建筑环境学论文13497.docx

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1、不同朝向向房间的的自然室室温的区区别摘要本文文介绍了了不同朝朝向房间间的自然然室温的的区别。由由于从采采光、集集热、通通风三个个角度考考虑，建建筑物分分别获得得三者的的最佳值值时，朝朝向的角角度各不不相同，所所以，房房屋的最最佳朝向向是由三三者综合合决定的的。针对对当前建建筑朝向向的现状状，本文文在综合合分析了了如太阳阳辐射、对对流换热热等影响响因素不不同作用用效果的的基础上上，在一一系列数数据上对对不同朝朝向房间间的自然然室温的的区别做做出了科科学合理理的统计计，并提提出了自自己独特特的见解解。关键词：朝向自自然室温温太阳辐辐射对流流换热实实验引言经济和社社会的发发展离不不开能源源，在全全世

2、界日日益增长长的能源源消耗中中，无论论是工业业发达国国家还是是发展中中国家，建建筑能耗耗都是一一个国家家总耗能能的重要要组成部部分。在在夏季炎炎热地区区，自然然通风是是人们主主要采用用的住宅宅降温手手段。其其实，同同一地区区室内温温度主要要受屋朝朝向的影影响，所所以该课课题的研研究既有有实际意意义。研研究的成成果不但但能为房房屋内部部的供暖暖和制冷冷提供可可靠合理理的部分分参考数数据，而而且数据据也有助助于房间间的建设设和优化化。建筑设计计怎样来来促进建建筑物的的自然通通风和降降低室温温长期以以来一直直是研究究讨论的的话题，然然而从目目前的研研究来看看，多数数考虑的的是通风风进入室室内后的的流

3、动，而而建筑外外朝向角角度的选选择、气气流的形形成形式式对室内内热环境境的影响响却很少少涉及；尽管有有学者在在20世纪纪50年代代就发现现了太阳阳辐射下下建筑热热外表面面的上升升热气流流对自然然通风的的诱导作作用以当当阳面与与背阴面面空气温温差的可可利用性性，指出出了在炎炎热干燥燥地区对对无风燥燥热天气气下通风风的意义义，但却却很少有有人能从从建筑热热环境的的角度出出发，研研究不同同朝向的的房屋的的自然温温度的分分布，查查阅大量量相关资资料，对对不同朝朝向房间间的自然然室温的的区别的的研究少少之又少少。实际上，正正是由于于目前人人们对人人居热环环境的动动态特征征的研究究方兴未未艾，许许多研究究

4、分析结结果尚处处于试探探性阶段段，才使使得人们们尽管在在不断深深刻意识识到人居居热环境境重要性性的同时时，却不不知从何何入手去去真正与与建筑设设计相结结合并付付诸工程程实践中中。从这这一点上上讲，对对不同朝朝向房间间的自然然室温的的区别的的相关动动态参数数进行现现场观测测及基础础理论分分析，研研究其规规律并在在此基础础上探讨讨如何结结合房屋屋布局和和建筑设设计以改改善人居居环境，不不失为一一项有意意义的工工作。一、实验验前准备备1.1关关于课题题的部分分概念微气候候指的是是在建筑筑物周围围地面及及屋面、墙面、窗台等特定地点的风、阳光、辐射、气温与湿度条件。由于微气候形成因素复杂难以给出简单的数

5、学描述，因而以实验研究作为工作的入手。为了解太阳辐射下建筑外热环境的规律，特选择了一座典型的具有各朝向的楼房（综合教学楼）进行现场测试。自然室温温是指当当建筑物物没有采采暖空调调系统时时，在室室外气象象条件和和室内各各种发热热量的联联合作用用下所导导致的室室内空气气温度。它它全面放放映了建建筑本身身的性能能和各种种被动性性热扰动动（室外外气象参参数、室室内发热热量）对对建筑物物的影响响。太阳辐射射是来自自太阳的的电磁波波辐射。太太阳辐射射是地球球上热量量的基本本来源，是是决定气气候的主主要因素素，也是是建筑物物外部最最主要的的微气候候条件之之一。房屋朝向向是建造造房屋时时对房屋屋选取的的房屋的

