2014一级建筑师《建筑物理与设备》建筑热工学20

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　　四、建筑室外热环境
　　室外热环境是指作用在外围护结构上的由太阳辐射、室外气温、空气湿度、风、降水等因素综合构成的一种热环境。

　　(一)太阳辐射

　　1.太阳辐射的基本过程

　　太阳辐射是地球上所有气候能源的根本来源，是决定气候的主要因素。地球上的所有气象现象如空气温度变化、风的形成、地温的变化、海水的温差的形成等都直接或间接地受其影响。

　　到达地面的太阳辐射由两部分组成，一是太阳直接射达地面的部分，称为直接辐射，它的射线是平行的;另一部分是经大气散射后到达地面的，它的射线来自各个方向，称为散射辐射。直接辐射与散射辐射之和就是到达地面的太阳辐射总量，称为总辐射量。

　　2.太阳常数

　　在太阳与地球的平均距离处，垂直于人射光线的大气界面单位面积上的热辐射流，称为太阳常数，从理论上计算的太阳常数I0=1395.6W/┫，为天文太阳常数，用实测分析决定的太阳常数I0=1256W/┫，称气象太阳常数。

　　太阳辐射透过大气层时，由于受到云层的反射和大气层中气体分子及各种微粒的散射和吸收的作用，使得到达地球表面的辐射强度大大减弱。地理位置不同，到达地表的太阳辐射强度差异较大。

　　3.影响太阳辐射照度的因素

　　太阳辐射强度大小是用单位面积和单位时间内接收到的太阳辐射能量表示，分别为太阳直射辐射照度、太阳散射辐射照度和太阳总辐射照度或简称太阳辐射照度。太阳总辐射照度是直射辐射照度和散射辐射照度之和。影响辐射照度的因素有大气中射程的长短、太阳高度角、海拔高度以及大气质量。

　　4.太阳光谱

　　太阳辐射的热射线部分，也称作太阳光谱，主要分布在紫外、可见光和红外，其中97.8%是短波辐射，而地面及常温下物体的辐射为长波辐射。

　　(二)室外气温

　　1.变化规律

　　气温有着明显的日变化和年变化特征。地球围绕太阳公转形成一年四季的气温变化，北半球最高气温大约出现在7月下旬至8月上旬，最低气温大约出现在1月下旬至2月上旬。地球自转形成一天的气温变化，日气温最高值出现在午后2时前后，日气温的最低值出现在日出前后。

　　2.室外温度计算

　　由于建筑热工计算的室外计算温度是通过各地历年的气温观测数据按照一定的规则统计计算所得出的数值。

　　(三)空气湿度

　　1.湿度

　　空气中水蒸气含量的多少，可以用相对湿度或绝对湿度来表示，通常使用先对湿度表示空气湿度。

　　2.变化规律

　　一般来说，某一地区在一定时间内，空气的绝对湿度变化不大，空气中的水蒸气含量冬季几乎没有变化，夏季在午后气温达到最高时因地表蒸发旺盛导致绝对湿度稍有增加。相对湿度的日变化情形则是以日为周期波动的，它与气温的日变化波动方向相反，一般气温升高则相对湿度减小。气温降低则相对湿度增大，最低值出现的时刻对应于气温最高值出现的时刻，一般在13-15时左右;而最高值出现的时刻则对应于气温最低值出现的时刻，一般在日出前后。

　　(四)风

　　风是指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。

　　1.风的类型

　　(1)大气环流：由于太阳辐射热在地球上照射不均匀，使得赤道和两极之间出现温差，从而引起大气在赤道和两极之间产生活动，即为大气环流。

　　(2)地方风：局部地区受热不均引起的小范围内的大气流动，如悔陆风、山谷风、林原风等。

　　2.风向、风频和风玫瑰图

　　风是矢量，风向和风速是描述风的特性的两个要素。

　　(1)风向

　　风吹来的地平方向为风向，可使用四方位东(E)、南(s)、西(W)、北(N)表示，细分则使用八方位，即在上述四方位中增加东南(SE)、东北(NE)、西南(SW)、西北(NW)，甚至使用十六个方位表示。

　　风频，各风向的频率。风频是了解某地各风向出现频率的特征量，它是用个风向出现的次数占风向总观测次数的百分率来表示。

　　风向玫瑰图，即风向分布图。是一定时间内在各方位刮风次数的统计图，可由此了解当地的风向，尤其是不同季节的主导风向。

　　(2)风速

　　单位时间内风通过的距离，m/s.气象学上根据风速将风分为十二级。

　　(五)降水

　　从大地蒸发出来的水蒸气进人大气层，经过凝结后又降到地面上的液态或固态水分称为降水，雨、雪、冰雹等都是降水现象。降水性质由降水量、降水时间和降水强度等内容来描述。

　　1.降水量

　　降水量是指一定时间段内液态或固态(经融化后)降水，未经蒸发、渗透或流失而在水平面积累的水层厚度，单位：mm。

　　2.降水时间

　　指一次降水过程从开始到结束的持续时间，单位：h或min。

　　3.降水强度

　　指单位时间内的降水量。降水强度的等级，是以24h的总量来划分：小雨 <10mm;中雨10～25mm;大雨25～50mm;暴雨50～100mm。

　　(六)建筑热工设计分区

　　我国幅员辽阔，地形复杂，各地的气候差异悬殊，为了适应不同的气候条件，在建筑和城市规划上必然要反映出不同的特点和要求。从建筑热工设计角度出发把我国各地气候划分为五个气候分区，分区指标和建筑设计要求。

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