1、第2章 建筑外环境地球运行基本知识建筑外环境与日照与日影计算室外设计中地质环境水环境植被气温、湿度、风、降水等太阳辐射气候环境特征氡的形成过程地热1800090公转轴（年公转轴（年/转）转）1.53108 km1.47108 km 6633冬至：冬至：12月月22日日 90(d=0)春分：春分：3月月21日日6633夏至：夏至：6月月21日日 d=2327 d=2327 90(d=0)秋分：秋分：9月月22日日NNNNSSSS自转轴（日自转轴（日/转）转）黄道面等分黄道面等分2424段，每段段，每段1515天，即为天，即为1 1个节气，全年有个节气，全年有2424个节气个节气地球的公转与自转地
2、球的公转与自转15ssLLHH：太阳在当地正南时为：太阳在当地正南时为1212点，地球自转一周又回点，地球自转一周又回到正南时为一天。到正南时为一天。：规定在一定经度范围内使用一种标准时间。如世界时间：规定在一定经度范围内使用一种标准时间。如世界时间（本初子午线（本初子午线/格林威治天文台），北京时间（东京格林威治天文台），北京时间（东京120/120/东东8 8时区）时区）标准时所处经度标准时所处经度 120120当地经度当地经度 11319 1212611319 12126 当地太阳时当地太阳时 11:33 12:0611:33 12:06地区标准时地区标准时 12:0012:00广州广州
3、 上海上海s计算某时刻日照时应按标准时还是真太阳时？计算某时刻日照时应按标准时还是真太阳时？eLLHHss15赤纬的存在，使得地球白昼时间不同，赤纬的存在，使得地球白昼时间不同，式式2 22 2表表2 21 1式式2 21 1二十四节气的由来二十四节气的由来地球绕太阳为一偏心率很小的椭圆轨迹运行，这一偏心椭圆引起的实际太地球绕太阳为一偏心率很小的椭圆轨迹运行，这一偏心椭圆引起的实际太阳时与理论计算的差值，对每一节气则用平均时差，对于每日采用阳时与理论计算的差值，对每一节气则用平均时差，对于每日采用e e，实，实际太阳时可采用：际太阳时可采用：s地球上存在某一天终日见不到太阳的地方吗？地球上存在
4、某一天终日见不到太阳的地方吗？日出S日落N地平面正午时太阳高度角PN 北天极AWE2327太阳轨迹2327冬至春秋分夏至天顶半天球地轴地平圈纬纬度度、赤赤纬纬、时时角角）(coscoscossinsin sin1fhdd 纬纬度度、赤赤纬纬、时时角角）(cos cos sin sin sincos2fhA cossincossinhdA建筑环境工学FIG1-23单色辐射力单色辐射力波长（波长（m）单色辐射力单色辐射力 m此比例逐年上升此比例逐年上升紫外线紫外线地球：大头针的针头地球：大头针的针头篮球篮球太阳常数太阳常数I I0 0 ：.垂直平面；垂直平面；.大气层外边界；大气层外边界；.单位辐
5、射能单位辐射能进入大气层后被反射和吸收，光谱成分有所改进入大气层后被反射和吸收，光谱成分有所改变，辐射强度有所改变。太阳高度角是重要影变，辐射强度有所改变。太阳高度角是重要影响因素。响因素。距离：篮球场的长度距离：篮球场的长度I0INI1L=L/sinLI0正午和傍晚地面受照情况图正午和傍晚地面受照情况图时刻时刻/h不同纬度受照情况不同纬度受照情况太阳辐射强度太阳辐射强度/W m-2臭氧层及其破坏的主要原因：臭氧层及其破坏的主要原因：未破坏时：臭氧层主要吸收未破坏时：臭氧层主要吸收0.32 m紫外线紫外线CFCs、Cl原子等原子等 臭氧臭氧浓度浓度 反应消耗反应消耗O3 红外线：红外线：0.7
