城市环境物理

建筑日照与太阳辐射一、日照的作用与建筑对日照的要求1、争取日照：卫生、取暖、干燥、增强建筑物的立体感。2、避免日晒：防室内过热、防眩光、防物品损坏或起化学反应。二、日照标准（民用建筑设计规范）1、日照时间（1）住宅应每户至少有一个居室，宿舍应每层至少有半数以上的居室能获得冬至日满窗日照不少于1小时。（2）托儿所、幼儿园和老年人、残疾人专用住宅的主要居室、医院、疗养院至少有半数以上的病房和疗养室，应能获得冬至日满窗日照不少于3小时。2、日照面积太阳光直射到室内地面的面积为0.4m2/人。三、遮阳条件1、室内气温ti29℃。3、阳光入室深度大于0.5米。2、太阳辐射强度I＞280W/㎡。4、阳光照射室内时间超过1小时。同时具备上述四个条件时一般在建筑设计时应采用遮阳措施，标准高的建筑只要具备前两条即设遮阳。四、地球运行的基本知识及四季的变化五、太阳高度角和方位角的概念1、太阳高度角hs。——太阳光线与地平面的夹角。日出日落时hs=0；正午时hs最大。2、太阳方位角As——太阳光线在地平面上的投影线与正南方向的夹角。规定:以正南点S为零点，上午为负，下午为正，即逆时针向东取负，顺时针向西取正。3、华南地区一般可按十月中旬9时~15时的太阳位置数据设计遮阳。六、太阳高度角和方位角的计算1、太阳高度角hssinhs=sin·sinδ+cos·cosδ·cosΩ(1)——地理纬度，即地球上的观测点P和地心O连线（垂线、法线）PO与赤道面的夹角。0°≤≤90°。(2)δ——赤纬角，即太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角。从赤道面算起，向北为正，向南为负。—23°27’≤δ≤23°27’。(3)Ω——时角。地球自转一圈360°为一天24小时，因此每小时的时角为15°，即Ω=15n=15（t—12）。其中n为方位时间，正午取零，午前取负，午后取正。t为常规时间或通用时间。2、太阳方位角Assinhs·sin—sinδcoshscos3、日出、日落的时间t及方位角As令（hs=0）cosΩ=—tg·tgδt=Ω/15+12cosAs=—sinδ/cos(Ω、As：日出取负、日落取正)4、正午的太阳高度角hs(令Ω=0)hs=90°—(—δ)(当≥δ时)hs=90°—(δ—)(当＜δ时)cosAs=室外热环境一、太阳辐射太阳辐射能是地球上热量的基本来源，是决定室外热环境的主要因素。太阳辐射属于短波辐射，分为直射辐射和散射辐射两类。二、大气温度1、气温——距地面1.5m处百叶箱内的空气温度。2、变化规律（1）年变化规律：由地球围绕太阳公转引起，形成一年四季气温变化。（2）日变化规律：由地球自转引起。日最低气温在日出前后。日最高气温出现在14：00左右。三、空气湿度1、湿度——空气中水蒸汽的含量。可用绝对湿度或相对湿度表示（通常使用相对湿度）。2、变化规律（1）年变化规律：最热月相对湿度最小，最冷月相对湿度最大，季风区例外。（2）日变化规律：晴天时，日相对湿度最大值出现在4：00～5：00，日相对湿度最小值出现在13：00～15：00。四、风1、风——指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。2、风的类型（1）季候风（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。（2）地方风：局部地区受热不均匀引起小范围内的大气流动，如海陆风、山谷风、庭院风等。3、风的特性（1）风向：风吹来的地平方向，通常用风向风玫瑰图表示。（2）风速：单位时间内风前进的距离，单位为m/s，也可用风玫瑰图表示。五、降水1、降水——从大地蒸发出来的水蒸汽进入大气层，经过凝结后又降到地面上的液态或固态的水分，如雨、雪、雹等。2、降水的性质（1）降水量：降落到地面的雨、雪、雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而累积在水平面上的水层厚度。单位为mm。（2）降水强度：单位时间（24小时）内的降水量，单位：mm/d。降水划分如下：小雨＜10中雨10～25大雨25～50暴雨50～100六、城市气候的基本特征1、大气透明度差，太阳辐射减弱。4、蒸发弱，空气湿度小。2、气温偏高，形成“热岛效应”。5、风速减小，风向不稳定。3、降水增多。6、雾多，能见度差。第五～六节中国建筑热工设计分区和建筑基本要求一、建筑热工设计分区（民用建筑热工设计规范）严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区我国有关规范对建筑防热设计有如下要求：（1）夏热冬暖地区，必须充分满足夏季防热要求；（2）夏热冬冷地区，必须满足夏季防热要求；（3）寒冷地区的部分地区，要兼顾夏季防热。二、炎热地区室外气候特征1、太阳辐射强度较大。2、气温高且持续时间长。3、相对湿度大，年降水量多。4、季候风旺盛，但风速不很大，风向多为东南和南。第五章湿空气的物理性质及建筑防潮一、湿空气1、湿空气、未饱和湿空气与饱和湿空气湿空气——干空气和水蒸汽的混合物。在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸汽量是有限度的，湿空气中水蒸汽含量未达到这一限度时叫未饱和湿空气，达到限度时叫饱和湿空气。2、空气湿度（空气的干湿程度）（1）绝对湿度f——每立方米空气中所含水蒸汽的质量，单位为g/m3。未饱和湿空气的绝对湿度用f表示，饱和湿空气的绝对湿度用fmax表示。f相同但温度不同的两种空气，其干湿程度未必相同。温度越高，空气越干燥。（2）水蒸汽分压力P，Pa——湿空气中所含水蒸汽所呈现的压力。未饱和湿空气的水蒸汽分压力用P表示，饱和蒸汽压用PS表示。标准大气压下，不同温度对应的饱和蒸汽压值可查表取得。（3）相对湿度——一定温度、一定大气压力下，湿空气的绝对湿度f与同温同压下的饱和空气绝对湿度fmax的百分比。它说明大气中水蒸汽离该温度的饱和状态的远近程度。越大，表示越接近饱和，空气越潮湿，吸水能力也越弱。fP=——×100%=——×100%fmaxPsf、fmax——湿空气的绝对湿度和同温度下饱和湿空气的绝对湿度，g/m3；P、Ps——湿空气的水蒸汽分压力和同温度下湿空气的饱和蒸汽压，Pa。3、露点温度td，℃——在不改变水蒸汽含量的前提下，未饱和湿空气冷却至饱和状态时所对应的温度。可用它判断围护结构内表面是否结露，即当围护结构内表面的温度低于露点温度时，内表面将产生结露。根据室内气温ti及相对湿度求露点温度td的方法：（1）查出对应于ti的饱和蒸汽压Ps。（2）计算P=Ps·。（3）以P作为Ps，再查出相应的温度，即为td。二、建筑防潮设计（围护结构受潮的防治和控制措施）1、表面结露的防治和控制2、内部冷凝的防止和控制3、地面泛潮的防治和控制（1）采用蓄热系数小的材料和微孔吸湿材料作地板的表面材料。（2）在建筑上装置便于调节开启的门窗进行间歇通风。（3）采用空气间层控制地面泛潮。