建筑節(jié)能教案 第2章 室外環(huán)境規(guī)劃中的節(jié)能技術(shù)

PAGE第二章室外環(huán)境規(guī)劃中的節(jié)能技術(shù)第一節(jié)環(huán)境降溫節(jié)能的概念一、室外熱環(huán)境的概念圖2-1室外熱環(huán)境形成機(jī)理二、城市熱島效應(yīng)圖2圖2-22004年9月27日廣州“熱島”圖三、室外環(huán)境規(guī)劃的重要性第二節(jié)室外熱環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)策略一、中國傳統(tǒng)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)圖2-3江南傳統(tǒng)民居圖2-4高樓林立的城市二、目前設(shè)計(jì)中存在的問題(1)高密度的建筑區(qū)(2)不透水鋪裝的大量采用圖2-5香港淘大花園圖2-6不透水路面(3)不合理的建筑布局(4)不合理的綠地規(guī)劃三、氣候適應(yīng)性策略及方法圖2-7斯圖加特市21世紀(jì)規(guī)劃的建議圖日照分析日照分析室外遮陽設(shè)計(jì)風(fēng)、溫場分析室外風(fēng)溫環(huán)境設(shè)計(jì)降低熱島強(qiáng)度，提高室外舒適性圖2-8室外熱環(huán)境設(shè)計(jì)方法第三節(jié)建筑氣候一、日照日照是指物體表面被太陽光直接照射的現(xiàn)象。日照在一年中是不斷變化的，這是由于地球按一定的軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)造成。地球公轉(zhuǎn)的軌道平面叫黃道面。由于地軸是傾斜的，它與黃道面約成66°33′的交角。在公轉(zhuǎn)的運(yùn)行中，這個(gè)交角和地軸的傾斜方向，都是固定不變的。這樣一來，就使太陽光線垂直照射在地球上的范圍，在南、北緯23°27′緯度線之間作周期性變動(dòng)，這兩條緯度線則分別叫做南回歸線和北回歸線。如圖2-9所示為地球繞太陽運(yùn)行一周的行程，由于地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)，形成春分、夏至、秋分、冬至四個(gè)重要節(jié)氣。這四個(gè)節(jié)氣也是室外熱環(huán)境分析的關(guān)鍵日。圖2-9地球繞太陽運(yùn)行圖太陽運(yùn)行規(guī)律描述中有三個(gè)參數(shù)：太陽赤緯角、太陽高度角、太陽方位角。赤緯角描述地球繞太陽公轉(zhuǎn)的行程，不同季節(jié)有不同的太陽赤緯角；太陽高度角是指太陽光線與地平面的夾角。太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南子午線的夾角稱為太陽方位角。二、太陽輻射到達(dá)地面的太陽輻射由兩部分組成，一部份是方向未經(jīng)改變的，叫做直射輻射；另一部分是由于被大氣中氣體分子、液體或固體顆粒反射，達(dá)到地面時(shí)無特定的方向，叫做散射輻射。三、氣溫圖2-10城市熱島效應(yīng)四、風(fēng)圖11-11某氣象觀測站的風(fēng)玫瑰圖描述風(fēng)有三個(gè)重要概念：風(fēng)向、風(fēng)頻、風(fēng)玫瑰圖。風(fēng)向指風(fēng)吹來的風(fēng)向，用16個(gè)方位表示。風(fēng)頻，即各風(fēng)向的頻率。風(fēng)頻是了解某地各風(fēng)向出現(xiàn)頻繁程度的特征量，它是用各風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占風(fēng)向總觀測次數(shù)的百分率來表示。風(fēng)向玫瑰圖，即風(fēng)向分布圖。其繪制方法是將極坐標(biāo)圖分成八個(gè)方位，分別是N，S，E，W，NW，NE，SW，SE。某氣象觀測站的風(fēng)玫瑰圖如圖2-圖11-11某氣象觀測站的風(fēng)玫瑰圖五、降水六、空氣濕度空氣濕度是表示大氣的濕潤程度，指空氣中水蒸汽含量的多少，通常用相對濕度或絕對濕度來表示。絕對濕度是指單位容積濕空氣所含水蒸氣的質(zhì)量；相對濕度是指在一定大氣壓力下，溫度一定時(shí)，濕空氣的絕對濕度與同溫度下飽和濕空氣的絕對濕度之比稱為相對濕度?？諝獾慕^對濕度，亦即空氣中的水蒸汽含量冬季幾乎沒有變化，夏季在午后氣溫達(dá)到最高時(shí)因地表蒸發(fā)旺盛導(dǎo)致絕對濕度稍有增加。第四節(jié)風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)所謂風(fēng)環(huán)境是指室外空氣流動(dòng)在建筑區(qū)域的分布一、風(fēng)環(huán)境基礎(chǔ)知識1．主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)速在我國絕大多數(shù)地區(qū)，不同季節(jié)一般都有主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)速，主導(dǎo)風(fēng)向是指一段時(shí)間內(nèi)頻率出現(xiàn)最高的風(fēng)向，可以通過風(fēng)玫瑰圖得到。2．城市梯度風(fēng)建筑小區(qū)并不是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，其周圍存在著建筑和其他物體，來流風(fēng)呈現(xiàn)下低上高的梯度風(fēng)分布。