建筑环境控制技术

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1、建筑环境控制技术建筑环境控制技术*1荆有印 建筑环境控制技术建筑环境控制技术v建筑与环境 v区域环境控制 v建筑风环境控制 v节能建筑控制技术 v建筑节能应用新技术 Date2荆有印 建筑与环境*3荆有印 p建筑环境 建筑外部环境自然环境：气候环境、地理环境气候环境：是指冷、热、风、雨和雷电等。地理环境：是指陆地、海岸等自然位置。气候要素：大气温度、湿度、风雨、气压、日照等 。 建筑内部环境气候要素：温度、湿度、气流、辐射等。“风水”是中国古代即已产生的一种环境设计理论（ 初级环境科学）。 u科学： 涉及环境心理学、地理学、气象学、生态学 、规划学、建筑学等 环境因素影响人的身体与心理健康 u

2、玄学： 前人的经验神秘主义 迷信 原因：缺乏科学的认识和分析手段或风水先生 故弄玄虚。 Date4荆有印 v影响建筑风水的因素气候因素水文因素地质因素p中国风水文化Date5荆有印 v 建筑风水学选址原则整体系统原则因地制宜原则依山傍水原则观形察势原则地质检验原则水质分析原则坐北朝南原则适中居中原则顺乘生气原则改造风水原则Date6荆有印 v传统风水与建筑美学对称美和谐美生机美曲线美Date7荆有印 区域环境控制*8荆有印 区域热环境控制对于城市、城镇、住宅小区和工业小区等， 由于人口密度较大、各类建筑物高度集中等人为 条件的影响，使得这些区域的大气成分与郊区农 村发生了明显的变化，因此，其热

3、量收支平衡关 系也与郊区农村等区域明显不同。Date9荆有印 区域热环境控制QS=QnQFQHQE热量收支平衡图 QS下垫面层贮热量； Qn覆盖层内净辐射的热量； QF覆盖层内人为释热量； QH覆盖层大气显热交换量； QE覆盖层内潜热交换量。 其热平衡式为：Date10荆有印 区域湿平衡区域的水分平衡直接影响区域覆盖层大气显热散热 的多少。区域水分平衡式为：m+I+F=E+R+Sm降水量； I城市供水量； R城市排水量；E蒸发散失水量； F燃烧产水量； S城市贮水量。 郊区土壤 Date11荆有印 区域湿平衡郊区植物城市水分平衡图 m降水量； I城市供水量； R城市排水量；E蒸发发散失水量；

4、F燃烧产烧产 水量； S城市贮贮水量。Date12荆有印 区域湿平衡v上式各量，不同的区域明显不同。 v城市的m、I、F值均比郊区大，E和S均比郊区小 ，则R又比郊区大得多。由于这些差异，不仅影 响区域内的湿度分布，而且影响区域内的热量平 衡，使区域间的热气候差异显著。Date13荆有印 区域湿平衡v现代城市下垫面层排水 越来越完善，城市的水 量大部分被排走。v城市空气湿度比郊区小 ，但气温又比郊区高；v当气温高时，其相对湿 度小，当气温低时，相 对湿度大。 城市气温对相对湿度的影响 Date14荆有印 城市热岛效应城市热岛效应是城市化的必然产物，是由于城区 与郊区之间的温差所引起的热岛环流。

5、城市热岛效应 Date15荆有印 城市热岛效应城市热岛效应的影响热岛环流，造成城区大气污染。影响城区 的降水和空气湿度。酷热天气日数增多，寒冷天 气日数减少。 控制城市热岛的措施u严格控制城市规模 u保持城区有足够的蒸发面积 u合理使用人工铺装 u加强城区自然通风 Date16荆有印 城区的大气环境城市中的污染源 u固定污染源：能源利用、废物焚化、工业生产 u流动污染源：汽车、火车、轮船、飞机等 城市大气中的主要污染物COx、NOx、SOx、微粒、光化学烟雾等 污染物对大气环境的影响 u“阳伞效应”太阳辐射在穿过大气到达地面的过程中，受 到大气中污染物的吸收、散射和反射作用，使其 强度减弱，到

