建筑物理與建筑設備輔導: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結構上的一切熱物理量的總稱,是由太陽輻射、大氣溫度、空氣濕度、風、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 外圍護結構將直接影響室內環(huán)境,為使所設計的建筑能創(chuàng)造良好的室內熱環(huán)境,必須了解當地室外熱環(huán)境的變化規(guī)律及特征,以此作為建筑熱工設計的依據。與室外熱環(huán)境密切有關的主要因素如下:
(一)太陽輻射
1.太陽輻射能是地球上熱量的基本來源,是決定室外熱環(huán)境的主要因素。
2.太陽輻射的組成
到達地球表面的太陽輻射分為兩個部分,一部分是太陽直接射達地面的部分,稱為直射輻射;另一部分是經過大氣層散射后到達地面的部分,稱為散射輻射。
3.太陽常數
在太陽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。
天文太陽常數(理論計算值):I0=1395.6W/┫
氣象太陽常數(實測分析值):I0=1256W/┫
4.影響太陽輻射照度的因素
大氣中射程的長短,太陽高度角,海拔高度,大氣質量。
5.太陽光譜
太陽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處百葉箱內的空氣溫度。
2.變化規(guī)律
室外氣溫由于受到太陽輻射的影響,它的年變化、日變化規(guī)律都是周期性的。
(1)年變化規(guī)律:由地球圍繞太陽公轉引起,形成一年四季氣溫變化,北半球最高氣溫出現在7月(大陸)或8月(沿海、島嶼),最低氣溫出現在1月或2月。
(2)日變化規(guī)律:由地球自轉引起。日最低氣溫出現在6:00―7:00左右。日最高氣溫出現在14:00左右。
(三)空氣濕度
1.濕度:空氣中水蒸氣的含量??捎媒^對濕度或相對濕度表示,通常使用相對濕度表示空氣的濕度。
2.變化規(guī)律
一般來說,某一地區(qū)在一定時間內,空氣的絕對濕度變化不大,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,從而導致相對濕度變化強烈。
(1)年變化規(guī)律:最熱月相對濕度最小,最冷月相對濕度最大,季風區(qū)例外。
(2)日變化規(guī)律:晴天時,日相對濕度最大值出現在4:00~5:00,日相對濕度最小值
出現在13:00-15:00。
(四)風
1.風:指由大氣壓力差所引起的大氣水平方向的運動。
2.風的類型
(1)大氣環(huán)流:由于太陽輻射熱在地球上照射不均勻,使得赤道和兩極之間出現溫差,從而引起大氣在赤道和兩極之間產生活動,即為大氣環(huán)流。
(2)地方風:局部地區(qū)受熱不均引起的小范圍內的大氣流動。如海陸風、山谷風、林原風等。
3.風的特性
(1)風向:風吹來的地平方向為風向??墒褂盟姆轿粬|(E)、南(S)、西(W)、北(N)表示,細分則使用八方位,即在上述四方位中增加東南(SE)、東北(NE)、西南(SW)、西北(NW),甚至使用十六方位表示。
風向頻率圖(風向玫瑰圖)是一定時間內在各方位刮風次數的統計圖,可由此了解當地的風向,尤其是不同季節(jié)的主導風向。
(2)風速:單位時間內風前進的距離,單位為m/s。氣象學上根據風速將風分為十二級。
(五)降水
1.降水:從大地蒸發(fā)出來的水蒸氣進人大氣層,經過凝結后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)的水分。如雨、雪、雹都屬降水現象。
2.降水的性質
(1)降水量:降落到地面的雨以及雪、雹等融化后,未經蒸發(fā)或滲透流失而累積在水平面上的水層厚度。單位:mm。
(2)降水強度:單位時間(24小時)內的降水量,單位:mm/d。
根據降水強度,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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