第一章 绪论
建筑的功能
根本的功能：1.创造一个微环境 2.安全与健康 3.生产过程需要
建筑的功能
1.安全、健康、舒适，维持高劳动生产率 :住宅、影剧院、商场等; 办公楼、体育场馆等 2.生产工艺要求:生物实验室、制药厂、集成电路车间等;舞台、演播室、体育赛场、手术室等 3.二者兼而有之: 各种有人员的生产场所; 手术室、体育赛场、舞台等 建筑物必须满足的要求
1.安全性：避免由于地震、台风、暴雨等各种自然灾害所引起的危害或人为的侵害 2.功能性：满足建筑的居住、办公、营业、生产等功能 3.居住者在建筑内的健康，舒适性 4.美观性：有亲和感，社会文化的体现 人类活动的发展
1. 越是高纬度地区，人类遗址的时间就越晚 2.热带雨林：不需要建筑
3. 建筑的出现：逐渐向两极移动
4. 现代技术的发展：人类活动遍布全球 人类最早的居住方式： 1.树居和岩洞居:
*在热带雨林、热带草原等湿热地区的人类主要栖息在树上，可避免外界的侵害，是人类祖先南方古猿生活方式的延续
*随着人类向温带迁移，人类住所过渡到了冬暖夏凉的岩洞居，适合年温差和日温差都较大的地区。 2.巢居和穴居
* 炎热或高海拔地区的穴居方式，可获得相对稳定的室内热环境，顶部的天窗既可采光又可排烟。
古文明的发源地：20－40?纬度
为创造适宜居住环境而建造的建筑与人类文明的发展与进步密切相关。 爱斯基摩人(因纽特人)的雪屋
*将兽皮衬在雪屋内表面，通过鲸油灯采暖，可使室内温度达到15℃ 埃及的民居：干热地区建筑 巴格达地区的传统建筑：墙厚340-450mm，屋面厚度460mm，利用土坯热惯性。室外日夜温差24℃，室内波动不到 6℃。
中国四合院：座北朝南的典范 利用太阳高度角的特点，仅在北方出现
第二章 建筑外环境
建筑物所在地的气候条件，会通过围护结构，直接影响室内的环境，为得到良好的室内气候条件以满足人们生活和生产的需要，必须了解当地各主要气候要素的变化规律及其特征。
一个地区的气候是在许多因素综合作用下形成的。对建筑密切有关的气候要素有：太阳辐射、气温、湿度、风、降水等等。 第一节 地球绕日运动的规律
赤纬 ：太阳光线与地球赤道平面之间的夹角 太阳高度角是指太阳光线与水平面间的夹角
太阳方位角是太阳至地面上某给定点连线在地面上的投影与当地子午线的夹角 太阳高度角? sin? = cos? cos h cos? + sin? sin?
太阳方位角A 计算公式 sin A = cos? sin h /cos ? 影响太阳高度角?和太阳方位角A的因素：赤纬?表明季节与日期的变化；时角h表明时间的变化；地理纬度?表明观察点所在位置 第二节 太阳辐射 太阳总辐射能量比例
2
太阳常数1353W/m：大气层外的辐射强度
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响因素。
大气层对太阳辐射的吸收
超短波：X射线和其它一些超短波射线在通过电离层时，被O2、 N2及其它大气成分强烈吸收 短波：受到天空中的各种气体分子、尘埃、微小水珠等质点的散射，使得天空呈现蓝色 紫外线被大气中的臭氧所吸收
长波：被CO2和水蒸气等温室气体所吸收 剩下的：可见光＋近红外线 落到地球上的太阳辐射能量 *由三部分组成
1.直射辐射：为可见光和近红外线
2.散射辐射：被大气中的水蒸汽和云层散射，为可见光和近红外线
3.大气长波辐射：大气（水蒸汽和CO2）吸收后再向地面辐射，为长波辐射。在日间比例很小，可以忽略。
* 所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分 关于太阳高度角
1.太阳高度角与太阳通过路径长度密切相关，从而影响日射强度。太阳高度角低则日射强度小 2 冬季太阳高度角低，夏季太阳高度角高
3. 清晨和傍晚太阳高度角低，中午太阳高度角高
4. 高纬度地区太阳高度角低，低纬度地区太阳高度角高 太阳高度角冬夏不同 大气透明度
定义：I1/I0 = P = exp (-kL)，P＝1 最透明
变化范围：0.65~0.75，在一个月份的晴天中可近似认为是常数 我国将大气透明度作了6个等级的分区，1级最透明
第三节 室外气候
自然的微气候 大气压力
1 大气压力随海拔高度而变
2 在同一位置，冬季大气压力比夏季大气压力高，变化范围5％以内 2 海平面大气压力称作标准大气压，为101325 Pa 或 760 mmHg 风
风的成因
大气环流：造成全球各地差异 赤道和两极温差造成
地方风：造成局部差异，以一昼夜为周期
