第1章11建筑與氣候1

11三月2024第1章11建筑與氣候1第1章建筑熱環(huán)境基本知識礦物燃料室內氣候條件室外氣候

人?建筑?氣候——基于人的考慮

圍護結構工程設備人室內熱環(huán)境平衡系統(tǒng)室外能源環(huán)境系統(tǒng)調節(jié)系統(tǒng)

1.1建筑與氣候

人與室內熱環(huán)境人體熱舒適影響人體熱舒適的因素室內熱環(huán)境的綜合評價

建筑與氣候影響室內熱環(huán)境的氣候條件結合氣候設計的建筑策略室內熱環(huán)境P25

一、人體熱舒適Δ生存——人對環(huán)境有適應性生理反應（局限性）。Δ熱舒適——將人從熱難受中解脫出來，建筑需要為人提供舒適?！吧妗迸c“熱舒適”人與室內熱環(huán)境

一、人體熱舒適

1、人體熱平衡為保持恒溫狀態(tài)，人體須不斷與外界環(huán)境進行熱交換。熱平衡

一、人體熱舒適

（1）人體新陳代謝產熱量（qm）——正值

主要取決于人體的活動量或生產勞動的強度。

成年人平均產熱量

一、人體熱舒適

（2）對流換熱量（qc）

——與人體皮膚溫度tsk、環(huán)境空氣溫度ti及氣流速度v有關。當：tsk>ti時，人體散熱；tsk<ti時，人體得熱。

氣流速度v越大，換熱率越高。

一、人體熱舒適

（3）輻射換熱量（qr）

——取決于人體表面平均溫度tsk和室內各表面平均輻射溫度tr。當：tsk>tr時，人體散熱；tsk<tr時，人體得熱。

一、人體熱舒適

（4）蒸發(fā)散熱量（qw）——負值主要取決于氣流速度v和空氣濕度φ。若v增加，則蒸發(fā)換熱量增加，反之則減少；若φ增加，則蒸發(fā)換熱量減少，反之則增加。

一、人體熱舒適

當?q=0時，人體達到熱平衡，即：思考：當?q=0，即人體達到熱平衡時，就一定會感到熱舒適嗎？

一、人體熱舒適回答：不對。公式中各項可在較大范圍內變動，可能有許多不同組合，都可使?q=0，但并不是所有熱平衡都舒適。如大汗淋漓下的熱平衡，蒸發(fā)換熱量太大，超出人體生理調節(jié)機能?！摵蔁崞胶庵挥心欠N使人體按正常比例散熱的熱平衡才是舒適的。——正常熱平衡

一、人體熱舒適熱舒適

2、人體熱舒適條件（1）?q=0時，即人體處于熱平衡狀態(tài)。（2）人體按正常比例散熱：對流換熱占總散熱量的25%~30%；輻射換熱占總散熱量的45%~50%；蒸發(fā)散熱量占25%~30%。

二、影響人體熱舒適的環(huán)境因素

（一）環(huán)境因素：

室內熱環(huán)境（室內氣候）的四個參數：

室內空氣溫度室內空氣濕度

室內風速室內壁面平均輻射溫度

環(huán)境物理因素

二、影響人體熱舒適的環(huán)境因素環(huán)境物理因素

1、室內空氣溫度——直接影響人體對流換熱。室內最適宜溫度：20℃~24℃。規(guī)定：冬季一般在16~22℃，夏季為24~28℃。建筑設計者的任務——通過改善圍護結構的傳熱特性，使室內實際溫度達到室內計算溫度。

二、影響人體熱舒適的環(huán)境因素環(huán)境物理因素

2、室內空氣濕度——直接影響人體的蒸發(fā)散熱。

最適宜的相對濕度應為50~60%。當濕度過低（低于20%）時，則人會感到干燥、呼吸器官不適；當濕度過高（高于70%）時，則汗液不易蒸發(fā)，形成悶熱感，令人不舒適。

二、影響人體熱舒適的環(huán)境因素環(huán)境物理因素

3、室內風速——影響對流換熱和蒸發(fā)換熱，也影響室內空氣更新。一般舒適的氣流速度為0.1~0.3m/s。但在夏季利用自然通風降溫的房間，風速在0.3~1m/s之間令人感到愉快。當氣流速度大于1.5m/s時，多數人認為風速太大，不舒適。

二、影響人體熱舒適的環(huán)境因素環(huán)境物理因素

4、室內表面平均輻射溫度

——影響人的輻射換熱量。高溫物體會對人體產生“熱”輻射，低溫物體則會對人產生“冷”輻射?！皇孢m二、影響人體熱舒適的因素

（二）人體因素：主要有：

人體新陳代謝產熱率人體衣著狀況——衣服熱阻人體因素二、影響人體熱舒適的因素討論人體在室內感到寒冷，通常由哪幾個原因造成？

（1）周圍空氣溫度低，人體表面對流散熱量過多；（2）室內各表面溫度低，對人體造成過多冷輻射；

（3）周圍空氣濕度低，人體表面水份蒸發(fā)量大；對策對策對策向室內供暖,提高室溫。提高圍護結構保溫性能。提高圍護結構保溫性能，從而能夠提高室內表面溫度。提高濕度，減少人體表面蒸發(fā)。

