1-建筑物理環(huán)境概論課件

建筑物理環(huán)境（1）

ArchitecturalPhysicsEnvironment

2013.09.05

物理學(xué)：是研究客觀世界運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。

建筑物理學(xué)：是研究外界環(huán)境的運(yùn)動(dòng)過(guò)程對(duì)建筑產(chǎn)生的影響，進(jìn)而對(duì)人體產(chǎn)生的影響的學(xué)科。外界環(huán)境的物理要素為熱、聲、光的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。建筑物理學(xué)的研究對(duì)象是熱、聲、光等物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程對(duì)建筑和人體產(chǎn)生的影響。建筑物理學(xué)是設(shè)計(jì)和建造符合人體生理和心理需要的建筑的基本理論。引言建筑物理環(huán)境：建筑室內(nèi)外空間與人體相關(guān)的各個(gè)物理要素的總和。

建筑熱環(huán)境建筑光環(huán)境建筑聲環(huán)境

人通過(guò)各類感官器官（皮膚、眼、耳、鼻、舌）接觸外界物理環(huán)境，物理環(huán)境對(duì)人的生理和心理狀態(tài)產(chǎn)生著影響著?！督ㄖ锢憝h(huán)境》是城市規(guī)劃、建筑學(xué)、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、環(huán)境工程和建筑裝飾工程與材料專業(yè)同學(xué)們的專業(yè)基礎(chǔ)課，是綜合提高學(xué)生建筑設(shè)計(jì)、建筑技術(shù)創(chuàng)新能力的一門重要建筑技術(shù)課程?！督ㄖ锢憝h(huán)境》是一門培養(yǎng)高級(jí)建筑設(shè)計(jì)人才不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課程。建筑設(shè)計(jì)人員必須掌握一定的建筑物理知識(shí)，否則就不可能完滿地解決有關(guān)聲、光、熱環(huán)境的設(shè)計(jì)問(wèn)題，也就不可能保證現(xiàn)代建筑應(yīng)有的設(shè)計(jì)質(zhì)量。教學(xué)目標(biāo)是為同學(xué)們?cè)谛尥瓯菊n程后建立比較系統(tǒng)的建筑物理環(huán)境與技術(shù)概念。教學(xué)定位是提高同學(xué)們?cè)诮ㄖ?chuàng)作中綜合運(yùn)用建筑物理知識(shí)解決建筑環(huán)境設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。

建筑師們的任務(wù)：就是了解聲、光、熱的技術(shù)措施及其應(yīng)用，并且結(jié)合建筑構(gòu)造處理的技能，設(shè)計(jì)出既舒適又節(jié)能的建筑。1建筑物理理論的形成與發(fā)展《建筑物理環(huán)境》是研究聲、光、熱的物理現(xiàn)象和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門科學(xué)，是建筑學(xué)的主要組成部分。該學(xué)科形成于20世紀(jì)30年代。其分支學(xué)科有建筑熱工學(xué)、建筑光學(xué)、建筑聲學(xué)等。

20世紀(jì)初，美國(guó)學(xué)者賽賓提出吸聲系數(shù)概念與混響理論，為室內(nèi)聲學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。------建筑聲學(xué)逐漸形成；同期一些學(xué)者進(jìn)行太陽(yáng)的直射光、天空的擴(kuò)散光和天空亮度等光氣候的研究，提出近似的采光計(jì)算方法。據(jù)此制定出天然采光標(biāo)準(zhǔn)。建立起天然采光的理論。此時(shí)期，白熾燈逐漸成為一種廣泛使用的照明光源，促進(jìn)了照明技術(shù)的發(fā)展。在天然采光和照明技術(shù)的研究成果的基礎(chǔ)上，-------建筑光學(xué)逐漸形成；

