建筑环境学复习资料2011

1①建筑的功能：在自然环境不能保证令人满意的条件下，创造一个微环境来满足居住者的安全与健康、生活生产过程的需要。②建筑物必须满足的要求:安全性、功能性、舒适性、美观性建筑与环境关系的发展中存在的问题①建筑环境的舒适性要求与节能环保之间的矛盾②建筑环境与人体健康的问题21、学习《建筑环境学》的任务任务一：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境任务二：了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的任务三：掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段四、“建筑环境学”的任务32、①赤纬：地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平面之间的夹角全年的赤纬角+23.5º~-23.5º之间变化第一节地球绕日运动的规律一、地球绕日运动③时角h---表明时间的变化当时太阳入射的日地中心连线在赤道平面的投影与当地真太阳时12点时，日、地中心连线在赤道平面投影之间的夹角00+2327-23274①、概念：真太阳时：太阳在当地正南时为12点。当地平均太阳时(钟表时间)。时差：真太阳时与当地平均太阳时之差。世界时：本初子午线。时区标准时：中央子午线。3、昼夜第一节地球绕日运动的规律一、地球绕日运动时区标准时经度1560mmLLeTT太阳与地球距离变化造成的偏差②、换算公式时区标准时Tm——地方平均太阳时T0（钟表时间）——真太阳时T5太阳高度角太阳方位角二、太阳在空间的位置1、太阳高度角：太阳光线与水平面的夹角2、太阳方位角：太阳至地面上某给定点的连线在地面上投影与当地子午线（南向）的夹角3.影响太阳高度角和方位角的因素：赤纬、时角、地理纬度第一节地球绕日运动的规律62、落到地球上的太阳辐射能量由三部分组成①直射辐射：太阳直接照射到地面的部分。②散射辐射：被大气中的水蒸汽和云层散射③大气长波辐射：大气（水蒸汽和CO2）吸收后再向地面辐射，为长波辐射。在日间比例很小，可以忽略。所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分第二节太阳辐射二、大气层对太阳辐射的吸收1、太阳常数——大气层外，年平均距离处，与太阳光线垂直的表面上的辐射照度1353W/m273、影响大气对太阳辐射的削弱强度的因素①地球上的法向表面太阳直射辐射照度IN=I0Pmm=1/sin②大气透明度P③大气层质量m④大气对太阳辐射的削弱强度取决于：大气透明度及大气层质量8二、风1、定义：大气压差引起的大气水平方向的运动2、风的主要成因地表增温不同——大气压力差——风3、风的分类①大气环流:大气环流原因：赤道得到太阳辐射大于长波辐射散热，极地正相反。地表温度不同是大气环流的动因，风的流动促进了地球各地能量的平衡。②地方风:由于地表水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件不同引起的第三节室外气候9a、海陆风的成因在白天，陆上的空气温度比同一纬度海上的空气温度高，热气上升，海上的冷气流就吹向内陆。在夜间，此过程相反。b、山谷风的成因白天靠近山坡表面的空气较同等高度的自由大气所受的热量多，热气上升，空气流向在白天为沿山坡向上在夜间此过程相反，风向则沿山坡向下。②地方风10三、室外气温1、定义：指距地面1.5m高，背阴处的空气温度。2、影响地面附近空气温度的因素入射到地面上的太阳辐射热：起着决定作用。——空气对短波辐射几乎是透明体，不能直接吸收太阳辐射热。——地表面以导热、对流和长波辐射形式进行热交换而被加热或冷却以对流为主。地面的覆盖物：不同地形及地表覆盖面对太阳辐射的吸收和反射特性均不同，所以地面的增温不同大气对流，包括水平方向和垂直方向的空气流动11逆温层定义：空气温度随高度增加而增加的气体层逆温原因：a.夜间长波辐射；b.附近有较低温的海风吹来；c.过渡逆温层日较差：一日内气温的最高值和最低值之差。年较差：一年内最冷月和最热月的月平均气温差。有效天空温度影响因素：①云量。云量多，Tsky高②水蒸汽量。水蒸汽量多高，Tsky高③海拔。