二、影響人體熱舒適的因素討論人體在室內感到炎熱，通常由哪幾個原因造成？

（1）周圍空氣溫度高，人體表面對流得熱量過多；（2）室內各表面溫度高，對人體造成過多熱輻射；

（3）周圍空氣濕度高，人體表面水份蒸發(fā)量??；對策對策對策向室內供冷，降低室溫。加強（夜間）自然通風。加強圍護結構隔熱性能，可降低室內表面溫度。降低濕度。

三、室內熱環(huán)境綜合評價四個物理環(huán)境因素是互不相同，密切相關，一種綜合效果。

改變其中的一個因素可補償其他因素的不足。如室內空氣溫度低而平均輻射溫度高，室內空氣溫度高而平均輻射溫度低的房間就可以有同樣的熱感覺。任何單項因素都不足說明人體對熱環(huán)境的反應。——希望用單一參數描述，以綜合同時起作用的全部因素。為什么要對室內熱環(huán)境進行綜合評價？

一般有五種綜合評價方法：作用溫度

（OperativeTemperature）OT

有效溫度（EffectiveTemperature）ET熱應力指標（HeatStressIndex）HSI預測平均熱感覺指標（PredictedMeanVote）PMV熱感覺投票（ThermalSensationVotes）TSV

三、室內熱環(huán)境綜合評價評價方法

三、室內熱環(huán)境綜合評價20世紀80年代初，國際標準化組（ISO）認可的相對全面的熱舒適指標，丹麥范格爾綜合近千人在不同熱環(huán)境下的熱感覺試驗結果，并以人體熱平衡方程為基礎所得出的函數。PMV等級指標系統(tǒng)按人的熱感覺，建立起七級PMV指標系統(tǒng)，得出在每一特定值上感到不滿意人數的百分比，即預測不滿意百分比（PredictedpercentageDissatisfied，簡寫為PPD），并繪出了PMV-PPD曲線。三、室內熱環(huán)境綜合評價PMV

ISO組織規(guī)定：PMV值在-0.5~+0.5范圍內為室內熱舒適指標，即PPD≦10%。我國一般認為-1~+1間可視為熱舒適環(huán)境。

三、室內熱環(huán)境綜合評價第1章建筑熱環(huán)境基本知識

人與室內熱環(huán)境人體熱舒適影響人體熱舒適的因素室內熱環(huán)境的綜合評價

建筑與氣候影響室內熱環(huán)境的氣候條件結合氣候設計的建筑策略室外熱環(huán)境P20

建筑與氣候綜述

“如果我們想把房子正確地設計好，就得從觀察建造地點的特點和氣候開始，一種是房子看起來適合埃及，另一種適合于西班牙……再另外一種適合羅馬……很顯然不同房子的設計應該適應各種不同的氣候。”——維特魯維建筑師，公元前1世紀

一、影響建筑室內熱環(huán)境的氣候條件

（一）外部氣候條件與建筑關系密切的氣候參數：太陽輻射、空氣溫度、空氣濕度、風向和風速、凝結和降水。（一）外部氣候條件太陽輻射來自太陽的電磁波輻射，決定地表空氣的溫度變化，并主導地球上所有的氣候現象。太陽輻射既造成夏季室溫過高，又是冬季提高室溫的天然能源。太陽輻射與建筑的相互作用：透過和吸收。

（一）外部氣候條件太陽輻射太陽輻射的方向性建筑各朝向表面的日輻射照度隨季節(jié)的變化規(guī)律各不相同。

北緯40℃地區(qū)太陽輻射的方向性（一）外部氣候條件空氣溫度形成——取決于地球表面溫度，地表與空氣的熱交換是影響空氣溫度的基本途徑。觀測

室外氣溫通常指距地面1.5m高、背陰處的空氣溫度。因此，測量空氣溫度須避免太陽輻射的因素。

（一）外部氣候條件空氣濕度相對濕度年變化相對濕度日變化（一）外部氣候條件風風向與風速風向與風速是描述風特征的兩個要素。風玫瑰圖是表示一定時間內各個方向刮風次數的統(tǒng)計圖。某地的風向頻率分布實線為全年，虛線為7月份某地一年的風速頻率分布（二）城市氣候