18世紀(jì)初發(fā)明蒸汽供暖設(shè)備。19世紀(jì)末研究建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和環(huán)境相互作用的傳熱機(jī)理，以及房屋保暖措施。20世紀(jì)以來(lái)，為了解決采暖房屋的熱平衡問(wèn)題，提出穩(wěn)定傳熱計(jì)算方法、準(zhǔn)穩(wěn)定傳熱計(jì)算方法和非穩(wěn)定傳熱計(jì)算方法。在上述研究的基礎(chǔ)上，--------建筑熱工學(xué)逐漸形成。20世紀(jì)30年代建筑物理學(xué)，任務(wù)是提高建筑功能質(zhì)量，創(chuàng)造適宜的生活和工作環(huán)境。聲光熱建筑節(jié)能室內(nèi)混響計(jì)算天然采光建筑與光藝術(shù)的統(tǒng)一評(píng)價(jià)室內(nèi)音質(zhì)評(píng)價(jià)藝術(shù)及能耗建筑耗能近代建筑物理環(huán)境的發(fā)展?fàn)顩r有關(guān)內(nèi)容空氣質(zhì)量環(huán)境熱濕環(huán)境聲環(huán)境光環(huán)境人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng)建筑外環(huán)境流體力學(xué)傳熱學(xué)通風(fēng)散熱《建筑環(huán)境物理》課程的特點(diǎn)跨學(xué)科的邊緣科學(xué)，包括：熱學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)流體力學(xué)建筑構(gòu)造心理學(xué)生理學(xué)勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)城市氣候?qū)W不太舒服的環(huán)境人的感覺(jué)自然環(huán)境122研究的內(nèi)容建筑環(huán)境中，熱、聲、光、色彩、質(zhì)量等都是環(huán)境因素，對(duì)人的心理感受及建筑物的使用都有一定的影響；建筑物理環(huán)境研究?jī)?nèi)容有二：是研究人在建筑環(huán)境中的聲、光、熱作用下通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)和舒適感覺(jué)所產(chǎn)生的反應(yīng)；同時(shí)采取適宜的技術(shù)措施，調(diào)整建筑的物理環(huán)境設(shè)計(jì)，從而使建筑物達(dá)到特定的使用效果；3應(yīng)用現(xiàn)狀當(dāng)今建筑物理環(huán)境學(xué)科已建立系統(tǒng)的聲、光、熱環(huán)境設(shè)計(jì)與計(jì)算的理論和方法，完整的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和配套的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以求保證具有舒適的聲、光、熱環(huán)境及低能耗建筑。建筑物理環(huán)境（1）建筑熱工學(xué)（2）建筑光學(xué)（3）建筑聲學(xué)（4）空氣品質(zhì)建筑物理環(huán)境熱環(huán)境光環(huán)境聲環(huán)境空氣環(huán)境傳熱原理光特性聲學(xué)原理空氣組成氣候

視覺(jué)

聽(tīng)覺(jué)特性品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)熱舒適光度量聲音計(jì)量品質(zhì)控制保溫天然采光

聲學(xué)材料隔熱人工照明廳堂音質(zhì)防潮噪聲控制日照本課程的內(nèi)容首先根據(jù)人工作、生活的高效、舒適、安全和健康的要求，對(duì)建筑的物理環(huán)境給出定量的評(píng)價(jià)；其次研究提供良好物理環(huán)境和消除不良影響的技術(shù)途徑與控制措施。全課程共包含建筑熱環(huán)境、建筑光環(huán)境、建筑聲環(huán)境上中下三篇，每篇又包含若干講。每篇的講授內(nèi)容獨(dú)立成篇，便于運(yùn)用掌握。（1）建筑熱工學(xué)建筑熱工學(xué)是建筑物理學(xué)的組成部分之一。

主要介紹如何通過(guò)建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)上的技術(shù)措施，有效的利用室內(nèi)外環(huán)境的熱濕作用，合理地解決建筑物的保溫、防熱、防潮、日照、節(jié)能等問(wèn)題，同時(shí)創(chuàng)造良好的室內(nèi)熱環(huán)境并提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐久性。在大多數(shù)情況下，單靠建筑措施是不能完全滿足人體對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的要求。為了獲得舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，往往需要配備適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。

如在寒冷地區(qū)設(shè)置采暖設(shè)備，在炎熱地區(qū)設(shè)置空調(diào)設(shè)備等。但只有首先充分發(fā)揮各種建筑措施的作用，再配備一些必要的調(diào)節(jié)設(shè)備，才能設(shè)計(jì)出既能滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)要求而又節(jié)能的建筑。世博會(huì)日本館展館外部由可發(fā)電的超輕型薄膜包圍，透光性高的雙層外膜配以內(nèi)部的太陽(yáng)電池，充分利用太陽(yáng)能資源。內(nèi)部設(shè)計(jì)成循環(huán)式呼吸孔道等最新技術(shù)環(huán)境控制技術(shù)，光、水、空氣等自然資源最大限度得到利用，西班牙館實(shí)體結(jié)構(gòu)以鋼建筑材料為主，外墻將覆蓋有西班牙風(fēng)格的柳條編織品，建筑材料以環(huán)保材料為主，這樣的設(shè)計(jì)僅方便了日后的拆卸，也可以讓自然光可以隨意的透過(guò)鋼管和柳條射進(jìn)室內(nèi)加拿大卡爾格雷水中心采用的科技手段有：建筑保溫，減少能耗;可調(diào)節(jié)的窗戶，幫助監(jiān)控和保持室內(nèi)空氣質(zhì)量;屋頂輻射降溫系統(tǒng)地板通風(fēng)系統(tǒng);使用可再生資源和可回收材料等屋頂雨水收集系統(tǒng)，用于綠化灌溉;中水回用系統(tǒng)，用于沖廁;建筑建成后，每年可以減少10加元的能源消耗和71噸的二氧化碳排放，還可以減少72%的廢水排放，建筑的垃圾轉(zhuǎn)換回收率超過(guò)90%法國(guó)巴黎植物墻建筑：