海拔高，Tsky低④空气温度、地表温度等12五：地温2、地温变化规律：地表温度的变化取决于太阳辐射和对天空的长波辐射，可看作周期性的温度波动；温度波在向地层深处传递时，有衰减和延迟。3、分布规律：①1.5m之前，需要考虑地温日变化；②恒温层（深层，一般大于15m），温度的日变化和年变化可忽略，但受地热影响③1.5m到恒温层(浅层)，日变化和地热影响可忽略13六：湿度相对湿度与气温变化相反14第四节城市微气候1、微气候（建筑所处室外气候）定义：指在建筑物周围地面上及屋面、墙面、窗台等特定地点的气温、湿度、压力、风速、阳光、辐射等2、城市微气候的特点：①风场与远郊不同，风向改变，风速较低②温度较高，热岛现象③云量多，大气透明度低，太阳辐射照度小15不当小区风场的危害a.冬季造成热负荷增加b.夏季自然通风不良c.污染物和室外热量不易散发d.出现旋风，导致垃圾积聚e.室外高风速影响人员行动、热舒适研究风场的方法风洞实验②CFD数值模拟16二、城市热岛1.热岛现象：由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且市内各区的温度分布也不一样。绘制出的等温曲线与岛屿的等高线极为相似，这种气温分布的现象称为城市热岛现象。2.热岛强度定义：热岛中心气温减去同时间同高度（距地1.5m高处）附近郊区的气温的差值。单位：℃172.城市热岛的成因①自然条件a.下垫面的的影响：对短波反射率和长波发射率小、蓄热大、储水能力低、蒸发量小。b.风速：城市风速小，不利于散热c.云量：市区云量大，大气透明度低，夜间地面长波辐射散热小，夜间市郊温差比白天大②人为影响：交通、家电、炊事、空调采暖产热188.日照间距和日照间距系数①日照间距对于行列式或组团式的建筑，为了得到充分的日照，南北方向相邻建筑的楼间距不得低于一定限值②日照间距系数建筑间距与前面遮挡的楼高的比值三、日照与建筑物的配置5.影响因素①纬度：决定太阳高度角和日射强度②建筑布局：决定遮挡情况195个建筑热工设计分区7个建筑气候区划分区主要指标累年最冷月(1月)最热月(7月)平均温度累年最冷月(1月)最热月(7月)平均温度、7月平均相对湿度辅助指标累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数年降水量、累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数、七个1级区若干2级区3.两个分区划分区别五个区：严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖、温和表2-520low-e玻璃与普通玻璃的对比普通玻璃可见光近红外远红外low-e玻璃可见光近红外远红外吸收率反射率透过率低低高低低高高(84%)低低低低高低高低低高低low-e玻璃：将具有低红外发射率（吸收率）、高红外反射率的金属（铝、铜等），使用真空沉积技术，在玻璃表面沉积一层极薄的金属涂层，这样就制成了Low-e玻璃。21outairwLwLwoutairwoutzwoutoutq=αt-t+aI-QQaI=αt+--t=ttαα2.室外空气综合温度①推导：②定义：考虑了太阳辐射的作用对表面换热量的增强，相当于在室外气温上增加了一个太阳辐射的等效温度值。是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。③简化：如果忽略围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射：outairzaIttLwzairoutoutQaItt+-αα22得热定义和组成1.定义：某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热。房间的范围：围护结构内表面包络的范围，包括室内空气、室内家具以及围护结构内表面。或者说得热就是在外部气象参数作用下，由室外传到外围护结构内表面以内的热量，或者是室内热源散发在室内的全部热量第二节建筑围护结构的热湿传递与得热231.通过非透光围护结构的热过程特点①热过程特点：由于热惯性存在，通过围护结构的传热量和温度的波动幅度与外扰波动幅度之间存在衰减和延迟的关系。②衰减和滞后的程度取决于围护结构的蓄热能力24通过玻璃板壁的传热得热，忽略了玻璃的热惯性透过玻璃的日射得热通过玻璃窗的得热4.