6、达地面的辐射减少，其作用如同一 把阳伞。这种效应称为大气污染的“阳伞效应”。 Date17荆有印 城区的大气环境vCO2温室效应所谓温室效应是指玻璃等材料能够透过太阳短 波而不能透过长波，造成局部气温升高的现象。大气中的CO2气体对太阳辐射的短波几乎不吸 收，但对长波辐射，特别是地表发射的长波在 1317m范围内的长波辐射具有强烈的吸收能力， 地面辐射被截留在大气边界层内，使边界层内的气 温有所升高。CO2的这种特性称为CO2温室效应。Date18荆有印 城区的大气环境v酸雨酸雨就是酸性降水（包括酸性雨、酸性霜、酸 性雹等）。酸雨形成与大气污染密切相关。酸雨对植物生长有很大影响。 Date19

7、荆有印 城区的大气环境控制大气环境污染的措施 选择合理的风象污染指标风象是一个地区风向、风频和风速的综合指标 。 正确处理地形地物与污染源的关系 加强城市绿化建设 发展城市集中供热 Date20荆有印 建筑风环境控制*21荆有印 建筑风环境控制风 l 风、季风、台风、龙卷风、地形风。 l 地形风：海陆风、山谷风、后院风、花 院风、园林风、街巷风、中庭风等。 室外风 风玫瑰图 l 经过多年观测和分析，得出关于本地区 风的规律，通常以风玫瑰图的形式表示 。风玫瑰图 Date22荆有印 建筑风环境控制单体建筑 u形态与风建筑朝向、间距是影响建筑通风的主要 因素。 u我国大部分地区的夏季主导风向是南或

8、南偏东， 因此传统建筑多采用坐北朝南，即使在现代建筑 中，也是以南或南偏东为主。 u选这种朝向不仅有利于自然通风，而且能够避免 西晒和东晒。 u对于有些地区由于地理环境、地形、地貌的影响 ，可能夏季主导风向与风玫瑰图不一致，这时应 按照实际的地方风向来布置建筑物的朝向。Date23荆有印 建筑风环境控制u对于城、镇地区，无论是街坊或居住小区，大多是 成排、成群地布置建筑物，如风向垂直于前排建筑 物的纵轴线，那么建筑物的后部会形成很长的漩涡 区。 风向入射角 u为保证后排建筑物具有良好的通风 条件，建筑物之间的间距一般要求达 到前幢建筑高度的4倍左右，但这样 的距离明显不符合节约用地的原则。 u

9、为此，常将建筑朝向偏转一定的角 度，使风斜吹入室内，这样尽管室内 的风速会有所减小，但屋后的涡流区 却大大缩短。 Date24荆有印 建筑风环境控制v建筑高度、长度和深度对自然通风也有很大的影 响。 建筑高度与漩涡区的关系 Date25荆有印 建筑风环境控制建筑长度与漩涡区的关系 建筑深度与漩涡区的关系 Date26荆有印 建筑风环境控制群体建筑关系与风 u群体建筑平面布置对自然通风的影响建筑群之间的通风，常常以建筑间距作为通风评价 的标准，但是建筑单体周围空气流动的基本模式尚 不足以说明建筑群的自然通风状况。 u行列式布局：建筑群内部的流场会因风向投射角的 不同而有很大的变化。 u错列式、斜