垂直花園采用無(wú)土植物研究成果，通過(guò)特殊的材料和工藝，創(chuàng)造性地使用植物作為構(gòu)成建筑的材料，將150種共15000株來(lái)自界各地的植物，種植在800平方米的墻面，成功構(gòu)筑了個(gè)充滿自然氣息的垂直花園。垂直花園植物墻僅為城市環(huán)境增添了勃勃生機(jī)，而可以吸收空氣中的污染物質(zhì)，減緩噪聲污染，降低建筑物吸收的太陽(yáng)輻射，有利于緩解城市熱島效應(yīng)上海生態(tài)示范辦公樓自然通風(fēng)天然采光再生能源智能控制資源回用舒適環(huán)境生態(tài)綠化綠色建材健康空調(diào)超低能耗高效、環(huán)保、健康新型空調(diào)系統(tǒng)斜屋面太陽(yáng)能集熱器和光電板系統(tǒng)北京清華生態(tài)示范樓雙層玻璃幕墻自然通風(fēng)系統(tǒng)研究的具體內(nèi)容是：人體的熱感覺(jué)、室外環(huán)境的熱濕參數(shù)及其對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的影響，建筑材料的熱物理性能，房屋的熱穩(wěn)定性、建筑物的保溫、防熱、日照、防潮除濕技術(shù)等。建筑師們的任務(wù)：就是了解上述的技術(shù)措施及其應(yīng)用，并且結(jié)合建筑構(gòu)造處理的技能，設(shè)計(jì)出既熱舒適又節(jié)能的建筑。引言第一章建筑熱環(huán)境第二章傳熱基本知識(shí)第三章建筑保溫第四章建筑防熱第五章建筑日照與遮陽(yáng)第六章建筑與節(jié)能技術(shù)建筑熱工學(xué)（2）建筑光學(xué)建筑光學(xué)是建筑物理的一個(gè)分支，主要研究建筑物室內(nèi)外的光環(huán)境。研究與建筑有關(guān)光的性質(zhì)、光的視覺(jué)性質(zhì)、建筑的天然采光和人工照明技術(shù)。天然光上海大劇院人工光斯圖加特美術(shù)館新館采光效果圖書(shū)館光效果圖研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，創(chuàng)造良好的光環(huán)境，滿足人們工作、生活、審美和保護(hù)視力等要求的應(yīng)用學(xué)科，是建筑物理學(xué)的組成部分之一。建筑師們的任務(wù)：就是要為人們創(chuàng)造良好的光環(huán)境，它不但對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率和視力健康都有直接影響，也影響人們的生活質(zhì)量，在建筑設(shè)計(jì)中要重視采光和照明問(wèn)題。引言第一章建筑光學(xué)基本知識(shí)第二章天然采光第三章建筑照明第四章照明與節(jié)能建筑光學(xué)人們可以聽(tīng)到的聲音都屬于聲環(huán)境范疇，如談話、鳥(niǎo)鳴、音樂(lè)、泉水叮咚、歌聲等悅耳之聲；但也能聽(tīng)到吵鬧、機(jī)器轟鳴、車輛的轟鳴等噪聲。從人的心理感受上聲音分兩類：

C類：舒服的，如音樂(lè)、歌唱、生活中的交談等。

U類：不舒服的，如噪聲、爆炸聲、刺耳的嘯叫聲等。（3）建筑聲學(xué)聲環(huán)境設(shè)計(jì)圍繞著人的感受，在建筑設(shè)計(jì)中做到：

1）如何保證C類的聲音聽(tīng)清聽(tīng)舒服

—音質(zhì)設(shè)計(jì)

2）降低U類聲音對(duì)正常工作生活的干擾

—噪聲控制建筑聲學(xué)是研究與建筑有關(guān)的聲學(xué)問(wèn)題的科學(xué)。內(nèi)容主要包括廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)和建筑環(huán)境中的噪聲控制兩大部分，目的是為人們生活和工作創(chuàng)造良好的聲學(xué)環(huán)境。研究室內(nèi)外聲波傳輸?shù)奈锢項(xiàng)l件和聲學(xué)處理方法，以保證室內(nèi)具的良好的聽(tīng)聞條件；研究控制建筑物內(nèi)部和外部一定空間內(nèi)的噪聲干擾和危害。因此，現(xiàn)代建筑聲學(xué)可分為室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)和環(huán)境噪聲控制兩個(gè)研究領(lǐng)域。有音質(zhì)要求的建筑除了廳堂，廣播、電視的播音錄音室，演播廳，電影的錄影棚等在某些方面的音質(zhì)要求更高；而其他體育建筑、公共建筑的文化館、博覽建筑以及一些民用建筑，均有各自不同程度的音質(zhì)要求。當(dāng)然，良好的音質(zhì)也必須不受內(nèi)外噪聲的干擾。建筑師們的任務(wù)：就是在掌握人們對(duì)聲環(huán)境要求的基礎(chǔ)之上，能綜合應(yīng)用控制聲環(huán)境（音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制）的技術(shù)手段和方法來(lái)設(shè)計(jì)建筑，使所設(shè)計(jì)的建筑更完美、更舒適！國(guó)家大劇院

