17
设置水景对热岛强度的影响
18
建筑布局与日照
日照的作用
冬季采暖：充分利用太阳能 自然采光需要：适当的散射辐射 心理需要：冬日室内光斑对人的心理有积极作用
影响因素
纬度：决定太阳高度角和日射强度 建筑布局：决定遮挡情况
目标
冬天尽量多：但太阳高度角低易被遮挡 夏天尽量少：但太阳高度角高不易被遮挡
1983年1月26～27日
1982年7月
8
广州市的城市热岛
9
城市热岛的成因
自然条件
市内风速、对天空长波辐射：建筑布局影响对 天空角系数和风场
云量：市区内云量大于郊区 太阳辐射：市内大气透明度低 下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性：地面材
料、植被、水体的设置
人为影响：“人为热”
交通、家用电器、炊事产热 空调采暖产热
广州23°08ˊ1.06 0.99 0.95 0.890.920.97 0.5～0.7
26
第五节 我国气候分区特点
两个分区标准
“民用建筑设计规范”（GB50176－93） 的五个建筑热工设计分区
建筑热工区划标准（GB50176－93）的七 个建筑气候区划分区
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建筑热工设计分区
严寒地区 寒冷地区
小 北
区 风 场
建筑的布局对小区风环境有
重要的影响。北京，在北风 来流 7.6 m/s时，局部 1.5 m 高处出现 10 m/s 的高风速
1
风场的3-D图：1.5m高处
北
2
合理建筑布局对小区风场的改善
夏季主导风向 南风
北风 冬季主导风向
3
合理的 小区风场 北
建筑布局
北
风场模拟
4
城市热岛
热岛强度：热岛中心气温减去同时间同高度 （距地1.5 m高处）附近远郊的气温的差值。 单位：℃
5
城市热岛强度△T的特征：
城市规模越大，人口越多，热岛现象越强； 因地理纬度不同热岛强度有所不同
高、中纬度区：冬强、夏弱。 北京：71年1月 △T=1.8℃；7月△T = 0.8℃ 上海：55年11月△T=2.4℃；5月△T = 0.1℃
白天弱，夜间强；晴天无风△T强，阴天风大△T弱 风速大，△T 弱；风速小，△T 强
热岛临界风速——城市风速大到一定数值，城郊气温差别消 失，此时风速为热岛临界风速
U=3.41gm-11.6
6
伦敦的城 市热岛
伦敦地区冬 季月均热岛强 度达到6.7℃ （12 F）
7
北京的城市热岛
北京80年代初城市热岛强度为夏季1.5℃，冬季5℃。 家用空调的普及和车辆的剧增必然导致近年夏季热岛 强度增加。
严寒地区
严寒地区 寒冷地区
寒冷地区 夏热冬冷区
温和地区 夏热冬暖区
28
建筑气候区划 标准的分区法
I区
VII区 VI区
II区 III区
V区 IV区
29
柯本(W.P. Koppen)的全球气候分区
干冷
寒冷
半干冷
寒冷高原
冬干夏 湿热
冬冷夏热 寒冷
湿热
30
本章复习要点
太阳辐射光谱特点与能量分布 太阳辐射对地球气候是怎么起作用的 气温、有效天空温度、地温、湿度的变化特点 气温变化的原因 长波辐射的概念与作用 来流风的速度分布 影响城市微气候的要素 影响小区微气候的要素 我国的气候分区特点
31
习题
为什么我国北方住宅严格遵守座北朝南的原 则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严 格遵守此原则？
是空气温度改变导致地面温度改变，还是地 面温度改变导致空气温度改变？
晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达 到多少？ 如果没有大气层，有效天空温度应 该是多少？
32
习题
为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或 结霜？
1.4/0.5℃
老区 2/1.6℃
S3区 1.6/0.9℃
2.1/1.6℃ 1.7/0.8℃
S2区 2/1.7℃
16
北京某新建小区的热岛模拟
T(℃)
S2区临马路，S3区绿化好，老区建筑布局不通风
