建筑物理與建筑設(shè)備輔導(dǎo):建筑熱工與節(jié)能6
第二節(jié)熱環(huán)境
一、室外熱環(huán)境(室外氣候)
室外熱環(huán)境是指作用在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的一切熱物理量的總稱,是由太陽(yáng)輻射、大氣溫度、空氣濕度、風(fēng)、降水等因素綜合組成的一種熱環(huán)境。建筑物所在地的室外熱環(huán)境通過(guò) 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)將直接影響室內(nèi)環(huán)境,為使所設(shè)計(jì)的建筑能創(chuàng)造良好的室內(nèi)熱環(huán)境,必須了解當(dāng)?shù)厥彝鉄岘h(huán)境的變化規(guī)律及特征,以此作為建筑熱工設(shè)計(jì)的依據(jù)。與室外熱環(huán)境密切有關(guān)的主要因素如下:
(一)太陽(yáng)輻射
1.太陽(yáng)輻射能是地球上熱量的基本來(lái)源,是決定室外熱環(huán)境的主要因素。
2.太陽(yáng)輻射的組成
到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射分為兩個(gè)部分,一部分是太陽(yáng)直接射達(dá)地面的部分,稱為直射輻射;另一部分是經(jīng)過(guò)大氣層散射后到達(dá)地面的部分,稱為散射輻射。
3.太陽(yáng)常數(shù)
在太陽(yáng)與地球的平均距離處,垂直于人射光線的大氣界面單位面積上的輻射熱流密度。
天文太陽(yáng)常數(shù)(理論計(jì)算值):I0=1395.6W/┫
氣象太陽(yáng)常數(shù)(實(shí)測(cè)分析值):I0=1256W/┫
4.影響太陽(yáng)輻射照度的因素
大氣中射程的長(zhǎng)短,太陽(yáng)高度角,海拔高度,大氣質(zhì)量。
5.太陽(yáng)光譜
太陽(yáng)輻射能量主要分布在紫外線、可見光和紅外線區(qū)域,其中97.8%是短波輻射,所以太陽(yáng)輻射屬于短波輻射。
(二)室外氣溫
1.室外氣溫:指距地面1.5m處百葉箱內(nèi)的空氣溫度。
2.變化規(guī)律
室外氣溫由于受到太陽(yáng)輻射的影響,它的年變化、日變化規(guī)律都是周期性的。
(1)年變化規(guī)律:由地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)引起,形成一年四季氣溫變化,北半球最高氣溫出現(xiàn)在7月(大陸)或8月(沿海、島嶼),最低氣溫出現(xiàn)在1月或2月。
(2)日變化規(guī)律:由地球自轉(zhuǎn)引起。日最低氣溫出現(xiàn)在6:00―7:00左右。日最高氣溫出現(xiàn)在14:00左右。
(三)空氣濕度
1.濕度:空氣中水蒸氣的含量。可用絕對(duì)濕度或相對(duì)濕度表示,通常使用相對(duì)濕度表示空氣的濕度。
2.變化規(guī)律
一般來(lái)說(shuō),某一地區(qū)在一定時(shí)間內(nèi),空氣的絕對(duì)濕度變化不大,但由于空氣溫度的變化,使得空氣中飽和水蒸氣壓隨之變化,從而導(dǎo)致相對(duì)濕度變化強(qiáng)烈。
(1)年變化規(guī)律:最熱月相對(duì)濕度最小,最冷月相對(duì)濕度最大,季風(fēng)區(qū)例外。
(2)日變化規(guī)律:晴天時(shí),日相對(duì)濕度最大值出現(xiàn)在4:00~5:00,日相對(duì)濕度最小值
出現(xiàn)在13:00-15:00。
(四)風(fēng)
1.風(fēng):指由大氣壓力差所引起的大氣水平方向的運(yùn)動(dòng)。
2.風(fēng)的類型
(1)大氣環(huán)流:由于太陽(yáng)輻射熱在地球上照射不均勻,使得赤道和兩極之間出現(xiàn)溫差,從而引起大氣在赤道和兩極之間產(chǎn)生活動(dòng),即為大氣環(huán)流。
(2)地方風(fēng):局部地區(qū)受熱不均引起的小范圍內(nèi)的大氣流動(dòng)。如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、林原風(fēng)等。
3.風(fēng)的特性
(1)風(fēng)向:風(fēng)吹來(lái)的地平方向?yàn)轱L(fēng)向??墒褂盟姆轿粬|(E)、南(S)、西(W)、北(N)表示,細(xì)分則使用八方位,即在上述四方位中增加?xùn)|南(SE)、東北(NE)、西南(SW)、西北(NW),甚至使用十六方位表示。
風(fēng)向頻率圖(風(fēng)向玫瑰圖)是一定時(shí)間內(nèi)在各方位刮風(fēng)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)圖,可由此了解當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向,尤其是不同季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向。
(2)風(fēng)速:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)風(fēng)前進(jìn)的距離,單位為m/s。氣象學(xué)上根據(jù)風(fēng)速將風(fēng)分為十二級(jí)。
(五)降水
1.降水:從大地蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣進(jìn)人大氣層,經(jīng)過(guò)凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)的水分。如雨、雪、雹都屬降水現(xiàn)象。
2.降水的性質(zhì)
(1)降水量:降落到地面的雨以及雪、雹等融化后,未經(jīng)蒸發(fā)或滲透流失而累積在水平面上的水層厚度。單位:mm。
(2)降水強(qiáng)度:?jiǎn)挝粫r(shí)間(24小時(shí))內(nèi)的降水量,單位:mm/d。
根據(jù)降水強(qiáng)度,可將降水劃分如下:
小雨 <10mm 中雨 10―25mm
大雨 25―50mm 暴雨 50―100mm
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