建筑地點(diǎn)：北京

國(guó)家大劇院工程位于北京長(zhǎng)安街的核心位置，主體建筑呈“巨蛋”形，由歌劇院、音樂(lè)廳、戲劇場(chǎng)和公共大廳等部分組成。工程建成后，它將成為中國(guó)最高水平的表演藝術(shù)中心。國(guó)家大劇院內(nèi)景

音樂(lè)廳

歌劇廳

音樂(lè)廳

歌劇廳

戲劇廳

音樂(lè)廳

悉尼歌劇院

歌劇院整個(gè)分為三個(gè)部分：歌劇廳、音樂(lè)廳和貝尼朗餐廳。歌劇廳、音樂(lè)廳及休息廳并排而立，建在巨型花崗巖石基座上，各由4塊巍峨的大殼頂組成。歌劇廳可容納1547名觀眾，內(nèi)部陳設(shè)新穎、華麗、考究，為了避免在演出時(shí)墻壁反光，墻壁一律用暗光的夾板鑲成：地板和天花板用本地出產(chǎn)的黃楊木和樺木制成；彈簧椅蒙上紅色光滑的皮套。采用這樣的裝置，演出時(shí)可以有圓潤(rùn)的音響效果。舞臺(tái)面積440平方米，有轉(zhuǎn)臺(tái)和升降臺(tái)。舞臺(tái)配有兩幅法國(guó)織造的毛料華麗幕布。香港文化中心音樂(lè)廳引言第一章聲學(xué)的基本知識(shí)第二章吸聲材料和隔聲材料第三章噪聲控制第四章室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)建筑聲學(xué)建筑物理環(huán)境包括建筑熱工學(xué)、建筑光學(xué)和建筑聲學(xué)三篇內(nèi)容。4學(xué)習(xí)內(nèi)容及任務(wù)建筑物理環(huán)境（1）建筑熱工學(xué)（2）建筑光學(xué)（3）建筑聲學(xué)室外熱環(huán)境設(shè)計(jì)室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)天然采光設(shè)計(jì)建筑照明設(shè)計(jì)室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)環(huán)境噪聲控制建筑物理環(huán)境涉及的知識(shí)面較為廣泛，有建筑學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、環(huán)境科學(xué)等，是培養(yǎng)高級(jí)建筑設(shè)計(jì)人才的不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)掌握的內(nèi)容概括為：1）研究建筑中的熱、光、聲等物理現(xiàn)象；2）材料的熱學(xué)、光學(xué)以及聲學(xué)性能；3）獲得良好的熱、光、聲環(huán)境的設(shè)計(jì)原理、方法和技術(shù)措施等。從建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)到局部的構(gòu)造設(shè)計(jì)，甚至施工管理，自始至終都涉及建筑物理的有關(guān)知識(shí)和技能。如大的城市規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃中的微氣候、日照、通風(fēng)、噪聲控制等問(wèn)題到建筑單體的隔熱、保溫、隔聲、采光、防潮等。因此，未來(lái)的建筑設(shè)計(jì)師們，必須加強(qiáng)建筑物理的學(xué)習(xí)；在設(shè)計(jì)過(guò)程中，也要充分利用建筑物理技術(shù)。建筑設(shè)計(jì)人員必須掌握一定的建筑物理知識(shí)，建筑物理環(huán)境課程，是建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生的限選課；課程性質(zhì)：

專業(yè)基礎(chǔ)課授課方式：

教學(xué)、討論結(jié)合教學(xué)實(shí)驗(yàn)和課程綜合設(shè)計(jì)。學(xué)時(shí)數(shù)：

96學(xué)時(shí)；6學(xué)分；兩學(xué)期完成

5主要參考資料1）建筑物理（第三版）：柳孝圖，東南大學(xué)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社2010年出版2）城市環(huán)境物理：劉加平編著，中國(guó)建筑工業(yè)出版社2011年出版3）建筑熱環(huán)境，劉念雄等編著，清華大學(xué)出版社2005年出版4）建筑光環(huán)境，詹慶旋，清華大學(xué)出版社1996年出版5）建筑聲環(huán)境，秦佑國(guó)等，