào)制冷00011355556蒸發(fā)冷卻00012322567水源熱泵00043566777大型建筑蓄熱34465622356小型建筑蓄熱33223355644機(jī)械供暖77776400241太陽能采暖23667600230地?zé)岵膳?7766500030太陽能光伏熱水66655400120絕熱/氣密性77776500134遮陽0134566

5、6677人工照明66444333222自然采光666666555442.1 建筑與氣候的關(guān)系0代表不重要，7代表很重要，中間依次遞增。11 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系Lecture 2 氣候與建筑 2.1 建筑與氣候的關(guān)系2.2 氣候分區(qū)與建筑的適應(yīng)性2.3 建筑對微氣候的影響2.4 建筑類型及特點(diǎn)12 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.2.1 世界氣候類型分布圖2.2 氣候分區(qū)與建筑的適應(yīng)性13 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系太陽輻射 總輻射空氣溫度 最高平均最低相對濕度 上午9點(diǎn)下午3點(diǎn)長沙 北京 烏魯木齊 溫帶季風(fēng)性氣候 亞熱帶季風(fēng)性氣候 溫帶大陸性氣候 14 跨學(xué)科的可持續(xù)建

6、筑課程與教育體系(1) 溫帶季風(fēng)氣候季風(fēng)是一種盛行風(fēng)向隨季節(jié)發(fā)生明顯變化的風(fēng)。出現(xiàn)在北緯3555左右的亞歐大陸東岸，包括我國華北和東北、朝鮮的大部、日本的北部以及俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的一部分。冬季這里受來自高緯內(nèi)陸偏北風(fēng)的影響，盛行極地大陸氣團(tuán)，寒冷干燥；夏季受極地海洋氣團(tuán)或熱帶海洋氣團(tuán)影響，盛行東和東南風(fēng)，暖熱多雨，雨熱同季；年降水量1，000毫米左右，約有三分之二集中于夏季（夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥）；全年四季分明，天氣多變，隨著緯度的增高，冬、夏氣溫變幅相應(yīng)增大，而降水逐漸減少。2.2.1 世界氣候類型15 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(2) 亞熱帶季風(fēng)氣候分布在北緯2535亞熱帶大陸東

7、岸，它是熱帶海洋氣團(tuán)和極地大陸氣團(tuán)交替控制和互相角逐的地帶。主要分布在中國東部秦嶺淮河以南、熱帶季風(fēng)氣候型以北的地帶，以及日本南部和朝鮮半島南部等地。冬季不冷，1月平均溫普遍在0以上；夏季較熱，7月平均溫一般為25左右；冬夏風(fēng)向有明顯變化，年降水量一般在1000毫米以上，主要集中在春、夏季，冬季較少。2.2.1 世界氣候類型16 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(3) 溫帶大陸性氣候主要分布在南、北緯4060亞歐大陸和北美大陸內(nèi)陸地區(qū)和南美南部。由于遠(yuǎn)離海洋，濕潤氣候難以到達(dá)，因而干燥少雨，氣候呈極端大陸性，氣溫年、月較差為各氣候類型之最。而且，越趨向大陸中心，就越干旱，氣溫的年、日較差也越大

8、，植被也由森林過渡到草原、荒漠；終年受大陸氣團(tuán)控制，干旱少雨。冬季嚴(yán)寒，夏季炎熱，氣候變化大。年降雨300mm。2.2.1 世界氣候類型17 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.2.2 全球氣候分區(qū)英國學(xué)者斯歐克萊在建筑環(huán)境科學(xué)手冊中根據(jù)空氣溫度、濕度和太陽輻射等因素，將地球上的地域大致分為四種不同的氣候類型區(qū)：干熱氣候區(qū)、濕熱氣候區(qū)、溫和氣候區(qū)和寒冷氣候區(qū)。盡管這種分法比較粗略，但在研究城市、建筑與氣候關(guān)系通常采用這種分類法。 18 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(1) 干熱氣候區(qū)干熱地區(qū)大約在赤道南北15-30之間的亞熱帶緯度范圍內(nèi)，包括亞洲的中部和西部地區(qū)、中東、非洲、美洲北部和南部以

9、及澳大利亞中部和西北部地區(qū)。我國新疆吐魯番盆地一帶，以及川西攀枝花地區(qū)、川東長江谷地、云南元江谷地以及海南島西部的部分地區(qū)也屬于這一氣候區(qū)。氣候特點(diǎn)：干旱、高鹽堿化夏季大面積高溫和強(qiáng)烈的太陽輻射，晝夜溫差大2.2.2 全球氣候分區(qū)19 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(1) 干熱氣候區(qū)特點(diǎn)：厚重墻體開小窗減小通風(fēng)平屋頂聯(lián)排成片、互相遮陽吐魯番民居2.2.2 全球氣候分區(qū)20 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(2) 濕熱氣候區(qū)主要包括兩種氣候類型：一類是夏季濕熱，但有短暫寒冬的次濕熱氣候區(qū)（包括我國南方地區(qū)、長江流域局部地區(qū)）；另一類是典型的赤道氣候類型區(qū)（沿赤道兩側(cè)的狹長區(qū)域，緯度015之間）