10、列式：可以是风斜向导入建筑群内部， 有时侯也可以结合地形，采用自由式的排列方式。 Date27荆有印 群体建筑的布置方式 Date28荆有印 建筑风环境控制v 群体建筑空间布置对自然通风的影响 在建筑群中，当不同建筑高度的房屋穿插排列时，对低层建 筑的通风状况非常不利，但对高层建筑的通风影响不大。 当高低建筑物分开排列时，若低层建筑处于高层建筑之前， 靠近高层建筑的那排建筑物会出现风的逆流现象。 当低层建筑处于高层建筑之后，则高层建筑物后的第一排低 层建筑物的通风效果会非常差（处于漩涡区）。 除此之外，建筑群的通风问题还与巷道的方向和长度、围墙 的形式有关。 Date29荆有印 建筑风环境控制

11、植物与风 u在建筑环境设计和造园规划中，不同的植物形 态对通风的影响也各不相同，如草皮、灌木丛 、常绿树、爬藤等。 u同样的建筑平面和风向，利用灌木和围墙可以 将室外自然风导入室内。Date30荆有印 建筑风环境控制植物配置与建筑通风 灌木丛与建筑通风 Date31荆有印 建筑风环境控制建筑室内通风 u通风是湿热气候地区，夏季为达到舒适室内环境 所经常采用的主要手法。 u在我国华南、华东地区，夏季不但长，而且湿热 ，在建筑设计中，要充分考虑建筑的开洞，以便 利用通风，将夏季的微风导入室内的生活、工作 区域，促进人体散热，把多余的热和湿气带出室 外。 u在寒冷地区，室内的换气则应尽量避免寒风对人

12、 体的侵袭，否则寒风会造成人体的不适。 Date32荆有印 建筑风环境控制高层建筑风环境 高层建筑群众的风洞效应 u风环境是最近才引起人们重视的问题，除安全问 题外，更重要的是风流恶化给高层建筑洞口（窗 等）造成的风雨渗透强化的复杂问题。 u高层建筑组群布置不好，或单体形状不佳均会造 成“恶性风流”。Date33荆有印 建筑风环境控制v角落风：高层建筑角落部分形成猛烈气流。 v尾部效应：被吸入建筑背风面真空区，形成激烈 下漩湍流。角落风 尾部效应 Date34荆有印 建筑风环境控制v通道效应：建筑物紧密相依的狭长空间，形成气 流的通道效应。 v漏斗效应：高大建筑物角部相对，形成下漩气流 。图2

13、1 漏斗效应 通道效应漏斗效应 Date35荆有印 建筑风环境控制v屏障效应：高层建筑平行排列，形成相对避风的 “屏障效应”。屏障效应 Date36荆有印 建筑风环境控制高层建筑与周围建筑之间的风环境 v多层建筑在高层建筑的上风向上多层建筑在高层建筑的上风向上的气流流型Date37荆有印 建筑风环境控制v解决高层建筑风环境问题的方法建筑主体加在一二层楼高的裙房上面；裙房上面有供气流穿越的通道；在高层建筑的一二层加设挑台，且平台上面设 通风洞口。 Date38荆有印 CFD模拟技术 Date39荆有印 Date40荆有印 节能建筑控制技术*41荆有印 节能建筑控制技术建筑总平面节能设计 u总平面

14、节能设计应从基地选择、建筑相互关系、 建筑朝向和间距、建筑的外部环境、建筑体形、 冬夏季风向和太阳辐射等方面进行深入研究。 1）基地选择要素 u基地的地理位置 u周围的遮阳情况 u环境的气候特征 u地面的植被生长 u地区的人文环境 Date42荆有印 节能建筑控制技术2）建筑选址 u节能建筑对基地有选择性，不是任何位置、任何微气候 条件下均可诞生节能建筑的，但并不排除花费昂贵代价 来换取建筑节能项目的建造的可能性。 向阳原则（以采暖为目的） u选择在向阳的平地或山坡上 u未来的建筑（向阳）前方无遮挡 u能有效避免西北寒风 u满足最佳朝向范围 u有一定的日照间距 u建筑群体的相对位置布置合理 美国建筑师20万美元“零能耗”房屋 Date43荆有印 nt2443163.c