第一讲建筑与气候
1.1室外热环境
●室外热环境是指作用在建筑外围护结构上的一切热物理量的总称；是室外气候的组成部分，是建筑设计的依据；建筑外围护结构的主要功能即在于抵御或利用室外热环境的作用。

●因此，要做好建筑热环境设计，必须掌握室外气候学的基本知识，熟悉建筑与气候的关系。

1.1.1地区性气候及其特征对建筑的影响
●气候因素（日照、降水、温度、湿度等）直接影响建筑的功能、形式、围护结构。

决定了建筑的形式是紧凑的还是疏松的？是封闭的还是开敞的？是厚重的还是轻盈的？是平屋顶还是坡屋顶……所有这些构成了乡土建筑的最基本特征。

●气候与其它相关因素共同影响建筑。

例如气候条件决定了一个地区的水源、植被状况，对地质土壤也有一定程度的影响，从而大体上限定了该地区的建筑材料。

●气候还会影响人、社会审美等方面的差异性，最终间接而又鲜明的影响到建筑本身。

1.1.2气候与地方特征的技术策略：
①.建筑本身适应地域气候；
②.建筑所使用的材料尽可能的就地取材；
③.利用本地廉价劳动力，采取一种手工式、劳动密集型的作业方式；
④.建筑形式多采取低层高密度的模式；
⑤.采用一种可逐渐增长的模式，便于改建和扩建；
⑥.注重地方文化和民俗习惯，体现人文建筑。

1.2 建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求
●不同的气候条件对房屋建筑提出不同的要求。

炎热地区需要通风、遮阳、隔热，以防止室内过热。

寒冷地区需要采暖、防寒和保温。

为了明确建筑和气候两者的科学联系，使建筑可以充分地利用和适应气候条件，做到因地制宜，我国和世界分别进行了气候分区。

1.2.1我国的气候分为五大区：
▲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《民用建筑热工设计规范》从建筑热工设计的角度，对我国各地气候作区域划分，具体分区及设计要求见下表
建筑热工设计分区及设计要求（表1-1）Array
1.2.2世界气候分区：
●英国人斯欧克莱（Szokoay)在《建筑环境科学手册》中根据空气温度、湿度、太阳辐射等项因素，将世界各地划分为4个气候区：▲湿热气候区
▲干热气候区
▲温和气候区
▲寒冷气候区
气候分区及建筑气候策略（表1-2）
●以气温和降水两个气候要素为基础，并参照自然植被的分布，把全
球气候分为五个气候区：
▲赤道潮热性气候区（A）
▲干热性气候区（B）
▲湿润性温和性气候区（C）
▲湿润性冷温型气候区（D）
▲极地气候（E）
▲山地气候（H）
其中A、C、D、E为湿润气候，B为干旱气候
1.3 多姿多彩的全球气候
全球气候分区图
圆顶雪屋——爱斯基摩小屋
安纳沙兹人的“悬崖宫殿”
中国传统民居形式——陕西窑洞
1.4 、影响建筑设计的气候因素
●我国幅员辽阔，地形复杂，各地区气候差异悬殊，北方的大陆性气候、沿海的海洋性气侯、南方的湿热气候、云南的高原气候、四川的盆地气候、吐鲁番的沙漠性气候等。

空气温度、空气湿度、太阳辐射、风、降水、积雪、日照以及冻土等都是气候的要素。

●结合气候设计的五大要素：
①.太阳辐射
②.空气温度
③.气压与风
④.大气湿度
⑤.凝结与降水
A）太阳辐射
●太阳辐射是来自太阳的电磁波辐射
▲在地球表面上，太阳光谱的波长范围约在0.28~3.0微米之间。

太
阳光谱可大致划分为三个区段：紫外线、可见光（可见光的波长：
0.38至 0.76微米）、红外线。

①太阳常数
▲在地球大气层外，太阳与地球的平均距离处，与太阳光线相垂直的表面上、单位面积、单位时间里所接收到的太阳辐射能称为太阳常数。

▲太阳常数值约为1367W/
②长波辐射与短波辐射
▲凡是起源于太阳的辐射，包括地球上水面、玻璃和混凝土对太阳辐射的反射以及天空和云层的散射均属短波辐射。

▲建筑物这一部分和另一部分之间通常传递的辐射能以及最后辐射输出的能都是长波辐射。

③直射辐射与散射辐射
▲太阳辐射在透过大气层到地面的过程中又受到大气层中臭氧、水蒸气、二氧化碳等的吸收和反射而减弱。

其中一部分穿过大气层直接辐射到地面的称为直射辐射；被大气层吸收后，再辐射到地面的称为散射辐射。

B）室外温度
●室外空气温度取决于地球表面温度
▲室外气温通常指距地面1.5m高、背阴处的空气温度。

▲影响室外气温的主要因素有太阳辐射照度、气流状况、地面覆盖情况以及地形等等。

▲空气温度取决于地球表面温度
▲温度的年变化和日变化
●室外气温与城市热岛现象
▲在建筑物与人口密集的大城市，由于地面覆盖物吸收的辐射热多，发热体也多，形成市中心的温度高于郊区，即“城市热岛”现象。

▲热岛现象的存在，使市中心温度较高的空气由于质量轻而向上升，郊区地面的较冷空气则从四面八方流向城市。

市区热空气携带的一部分烟尘滞留在城市上空，一部分较重的在郊区沉降，污染地面，因此在城市规划中应减弱或避免产生热岛现象。

▲热岛现象也有明显的日变化和年变化，一般冬季强夏季弱，夜晚强白天弱。

●避免或减弱热岛现象的措施：
▲在城市中增加水面设置、扩大绿化面积。

由于水的热容量大，并且可以通过蒸发吸收热量。

绿化则除蒸发吸热外，对日辐射还有一定的反射作用，尤其在夏季日辐射照度很大时，可以显著降低周围的空气温度-------绿化可以改善建筑周围小气候。

▲避免方形、圆形城市面积的设计，多采用带形城市设计。

C）气压与风
●三个全球性的风带：信风、西风和极风。

▲季风系，是由于海、陆加热量的年差所造成的。

▲海陆风，发生于山谷之处；沿海一带又有日风和夜风
▲城市高楼风和街道风
●海陆风
▲在白天，陆上的空气温度较同一纬度海上的空气温度为高，热气上升，海上的冷气流即吹向内陆。

在夜间，此过程相反。

●山谷风
▲在山区，局部的温差会造成局部地风型。

●风向和风速
▲风主要是由于地球表面接受的日辐射不均匀所引起的空气流动造
成的,同时受到地形、地势、地表覆盖、水陆分布等局部分布的影响，对一个地区来说风的变化有一定规律。

▲地区的风向频率图（又称风玫瑰图）表示当地的风向规律。

●空气湿度，是指大气中的水蒸气含量，湿度的表示可以用绝对湿度、相对湿度以及大气中水蒸气分压力来表示。

▲温度的日变化和年变化影响空气湿度如下图
▲水蒸气压力主要随季节而变，通常夏季高于冬季。

▲水蒸气压力在竖向高度上的递减量较气压的递减更快，因此，水蒸气的浓度随着海拔高度而降低。

水蒸气压力最大的年变化发生在季风影响的区域内；这些季风从海洋上带来了热的湿空气，又从内陆带来了干燥的空气。

E）凝结与降水
●当含有一定量水汽的空气冷却时，容湿能力就降低，相对湿度渐渐增值饱和。

对应于饱和状态时的空气温度称为露点。

当空气因受冷而温度低于露点时，水蒸气含量就超过了空气的湿容量，过剩的水蒸气即发生凝结。