6、7-4 m范围的红外线（热效果强）是左范围的红外线（热效果强）是左右气温的主要原因。右气温的主要原因。紫外线进入地球表面r 避免日照：避免日照：防止室内过热（炎热地区的夏季），防止室内过热（炎热地区的夏季），避免眩光和防止化学作用的建筑（展览、阅读、避免眩光和防止化学作用的建筑（展览、阅读、药品管理）；药品管理）；r 争取日照：争取日照：病房、幼儿活动室，住宅要求日照病房、幼儿活动室，住宅要求日照以得到良好的卫生条件，使房间冬季能得到太以得到良好的卫生条件，使房间冬季能得到太阳辐射以提高室温；阳辐射以提高室温；太阳日出至太阳日落照射到建筑物窗口的时间，一般采用冬至日或大太阳日出至太阳日落照射到
7、建筑物窗口的时间，一般采用冬至日或大寒日日照时间作为设计条件。寒日日照时间作为设计条件。与日照时间概念相同，但更接近于室内日照实际情况一般应满与日照时间概念相同，但更接近于室内日照实际情况一般应满足：足：0.40m0.40m2 2/人。人。实际日照时数实际日照时数与与可照时数可照时数与的之比。我国与的之比。我国各地全年的日照率大小排序：西北、华北、东北为各地全年的日照率大小排序：西北、华北、东北为第一，华南及长江中下游居次，四川盆地、贵州东第一，华南及长江中下游居次，四川盆地、贵州东部和两湖盆地最少。部和两湖盆地最少。反映什么特性？反映什么特性？哪个要求严？为什么？哪个要求严？为什么？p 日照
8、间距：日照间距：即：计算日正午时前即：计算日正午时前栋建筑的阴影：栋建筑的阴影：)cos(ctg00 AHDD D0 0:H:H0 0：一般：一般1:1.11:1.1与纬度及建筑等与纬度及建筑等方位有关方位有关日照时间与日照面积均可通过上日照时间与日照面积均可通过上式计算。式计算。D D0 0aa墙面墙面法线法线A AmmS S a ab b b bb ba aS S后栋后栋前栋前栋D D0 0A A 后栋后栋前栋前栋aa墙面墙面法线法线mmH0日影概念：终日日影、永久日影日影概念：终日日影、永久日影遮挡：遮挡：互遮挡、自遮挡互遮挡、自遮挡垂直面日影计算垂直面日影计算卫生要求冬季获取日照夏季避
9、免日照日射得热日照日照日照时间日照面积遮阳计算建筑间距 计算方法日照间距防火间距采光间距交通间距太阳能利用气温：气温：距1.5m高处的空气温度垂直递减率：垂直递减率：平均为：0.6/100m逆温现象：逆温现象：t(H2)t(H1),H2 H1海洋性气候温度温度日较差日较差湿球温度湿球温度DTR:Diurnal temperature range温度温度任何室外温度变化都可以用多阶谐波的组合表示：任何室外温度变化都可以用多阶谐波的组合表示：mnnnnwAAt10,)cos(工程简化计算：工程简化计算：)22515cos()(,max,ttttpwwpww夏季空调室外计算温度夏季室外计算日平均温度
10、30N年较差年较差纬度纬度年较差年较差峰值延迟峰值延迟ATR:Annual Temperature Range4/14aa4d)70.030.0)(026.032.0(9.0TSPTTsky -101234567405060708090100110大气压力(kPa)海拔高度(km)北京北京太原太原拉萨拉萨昆明昆明玛多玛多兰州兰州格尔木格尔木 赤道和两极温差造成赤道和两极温差造成 地方性地貌条件不同造成，如海陆风、地方性地貌条件不同造成，如海陆风、山谷风、庭院风、巷道风等山谷风、庭院风、巷道风等海陆间季节温差造成，冬季大陆吹向海海陆间季节温差造成，冬季大陆吹向海洋，夏季海洋吹向大陆洋，夏季海洋吹