透光玻璃板壁的传热量)(,,windwind,inaoutacondwindttFKHG①公式总传热系数，玻璃和窗框的综合值，包含了长波辐射的折算值25②通过标准玻璃的太阳辐射得热SSGa.标准太阳得热量SSG定义:以某种类型和厚度的玻璃作为标准透光材料,取其无遮挡条件下的太阳辐射得热量b.其它玻璃种类或有遮阳设施时,遮挡系数和遮阳系数SSG进行修正.c.遮挡系数Cs:太阳辐射通过某种玻璃或透光材料的实际太阳得热量与SSG的比值.反映玻璃本身对太阳辐射的遮挡作用d.遮阳系数Cn:设置了遮阳设施后通过透光外围护结构太阳辐射得热量与未设置遮阳设施时的太阳辐射得热量的比值。反映遮阳设施对太阳辐射得热的影响。26④通过透光围护结构的太阳辐射得热量windwindnsdifsDisolwindFXCCSSGXSSGHG)(,实际照射面积比（反映外遮阳的作用）玻璃的遮挡系数遮阳设施的遮阳系数（反映内遮阳的作用）窗的有效面积系数windglassnsdifsDiinoutawindsolwindcondwindwindFXCCSSGXSSGttKHGHGHG})]()([)]()([{)()()(,,,通过透光围护结构的总得热公式：透光围护结构得热＝传热得热＋日射得热量27室内产热产湿量室内热湿源组成：照明、电器设备、人员空气渗透带来的得热HGinfil1.影响空气渗透量的因素:室内外压力差(主要由风压和热压所致)①夏季：室内外温差小，风压是主要动力②冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，造成底层房间热负荷偏大。因此冬季冷风渗透往往不可忽略。4.风压作用产生的空气渗透的工程计算方法：缝隙法、换气次数法第三节以其它形式进入室内的热量和湿量28一．负荷定义1.冷负荷：①定义：维持室内空气热湿参数在一定要求的范围时，在单位时间内从室内除去的热量。②组成：包括显热负荷和潜热负荷两部分。如果把潜热负荷表示为单位时间内排除的水分，则又可称作湿负荷。2.热负荷：①定义：维持室内空气热湿参数在一定要求的范围时，在单位时间内向室内加入的热量。第四节冷负荷与热负荷29二．负荷与得热的关系1.负荷与得热的关系①潜热得热、渗透空气得热：立刻成为瞬时冷负荷②通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室内显热源散热a.对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷b.辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存在延迟。③冷负荷与得热有关，但不一定相等第四节冷负荷与热负荷30④负荷的大小与热量去除或补充方式的关系a.常规的送风方式空调需要去除的是进入到空气中的得热量。b.冷辐射板空调需要去除的热量除了进入到空气中的得热量外，还包括部分贮存在热表面上的得热量第四节冷负荷与热负荷一、负荷定义31讨论：相同的情况下，采用辐射板空调的负荷比送风空调负荷大还是小？分析：以夏季为例a.外围护结构的内表面温度降低——导致室外向室内传热增加b.室内表面（家具、墙面）温度降低——空调系统需要带走的热量增加结论：在维持相同的室内温度的情况下，一般辐射板空调的负荷偏大第四节冷负荷与热负荷一、负荷定义322.决定得热与冷负荷的关系的因素①空调形式a.送风：负荷＝对流部分b.辐射：负荷＝对流部分＋辐射部分②围护结构热工性能：a.如果热容为0(无蓄热能力)呢？b.如果内表面完全绝热呢？③房间的构造（角系数）④热源特性：对流与辐射的比例是多少？注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！第四节冷负荷与热负荷二、负荷与得热的关系33④辐射式空调系统的显热负荷表达式公式后面与送风空调系统的显热冷负荷公式相同结论：因此无论送风空调还是辐射空调,在室内空气温度维持恒定的条件下，房间的显热冷负荷均等于热源、渗透风、透光围护结构三项显热得热加上通过非透光围护结构传入室内的显热量.房间的显热冷负荷11,,inf,,,,clsconvradmnHSilSwindjwallcondijiQHEHEHGHGHGQ房间的三项得热通过