10、和熱帶海洋氣候區(qū)（南非、澳大利亞的東北部）。氣候特點(diǎn)：年平均溫度較高，濕度較高且相對穩(wěn)定夏季高溫，潮濕，晝夜溫差小2.2.2 全球氣候分區(qū)21 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(2) 濕熱氣候區(qū)特點(diǎn)：輕型木結(jié)構(gòu)開大窗加強(qiáng)通風(fēng)挑檐遮陽遮雨坡屋面建筑間距盡量大湘西土家族吊腳樓2.2.2 全球氣候分區(qū)22 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(3) 寒冷氣候區(qū)夏天涼爽舒適，冬天（11月3月）平均溫度低于0的地區(qū)，主要分布在高緯度區(qū)域(緯度40以上)。分布在冰島、格陵蘭島、瑞士、俄羅斯、加拿大、美國、中國以及阿富汗、伊朗等北半球高緯度區(qū)域。氣候特點(diǎn)：夏季涼爽舒適冬季（11月3月）平均溫度低于02.2.2

11、全球氣候分區(qū)23 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系(3) 寒冷氣候區(qū)特點(diǎn)：墻體熱阻大開小窗緊湊連片陜北民居2.2.2 全球氣候分區(qū)24 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系建筑同時(shí)也因資源與生活習(xí)慣的不同而各具特色2.2.2 全球氣候分區(qū)25 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系湖南省岳陽市張古英村傳統(tǒng)民居 2.2.2 全球氣候分區(qū)26 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.2.3 傳統(tǒng)民居建筑的適應(yīng)性傳統(tǒng)民居建筑總是在當(dāng)?shù)貧夂?、資源、生活習(xí)慣等條件下經(jīng)歷數(shù)萬年演變發(fā)展而來的；熱濕環(huán)境、光環(huán)境、衛(wèi)生舒適要求中，傳統(tǒng)民居一般重視熱濕環(huán)境的改善，光環(huán)境、衛(wèi)生舒適等放在第二位；傳統(tǒng)民居中有很多可以借鑒的建筑技

12、術(shù)，可供現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行參考。27 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系重點(diǎn)保溫 保溫兼顧隔熱 隔熱兼顧保溫 重點(diǎn)隔熱 部分地區(qū)保溫一般不考慮隔熱 2.2.3 傳統(tǒng)民居建筑的適應(yīng)性28 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系 Lecture 2 氣候與建筑2.1 建筑與氣候的關(guān)系2.2 氣候分區(qū)與建筑的適應(yīng)性2.3 建筑對微氣候的影響2.4 建筑類型及特點(diǎn)29 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系城市氣候是指在大氣候或區(qū)域氣候的背景條件下，由于城市化的影響而形成的一種局地氣候或小氣候。建筑為什么會影響到微氣候？ 城市？ 密集？ 人口？2.3 建筑對微氣候的影響ChangiJurong Industrial

13、AreaNature ReserveCBD30 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系 2.3.1 城市與郊區(qū)氣候特征比較要素與郊區(qū)比較要素與郊區(qū)比較大氣中污染物質(zhì)凝結(jié)核微粒氣體混合物多10 倍多10 倍多5-25 倍溫度年平均冬季最低溫夏季最高溫高0.5-3 oC高1-2 oC高1-3 oC輻射水平面上總輻射紫外輻射冬季夏季日照時(shí)數(shù)少0-20 %少30 %少5 %少5-15 %相對濕度年平均冬季夏季小 6 %小 2 %小 8 %2.3 建筑對微氣候的影響31 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.3.1城市與郊區(qū)氣候特征比較要素與郊區(qū)比較要素與郊區(qū)比較云量云量霧：冬季 夏季多5-10 %多100 %

14、多30 %風(fēng)速年平均極大陣風(fēng)無風(fēng)日數(shù)高0.5-3 oC高1-2 oC高1-3 oC降水降水總量5mm 雨量日數(shù)降雪量：市中心區(qū) 市下風(fēng)方向雷暴多5-15%多10%少5-10%多10-15%多10-15%2.3 建筑對微氣候的影響第二章 建筑外環(huán)境2.3.2 城市熱島 (UHI)城市熱島效應(yīng)(Urban Heat Island Effect)指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。331級 （2oC以下） 2級 （2-4oC) 3級 （4-6oC） 4級 （6-8oC）5級 （8oC以上）武漢市2005年熱島強(qiáng)度等級分布熱島強(qiáng)度:熱島中心氣溫減去同時(shí)間同高度(距地1.5m高處)附近遠(yuǎn)郊的氣溫的差值