城市規(guī)劃時，不但要考慮大范圍的地理和氣候特點，而且還要考慮由于城市用地的自然條件改變而形成的城市氣候。由于城市市區(qū)與郊區(qū)的氣候存在差異，有必要將城市市區(qū)從一個大范圍中分離出來，單獨考慮其不同于周圍地區(qū)的城市微氣候特征。

提出P138

（二）城市氣候

定義：

Δ城市氣候：區(qū)域氣候背景下，經過城市化后，人口高度密集，在城市特殊下墊面和城市氣候活動的影響下，改變該地區(qū)原有的區(qū)域氣候狀況，形成一種與城市周圍不同的局地氣侯。

Δ下墊面：直接與大氣下表面接觸的地表層。定義及形成原因

（二）城市氣候

原因：

Δ特殊下墊面：城市建筑物、瀝青和水泥路面等代替以植被為主的自然下墊面，使城市下墊面性質發(fā)生變化。

Δ人為熱：大量能源輸入城市以供生產生活消費，城市擁有大量人為熱。

Δ空氣污染：城市工業(yè)與民用的大量煙塵、廢氣排入大氣，改變城市大氣成分。

定義及形成原因（1）大氣透明度小，削弱了太陽輻射；——大氣污染（2）氣溫較高，形成“熱島效應”；建筑物與人口密集的大城市，由于地面覆蓋物吸收的輻射熱多，發(fā)熱體也多，市區(qū)中心的溫度高于郊區(qū)；（3）風速小，風向隨地而異；（4）蒸發(fā)減弱，濕度變小；（5）霧多，能見度差。——由于城區(qū)大氣污染程度高于郊區(qū)，空氣中有豐富凝結核。特征●避免或減弱熱島現象的措施：▲在城市中增加水面設置、擴大綠化面積。——由于水熱容量大，且可通過蒸發(fā)吸收熱量?！G化則除蒸發(fā)吸熱外，對日輻射還有一定的反射作用，尤其在夏季日輻射照度很大時，可顯著降低周圍空氣溫度——改善建筑周圍小氣候▲避免方形、圓形城市面積的設計，多采用帶形城市設計。措施（三）建筑氣候區(qū)劃全球各地氣候狀況差異很大，為科學地提出與建筑有關氣候條件的設計依據，明確各氣候區(qū)建筑設計要求和相應的技術措施。——氣候區(qū)劃

建筑氣候分區(qū)根據空氣溫度、濕度和太陽輻射將全球劃分為濕熱、干熱、溫和和寒冷四個氣候區(qū)。國際最常用，但較粗略、感性和主觀。建筑氣候分區(qū)及氣候策略

氣候類型氣候特征及氣候因素建筑氣候策略濕熱氣候區(qū)溫度高（15℃~35℃），年平均氣溫在18℃左右或更高年較差小年降水量≥750mm潮濕悶熱、相對濕度≥80％太陽輻射強烈、眩光遮陽自然通風降溫低熱容的圍護結構干熱氣候區(qū)太陽輻射強烈、眩光溫度高（20℃~40℃）年較差、日較差大降水稀少、空氣干燥、濕度低多風沙最大限度地遮陽厚重的蓄熱墻體增強熱穩(wěn)定性利用水體調節(jié)微氣候內向型院落式格局溫和氣候區(qū)有較明顯的季節(jié)性溫度變化（有較寒冷的冬季和較炎熱的夏季）月平均氣溫的波動范圍大，最冷月低至－15℃，最熱月可高達25℃氣溫的年變化幅度可從－30℃到37℃夏季：遮陽、通風冬季：保溫寒冷氣候區(qū)大部分時間月平均溫度低于15℃日夜溫差變化較大風、嚴寒、雪荷載最大限度地保溫（三）建筑氣候區(qū)劃

（三）建筑氣候區(qū)劃為更好地適應當地氣候條件，我國在《建筑氣候區(qū)劃標準》（GB50178-93）中提出建筑氣候區(qū)劃。

建筑氣候區(qū)劃：以1月和7月的平均氣溫、7月平均相對濕度作為主要指標，以年降水量、年平均氣溫≤5℃和≥25℃的天數作為輔助指標，將我國氣候劃分為7個一級區(qū)，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ區(qū)。一級區(qū)內又以1月、7月平均氣溫、凍土性質、最大風速、年降水量等指標，劃分成20個二級區(qū)，提出相應的建筑要求和技術措施。

國內（三）建筑氣候區(qū)劃中國建筑氣候區(qū)劃圖

（三）建筑氣候區(qū)劃中國建筑氣候一級區(qū)區(qū)劃指標

分區(qū)名稱分區(qū)指標主要指標輔助指標Ⅰ１月平均溫度≤-10℃；7月平均溫度≥25℃；7月平均相對濕度≥50%年降水量200～800mm；年日平均溫度≤5℃的天數≥145天Ⅱ１月平均溫度-10～0