11、向大陆u赤道得到太阳辐射大于长波辐射散热，极地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，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。风的流动促进了地球各地能量的平衡。某地的风向频率分布某地的风向频率分布实线为全年，虚线为实线为全年，虚线为7 7月份月份某地一年的风速频率分布某地一年的风速频率分布 粗线：粗线：全年全年 细实线：细实线：冬季，冬季，122122月份月份 虚线：虚线：夏季，夏季，6868月份月份风向频率分布：风向频率分布：实线为全年，实线为全年，虚线为虚线为7 7月份月份nhhhVV)(00指降落到地面的雨、雪、冰雹等融
12、化后，指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚水层厚度度，以，以mmmm为单位。为单位。指一次降水过程从开始到结束的指一次降水过程从开始到结束的持续持续时间时间，用，用h h，minmin来表示。来表示。指单位时间内的降水量。降水量的多指单位时间内的降水量。降水量的多少是用少是用雨量筒雨量筒和和雨量计雨量计测定的。降水强度的等级测定的。降水强度的等级，以，以2424小时的总量小时的总量（mmmm）来划分：小雨）来划分：小雨1010；中雨；中雨10102525；大雨；大雨25255050；暴雨；暴雨5050100100。我
13、国降水量大体由我国降水量大体由。因受季风的影。因受季风的影响，雨量都集中在夏季，变化率很大，强度可观。响，雨量都集中在夏季，变化率很大，强度可观。年雨量变化也很大。年雨量变化也很大。北京最大年雨量近北京最大年雨量近110cm，最小年雨量不足，最小年雨量不足20cm。华南地区季风降水从华南地区季风降水从5月到月到10月，长江流域月，长江流域6-9月，月，梅雨是长江流域夏初气候上的一个特殊现象，其特梅雨是长江流域夏初气候上的一个特殊现象，其特征是雨量缓而范围广，延续时间长，雨期征是雨量缓而范围广，延续时间长，雨期20-25天左天左右。珠江口和台湾南部右。珠江口和台湾南部7、8月多暴雨，一般出现范月
14、多暴雨，一般出现范围小，持续时间短。围小，持续时间短。不同下垫面的反射和吸收比不同下垫面的反射和吸收比不同下垫面的地表面温度不同下垫面的地表面温度下垫面对气温的影响下垫面对气温的影响砖石地面砖石地面草地草地裸露的土地裸露的土地蒸发漫反射反射反射漫反射蒸发漫反射反射 由于自然对流的作用，在地面以上一定高度内形成了由于自然对流的作用，在地面以上一定高度内形成了一个温度随高度上升的稳定的一个温度随高度上升的稳定的“逆温层逆温层”，使污染物，使污染物处于低温区域，妨碍了污染物向上部的扩散，加剧了处于低温区域，妨碍了污染物向上部的扩散，加剧了城市的污染程度。城市的污染程度。“逆温层逆温层”的影响范围与热
15、岛强度的影响范围与热岛强度有关，在大城市可达有关，在大城市可达500m500m高，小城市约为高，小城市约为50m50m。罩盖作用罩盖作用逆温现象逆温现象雾多雾多蒸发蒸发风玫瑰图只能参照风玫瑰图只能参照雨水雨水地面干燥地面干燥刺激作用眼睛刺激作用眼睛红肿喉咙疼痛红肿喉咙疼痛浅蓝色烟雾浅蓝色烟雾“光化学污光化学污染染”NONOX X+CH+CHX X+O+O2 2+OO3 3紫外线到达地面紫外线到达地面NONOX X+H+H2 2O+OO+O3 3+CFC+CFC+OO2 2、O O3 3皮癌患者皮癌患者臭氧层破坏臭氧层破坏50500m向大气1983年年1月月2627日日1982年年7月月不同下垫