35
气象站
S3
S2老区ຫໍສະໝຸດ 343332
31
30
29
28
27
26
Time(h)
25
1:00 5:00 9:00 13:00 17:00 21:00
T a t u T a r t m b ( T s e t u o t T r l s t m o b ) ( l T l e t w u t T r l t w m b )
市区
气象站
15
北京某新建小区的热岛模拟
日平均热岛强度/白天热岛强度
1.8/1.1℃
以色列H. Swaid and M. E. Hoffman提出， 对建筑采
取了二维简化，将建筑群简化成为周期性起伏的“城
市峡谷”
T a t T b T s o t l T l w t
空气团 的温度
基准(背景)温度
太阳辐射造成的 空气温升
夜间对天空长波辐射 造成的空气温降
改进CTTC模型：Elnahas和Williamson
16:00
21
永久日影
红线区内为永久日影 区，终年没有日照
22
日照的作用
日照过少导致人体产生的褪黑色素增加， 引起精神忧郁
紫外线
杀菌，促进合成维生素D 导致皮肤癌
可见光
获得照明
红外线
带来辐射热能
23
有关日照的规范与标准
日照间距为了得到充分的日照，南北方 向相邻的楼间距不得低于一定限值 适用 于南北行列式排列的板式建筑
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“逆温层”，使污染 物处于低温区域，妨碍了污染物向上部的扩散，加剧 了城市的污染程度。“逆温层”的影响范围与热岛强 度有关，在大城市可达500m高，小城市约为50m。
14
城市热岛与CTTC模型
建筑群热时间常数Cluster Thermal Time Constant
纬度 冬至日
大寒日
城市名称(北纬) 正午日照正午日照日照日照现行采用标准
影长率1h 影长率1h 2h 3h
哈尔滨45°45ˊ2.63 2.46 2.25 2.102.152.24 1.5～1.8
北京39°57ˊ1.99 1.86 1.75 1.631.671.74 1.6～1.7
上海31°12ˊ1.41 1.32 1.26 1.171.211.26 0.9～1.1
为保证日照时间满足规范要求，南方地区和 北方地区要求的最小住宅楼间距是否相同？ 为什么？
采用高反射率的地面对住区微气候是改善了 还是恶化了？为什么？
水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是 什么？
33
无悔无愧于昨天，丰硕殷实 的今天，充满希望的明天。
34
冬至日
北京 3957
24
城市居住区规划设计规范规定
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、
建筑气候 VII气候区
区划
大城市
中小城 市
Ⅳ气候区
大城市
中小城 市
Ⅴ、Ⅵ 气候区
日照标准 日
大寒日
冬至日
日照时数
(h)
≥2
≥3
≥1
有效日照 时间带(h)
8～16
9～15
日照时间 计算起点
底层窗台面
25
城市居住区规划设计规范规定
主要城市不同日照标准的间距系数
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建筑布局与日照
日影
终日日影：一天中都没有日照 永久日影：终年没有日照
建筑布局与日照
建筑的互遮挡：不同建筑物相互遮挡 建筑的自遮挡：建筑物一部分被另一部
分遮挡
20
8:00
8:00
9:00
10:00
北
终日日影区
11:00
12:00
13:00
建筑的互遮挡 冬至日的情况
14:00
15:00
10
城市热岛的成因
11
城市热岛的成因：下垫面的影响
不同下垫面的地表面温度
反射
漫反射
漫反射
反射
蒸发
下垫面对气温的影响
反射
漫反射
蒸发
砖石地面
草地
不同下垫面的反射和吸收比
裸露的土地
12
局部热岛效应
某体育中心原设 计方案，建筑外表 面的大屏幕设置导 致局部热岛强度达 4℃。
来流风向
13
城市热岛与逆温层