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 季风：造成季节差异，以年为周期
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 大气环流
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，风的流动促进了地球各地能量的平衡。
风的测量
测量开阔地面 10m 高处的风向和风速作为当地的观测数据Vmet
?h 风速有梯度，地面为 0 m/s，可认为按幂函数规律分布，如高度h处：V ?V(met)amet()ahmethmet?空气温度
1 主要指距地面1.5m高，背阴处的空气温度。
2 空气与地表面以导热、对流和长波辐射形式进行热交换而被加热或冷却??以对流为主。对短波辐射几乎是透明体。 空气温度
1.差：一日内气温的最高值和最低值之差。
2.较差：一年内最冷月和最热月的月平均气温差。
3.平均温度：向高纬度地区每移动 200~300 km 降低1℃。
空气温度的日变化: 一天中最高气温一般出现在下午2~3时，最低气温一般出现在凌晨4~5时 空气温度的年变化: 一年中最热月一般在7、8月份，最冷月一般在1、2月份。
空气温度的局部效应：受地面反射率、夜间辐射、气流、遮阳等影响，离建筑物越远温度越低 空气温度的局部效应
霜洞效应：洼地冷空气聚集造成气温低于地面上的空气温度 有效天空温度
大气层吸收10％以上的太阳辐射和来自地面的反射辐射，并向地面进行长波辐射（5～8?m及13?m以上）
地表有效辐射：地面与大气层之间的辐射换热QR
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QR＝Qg－Qsky ＝σ (? Tg －Tsky ) 地层温度
*面温度的变化取决于太阳辐射和对天空的长波辐射，可看作是周期性的温度波动 *层表面的月平均温度波动幅度基本等于室外月平均气温波动的幅度：北京全年最大月平均温差30.8 ℃，北京地层表面温度全年的波幅为15.4℃ *度波在向地层深处传递时，有衰减和延迟；1.5m后日变化被滤掉；一定深度后便成为恒温层，温度比全年气温平均温度高1～2℃。 地层温度
*未考虑地热的影响，可以采用付立叶导热微分方程来求地层在周期温度作用下的温度场。假定地壳是一个半无限大的物体，有：
???2??a*边界条件为过余温度 2????y2?(0,?)?Acos*A是地层表面温度的幅(℃)，Z是波动周期Z(小时)。 地层温度
*深度达到某一个部位，最热月时此处的温度反而低于该点的全年平均温度，而在最冷月时，该点的温度要高于全年平均温度。
*如果考虑地热的影响，深度每增加1米，地层平均温度一般就会增加1/30 ℃左右。但与当地地质条件有关。 湿度
*来源：水体蒸发；植物蒸发
*影响因素：地面性质;水体分布；季节；阴晴 湿度 日变化
绝对湿度一日中相对稳定 相对湿度与气温变化反相 年变化
内陆和沿海地区差别较大 降水
*大地蒸发的水分进入大气层，凝结后又回到地面，包括雨、雪、冰雹等 *降水强度：24小时的降水总量，单位 mm (或cm) *影响因素:气温;地形；大气环流；海陆分布 我国降水分布
我国降水基本集中在夏季，长江流域在夏初有“梅雨” 降雪集中在北纬35°以北
第四节 城市气候
小区风场 *形成机理
* 建筑物对来流风的阻碍和聚集作用
* 小区内太阳辐射导致各表面存在温差而形成的自然对流 不当风场的危害 1季造成热负荷增加 2风速影响人员行动 3季自然通风不良
4染物和室外热量不易散发
建筑的布局对小区风环境有重要的影响。 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：℃ 城市热岛强度△T的特征：
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 城市热岛的成因 1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 2人为影响：“ 人为热” ：交通、家用电器、炊事产热；调采暖产热
城市热岛与逆温层
*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。 建筑布局与日照 1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 2 影响因素
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