2014一級建筑師《建筑物理與設(shè)備》建筑熱工學(xué)20

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　　四、建筑室外熱環(huán)境
　　室外熱環(huán)境是指作用在外圍護結(jié)構(gòu)上的由太陽輻射、室外氣溫、空氣濕度、風(fēng)、降水等因素綜合構(gòu)成的一種熱環(huán)境。

　　(一)太陽輻射

　　1.太陽輻射的基本過程

　　太陽輻射是地球上所有氣候能源的根本來源，是決定氣候的主要因素。地球上的所有氣象現(xiàn)象如空氣溫度變化、風(fēng)的形成、地溫的變化、海水的溫差的形成等都直接或間接地受其影響。

　　到達地面的太陽輻射由兩部分組成，一是太陽直接射達地面的部分，稱為直接輻射，它的射線是平行的;另一部分是經(jīng)大氣散射后到達地面的，它的射線來自各個方向，稱為散射輻射。直接輻射與散射輻射之和就是到達地面的太陽輻射總量，稱為總輻射量。

　　2.太陽常數(shù)

　　在太陽與地球的平均距離處，垂直于人射光線的大氣界面單位面積上的熱輻射流，稱為太陽常數(shù)，從理論上計算的太陽常數(shù)I0=1395.6W/┫，為天文太陽常數(shù)，用實測分析決定的太陽常數(shù)I0=1256W/┫，稱氣象太陽常數(shù)。

　　太陽輻射透過大氣層時，由于受到云層的反射和大氣層中氣體分子及各種微粒的散射和吸收的作用，使得到達地球表面的輻射強度大大減弱。地理位置不同，到達地表的太陽輻射強度差異較大。

　　3.影響太陽輻射照度的因素

　　太陽輻射強度大小是用單位面積和單位時間內(nèi)接收到的太陽輻射能量表示，分別為太陽直射輻射照度、太陽散射輻射照度和太陽總輻射照度或簡稱太陽輻射照度。太陽總輻射照度是直射輻射照度和散射輻射照度之和。影響輻射照度的因素有大氣中射程的長短、太陽高度角、海拔高度以及大氣質(zhì)量。

　　4.太陽光譜

　　太陽輻射的熱射線部分，也稱作太陽光譜，主要分布在紫外、可見光和紅外，其中97.8%是短波輻射，而地面及常溫下物體的輻射為長波輻射。

　　(二)室外氣溫

　　1.變化規(guī)律

　　氣溫有著明顯的日變化和年變化特征。地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)形成一年四季的氣溫變化，北半球最高氣溫大約出現(xiàn)在7月下旬至8月上旬，最低氣溫大約出現(xiàn)在1月下旬至2月上旬。地球自轉(zhuǎn)形成一天的氣溫變化，日氣溫最高值出現(xiàn)在午后2時前后，日氣溫的最低值出現(xiàn)在日出前后。

　　2.室外溫度計算

　　由于建筑熱工計算的室外計算溫度是通過各地歷年的氣溫觀測數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則統(tǒng)計計算所得出的數(shù)值。

　　(三)空氣濕度

　　1.濕度

　　空氣中水蒸氣含量的多少，可以用相對濕度或絕對濕度來表示，通常使用先對濕度表示空氣濕度。

　　2.變化規(guī)律

　　一般來說，某一地區(qū)在一定時間內(nèi)，空氣的絕對濕度變化不大，空氣中的水蒸氣含量冬季幾乎沒有變化，夏季在午后氣溫達到最高時因地表蒸發(fā)旺盛導(dǎo)致絕對濕度稍有增加。相對濕度的日變化情形則是以日為周期波動的，它與氣溫的日變化波動方向相反，一般氣溫升高則相對濕度減小。氣溫降低則相對濕度增大，最低值出現(xiàn)的時刻對應(yīng)于氣溫最高值出現(xiàn)的時刻，一般在13-15時左右;而最高值出現(xiàn)的時刻則對應(yīng)于氣溫最低值出現(xiàn)的時刻，一般在日出前后。

　　(四)風(fēng)

　　風(fēng)是指由大氣壓力差所引起的大氣水平方向的運動。

　　1.風(fēng)的類型

　　(1)大氣環(huán)流：由于太陽輻射熱在地球上照射不均勻，使得赤道和兩極之間出現(xiàn)溫差，從而引起大氣在赤道和兩極之間產(chǎn)生活動，即為大氣環(huán)流。

　　(2)地方風(fēng)：局部地區(qū)受熱不均引起的小范圍內(nèi)的大氣流動，如悔陸風(fēng)、山谷風(fēng)、林原風(fēng)等。

　　2.風(fēng)向、風(fēng)頻和風(fēng)玫瑰圖

　　風(fēng)是矢量，風(fēng)向和風(fēng)速是描述風(fēng)的特性的兩個要素。

　　(1)風(fēng)向

　　風(fēng)吹來的地平方向為風(fēng)向，可使用四方位東(E)、南(s)、西(W)、北(N)表示，細分則使用八方位，即在上述四方位中增加?xùn)|南(SE)、東北(NE)、西南(SW)、西北(NW)，甚至使用十六個方位表示。

　　風(fēng)頻，各風(fēng)向的頻率。風(fēng)頻是了解某地各風(fēng)向出現(xiàn)頻率的特征量，它是用個風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占風(fēng)向總觀測次數(shù)的百分率來表示。

　　風(fēng)向玫瑰圖，即風(fēng)向分布圖。是一定時間內(nèi)在各方位刮風(fēng)次數(shù)的統(tǒng)計圖，可由此了解當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向，尤其是不同季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向。

　　(2)風(fēng)速

　　單位時間內(nèi)風(fēng)通過的距離，m/s.氣象學(xué)上根據(jù)風(fēng)速將風(fēng)分為十二級。

　　(五)降水

　　從大地蒸發(fā)出來的水蒸氣進人大氣層，經(jīng)過凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水分稱為降水，雨、雪、冰雹等都是降水現(xiàn)象。降水性質(zhì)由降水量、降水時間和降水強度等內(nèi)容來描述。

　　1.降水量

　　降水量是指一定時間段內(nèi)液態(tài)或固態(tài)(經(jīng)融化后)降水，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透或流失而在水平面積累的水層厚度，單位：mm。

　　2.降水時間

　　指一次降水過程從開始到結(jié)束的持續(xù)時間，單位：h或min。

　　3.降水強度

　　指單位時間內(nèi)的降水量。降水強度的等級，是以24h的總量來劃分：小雨 <10mm;中雨10～25mm;大雨25～50mm;暴雨50～100mm。

　　(六)建筑熱工設(shè)計分區(qū)

　　我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，各地的氣候差異懸殊，為了適應(yīng)不同的氣候條件，在建筑和城市規(guī)劃上必然要反映出不同的特點和要求。從建筑熱工設(shè)計角度出發(fā)把我國各地氣候劃分為五個氣候分區(qū)，分區(qū)指標(biāo)和建筑設(shè)計要求。

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