15、。(單位:oC)城市熱島的成因自然條件 市內(nèi)風(fēng)速、對天空長波輻射：建筑布局對天空角系數(shù) (SVF, Sky View Factor)和風(fēng)場影響 云量：市區(qū)內(nèi)云量大于郊區(qū) 太陽輻射：市內(nèi)大氣透明度低 下墊面的吸收和反射特性、蓄熱特性：地面材料、植被、水體的設(shè)置人為影響(人為熱) 交通、家用電器、炊事產(chǎn)熱 空調(diào)采暖產(chǎn)熱34城市熱島的成因2.3.2 城市熱島 (UHI)35 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系城市熱島效應(yīng)的成因2.3.2 城市熱島 (UHI)城市下墊面（大氣底部與地表的接觸面）特性的影響城市里的自然下墊面減少人工熱源的影響城市大氣污染36Sky View Factor (SVF)2.3

16、.2 城市熱島 (UHI)城市熱島的成因:下墊面的影響372.3.2 城市熱島 (UHI)城市熱島計(jì)算與模擬382.3.2 城市熱島 (UHI)城市熱島數(shù)值模擬39水體面積對空氣溫度的影響2.3.2 城市熱島 (UHI)40 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.3.3 城市風(fēng)環(huán)境迎風(fēng)面漩渦 建筑物尾流 穿堂風(fēng) 迎風(fēng)面漩渦：當(dāng)風(fēng)遇到高層建筑時(shí)， 部分氣流會由建筑物上方與兩側(cè)加速繞過去，部分氣流沿建筑物的迎風(fēng)面向下切，在建筑物的前方形成渦旋。建筑物尾流：擋風(fēng)遇到建筑時(shí),會在建筑物的背風(fēng)面形成一流場紊亂的尾流區(qū)。穿堂風(fēng)：建筑物迎風(fēng)面與背風(fēng)面之間有氣壓差，以致當(dāng)有前后貫通的通道或開口打開時(shí)，大樓內(nèi)的通

17、道會形成氣流的快速流動。41 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.3.3 城市風(fēng)環(huán)境邊角強(qiáng)風(fēng) 增速效應(yīng) 邊角強(qiáng)風(fēng)：當(dāng)氣流要由建筑物兩側(cè)繞過去，流體會有加速的現(xiàn)象，同時(shí)在邊角處，會產(chǎn)生渦漩分流現(xiàn)象，造成建筑物邊角兩側(cè)有較強(qiáng)的風(fēng)速。增速效應(yīng)：當(dāng)風(fēng)由空曠區(qū)域吹進(jìn)狹窄的街道時(shí)，由于流通面積減小，氣流會有加速的現(xiàn)象，形成高風(fēng)速的現(xiàn)象。42 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系建筑密度與平均風(fēng)速比的關(guān)系2.3.3 城市風(fēng)環(huán)境43 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系城市風(fēng)環(huán)境策略風(fēng)力過弱夏季就感到悶熱，相反風(fēng)力過強(qiáng)則身體就感覺到不適或者感到有危險(xiǎn)；因此對于建筑風(fēng)環(huán)境來說重要的是要保證既不強(qiáng)也不弱的適度的清風(fēng)；在小

18、區(qū)規(guī)劃時(shí)，重要的是把夏季風(fēng)力弱的地區(qū)的低層住宅區(qū)用地控制在較低的總建筑占地率上；中高層集合住宅區(qū)用地雖然對整個(gè)地區(qū)的通風(fēng)有利，但對于冬季風(fēng)力強(qiáng)的地區(qū)需要采取提高總建筑占地率或者防風(fēng)對策等。2.3.3 城市風(fēng)環(huán)境44 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系Lecture 2 氣候與建筑2.1 建筑與氣候的關(guān)系2.2 氣候分區(qū)與建筑的適應(yīng)性2.3 建筑對微氣候的影響2.4 建筑類型及特點(diǎn)45 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系2.4 建筑的分類建筑民用建筑工業(yè)建筑居住建筑公共建筑46 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系居住建筑住宅類建筑：住宅、公寓、老年人住宅、底商住宅等宿舍類建筑：單身宿舍或公寓、學(xué)生宿舍或公寓等公共建筑教育建筑 辦公建筑 科研建筑 文化建筑商業(yè)建筑 體育建筑 醫(yī)療建筑 交通建筑司法建筑 紀(jì)念建筑 園林建筑 綜合建筑2.4 建筑的分類47 跨學(xué)科的可持續(xù)建筑課程與教育體系不同建筑