圖2-12梯度風(fēng)示意圖（2-1）3．建筑周圍氣流特征圖2-13室外風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)圖4．城市內(nèi)部風(fēng)特點(diǎn)二、風(fēng)環(huán)境主要影響因素1．建筑密度圖2-14建筑風(fēng)速與建筑密度關(guān)系的擬合公式2．建筑體量圖2-15建筑體量與背風(fēng)渦流區(qū)范圍的關(guān)系3．迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積是指建筑外墻垂直于風(fēng)向的投影面積。迎風(fēng)面積越大，由于背風(fēng)渦流區(qū)的影響，風(fēng)速越低。三、風(fēng)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)方法1．建筑朝向2．建筑間距圖2-16不同風(fēng)向入射角對建筑氣流影響3．建筑形體設(shè)計(jì)圖2-17華南理工大學(xué)綜合教學(xué)樓鳥瞰圖4．建筑平面布局一般建筑群的平面布局有行列式、自由式、點(diǎn)式、周邊式三種。圖2-18建筑平面布局對風(fēng)環(huán)境的影響a）行列式；b）錯(cuò)列式；c）斜列式；d）周邊式；e）自由式圖2-19建筑平面布局合理設(shè)計(jì)圖2-20A、B型定型單位住宅及其組成的庭院式布局示意4．路網(wǎng)規(guī)劃5．綠化6．其他規(guī)劃策略（1）局部地理氣候（2）不同功能場所性質(zhì)圖2-21地理因素影響局部風(fēng)場第五節(jié)室外熱環(huán)境設(shè)計(jì)影響室外熱環(huán)境的主要因素有氣候、太陽輻射、城市下墊面、城市綠地和水體、城市人工熱源等，各因素之間相互聯(lián)系，互相影響。一、室外氣候1．輻射圖2-22室外熱環(huán)境輻射2．溫度圖2-23城市近地層熱量交換示意圖3．濕度二、環(huán)境規(guī)劃關(guān)鍵參數(shù)1．陰影率陰影率是對太陽直射輻射遮陽程度的描述，是陰影面積占地塊面積的比例。2．天空角系數(shù)角系數(shù)是指表面1發(fā)出的輻射能落到表面2上的百分?jǐn)?shù)稱為表面1對表面2的角系數(shù)。天空角系數(shù)是區(qū)域?qū)μ炜盏拈_闊度的描述。圖2-24某小區(qū)日照分析圖3．反射率壁面反射的輻射占到達(dá)壁面總輻射的比例稱為反射率，反射率與吸收率的和等于1。4．發(fā)射率5．蒸發(fā)效率三、室外熱環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)措施1．地面鋪裝圖2-257月2．綠化圖2-26不同天氣的WBGT溫度曲線圖2-27飛機(jī)場跑道與草坪的過渡氣候圖2-28中、高層建筑物之間的鋪裝與植被的比較圖2-29水表面溫度隨水體深度變化曲線圖2-30水面對城市氣溫的調(diào)節(jié)作用街道無綠化植兩排行道樹街道無綠化植兩排行道樹花園林陰道圖2-31街道不同綠化方式對氣溫和地表溫度的影響圖2-32樹木生長的形態(tài)圖11-33不同的綠化形態(tài)（1）分散型綠化圖11-33不同的綠化形態(tài)屋頂花園在鱗次櫛比的城市建筑中，可使高層居住和工作的人們能避免來自太陽和低層部分屋面反射的眩光和輻射熱；屋頂綠化可使屋面隔熱，減少雨水的滲透；能增加住宅區(qū)的綠化面積，加強(qiáng)自然景觀，改善居民戶外生活的環(huán)境，保護(hù)生態(tài)平衡。屋頂花園在住宅區(qū)設(shè)計(jì)中有著特殊的作用，屋頂花園功能分析見圖2-35。圖2-34立體綠化（2）綠化帶綠化圖2-35屋頂花園功能分析圖2-36城市綠化帶3．遮陽構(gòu)件（1）遮陽傘（蓬）、張拉膜、玻璃纖維織物等（2）百葉遮陽圖2-38室外遮陽構(gòu)件大樣圖圖2-39室外遮陽光影效果冬季；b）夏季（3）綠化遮陽構(gòu)件圖2-40葡萄藤廊架四、室外熱環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)方法圖2-41考慮建筑形式和環(huán)境聯(lián)系的6種建筑形式a）點(diǎn)式；b）內(nèi)廷式；c）層式；d）行列+內(nèi)廷式；e）行列式；f）庭院式圖2-42具有透水效果的植草磚停車場圖2-43建筑微氣候示意（水面效應(yīng)、綠地效應(yīng)）第六節(jié)熱環(huán)境的評價(jià)方法一、室外熱環(huán)境的評價(jià)指標(biāo)及評估體系（一）室外熱環(huán)境的評價(jià)指標(biāo)1．標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SETASHRAE的標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET（StandardEffectiveTemperature）定義為：在溫度為SET的假想等溫?zé)岘h(huán)境中，空氣相對濕度為50%，空氣靜止，人體身著與活動(dòng)量對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)服裝，其皮膚潤濕度和通過皮膚的換熱量與實(shí)際環(huán)境下相同。2．濕黑球溫度（WBGT）濕黑球溫度WBGT是一個(gè)環(huán)境熱應(yīng)力指數(shù)，它由干球溫度、自然通風(fēng)（非送風(fēng)）下的濕球溫度、以及黑球溫度按照如下關(guān)系構(gòu)成：