16、面风速与地表温度（气温不同下垫面风速与地表温度（气温29-30时）时）空气污染指数与空气质量级别空气污染指数与空气质量级别v总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物TSP （或可吸入颗粒物（或可吸入颗粒物PM10）v氮氧化合物氮氧化合物NOX （或二氧化氮（或二氧化氮NO2）v二氧化硫二氧化硫SO2常规监测的空气污染物的浓度单一的概念性数值形式空气质量状况与空气污染的程度简化分级),(Max321，APIAPIAPIAPI 按按API1表表2-14API3浓浓度度表2-13空气质量、健康影响程度、适应场所空气质量、健康影响程度、适应场所评价结论评价结论人体舒适度指数人体舒适度指数等级与人体感受及其舒适度的关系
17、等级与人体感受及其舒适度的关系紫外线指数（等级）紫外线指数（等级）对人体的可能影响对人体的可能影响灾害性天气：灾害性天气：高温预警：高温预警：tmax37tmax40我国和地球同纬度地区我国和地球同纬度地区平均气温平均气温比较表（单位：比较表（单位：）；西沙西沙16，黑龙江爱辉，黑龙江爱辉50；经度：佳木斯；经度：佳木斯130，咯什，咯什76，气候各异。，气候各异。我国纬度、海陆、高差、地形等相差大我国纬度、海陆、高差、地形等相差大不同气候条件，房屋建筑要求也不相同。不同气候条件，房屋建筑要求也不相同。累年日平均温度累年日平均温度5和和25的天数的天数年降水量、累年日平年降水量、累年日平均温度
18、均温度5和和25的天数、的天数、夏热冬冷区夏热冬冷区温和地区温和地区寒冷地区寒冷地区严寒地区严寒地区严寒地区严寒地区严寒地区严寒地区寒冷地区寒冷地区寒冷地区寒冷地区I区区II区区III区区V区区区区区区区区区区区区上海上海北京北京张家口张家口西宁西宁乌鲁木齐乌鲁木齐广州广州海口海口成都成都沈阳沈阳大连大连兰州兰州南宁南宁福州福州昆明昆明贵阳贵阳rp,wshttt0.52pw,g,wrttt表2-21地质地质环境环境含有各种元素（包含有益的、有害的）可以提供矿产、能量人类对地质环境的影响对峙环境对人类的影响外环境人类发现了许多有规律的关联？其内在关联有待人类进一步的研究铀半衰期：44.7亿年镭1
19、602年氡衰变衰变3.82天钋铋铅26.8min164s衰变氡子体单位时间内放射物质衰变的多少，1Bq表示蜕变次数/秒，利用单位体积表征氡浓度的放射强度，Bq/m3。穿透性强，土壤缝隙等处透至房间和水放射性衰变过程中，放射性元素的核（指中子和质子）数目减少到一半所需的时间指地球内部的热量。指封闭在地球中距地表足够近的距离内，并可被经济开采的天然热能。地热的：地热的：发电、采暖、空调等。取水回灌接热泵系统接热泵系统接地下利用水系统a)开式水系统 b)闭式水系统c)热泵系统高较大利用率利用率对环境影响对环境影响低较小指建筑周围的地表水环境和地下水环境。地表水环境包括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽等；地下水环境包括泉水、浅层地下水、深层地下水等。给水排水系统、污水处理与回收利用、雨水回收与利用、绿化与景观用水、节水器具与设施等5个方面组成。美化污染演替人工化 结构格局单一化 自然植被和人工植被 1绿化美化环境的景观作用2.城市植被保护和净化环境的生态效益(1)改善小气候的环境效应(2)吸收二氧化碳和释放氧气平衡生态效益(3)植被对大气的净化作用 1）减少粉尘污染 2）降低有毒气体浓度及有毒气体对植物的危害 3）杀菌作用 4）放出负离子的作用(4)减弱噪声作用