6、的走向。我我国地处处北半球球中纬度度和低纬纬度地区区，人们们习惯上上认为，建建筑物朝朝向正南南方向是是满足建建筑日照照的最佳佳选择。而而事实却却并非如如此，针针对当今今总体规规划和建建筑设计计的严格格要求，确确定建筑筑朝向，必必须深入入细致的的考虑，以以便根据据需要和和可能来来选择适适宜的朝朝向。1.2建建筑描述述及方向向选择实验验建筑为为学校的的综合教教学楼，整整体结构构为长方方体。建建筑周围围布局如如图1所示。各各层的层层高约33m，东东西外墙墙尺寸为为12.6m15.4m；室内有有风扇和和日光灯灯，上吊吊天花板板。原则上，建建筑朝向向的选取取应考虑虑以下几几个方面面：1）冬季季有适量量并

7、具有有良好质质量的阳阳光照射射如室内内，炎热热夏季尽尽量减少少太阳直直射室内内；2）夏季季有良好好的通风风，冬季季避免冷冷风吹袭袭；3）充分分利用地地形并注注意节约约用地；4）考虑虑居住建建筑组合合的需要要。根据房屋屋朝向选选择的参参考标准准，我们们东西南南北各选选择了一一个合适适的房间间进行试试验。图一一建筑布布局二、实验验方案2.1实实验目的的通过实验验测得东东南西北北四个方方向的房房间在同同一时间间的一系系列的温温度，画画出温度度随时间间变化的的曲线图图，找到到不同朝朝向房间间的室温温的区别别。进一一步分析析区别存存在的原原因，并并提出自自己对不不同朝向向的房屋屋自然温温宿的分分布的合合

8、理见解解。2.2实实验原理理室外空气气综合温温度考虑虑了太阳阳辐射、室室外空气气温度、地地面反射射辐射等等对墙体体的综合合热作用用，计算算公式为为式中，ttw为室外外空气温温度，；为墙体体外表面面吸收率率；I 为太阳阳辐射强强度，WW/m22；为墙体体外表面面总换热热系数，此此处取223.33 W/m2，为墙体体外表面面长波辐辐射系数数（W/m2k）；R 为墙墙体外表表面向外外界发射射的长波波辐射和和由天空空及周围围物体向向围护结结构外表表面的长长波辐射射之差，对对垂直表表面，R 可取取0.22W/mm2。根据计算算出的室室外空气气综合温温度值，采采用有限限差分法法对建筑筑墙体不不稳定传传热进

9、行行编程求求解，计计算墙体体内表面面的温度度。采暖暖房间外外墙体为为一维非非稳态传传热, 墙体导导热方程程为式中, 为墙体体的密度度, kkg /m3; ccp 为为墙体的的比热容容, kkJ/( kgg.K) ;C p为墙体体的导热热系数, W / (m.KK )。最后根据据墙体内内表面的的温度算算出室内内应该具具有的温温度，把把计算的的室内温温度和实实验测得得的数据据进行对对比，分分析出不不同朝向向的房间间自然温温度的分分布和影影响因素素。2.3实实验仪器器图二实验验仪器高精度水水银温度度计若干干，热球球式电风风速计一一台。2.4实实验步骤骤（1）选选取正确确的实验验地点，要要求地点点涵括

10、房房屋的各各个方向向，并且且符合实实验的要要求。（2）在在选取的的每个房房间内选选取相应应的测点点，测点点越多越越好，每每个房间间取各测测点的平平均值，以以此来表表示该房房间的温温度。（3）实实验的时时间段是是8：0018：00，在在这段时时间内每每隔半小小时记录录一次各各房间的的温度，以以及影响响实验的的其他的的因素（房房间内的的人数、打打开灯的的盏数等等）。（4）在在实验的的时间段段内每隔隔三小时时到室外外测量一一次房间间各个方方向的风风速和室室外的温温度。（5）重重复步骤骤（3）（4）直到到试验完完成并记记录实验验数据，整整理好仪仪器。2.5实实验记录录及数据据处理实验的原原始数据据记录

11、参参见附录录一和附附录二。经过对原原始数据据的整理理和分析析可得到到不同朝朝向的房房间的温温度在同同一时刻刻的对比比图如下下：图三不同同朝向的的房间的的温度对对比表通过对图图的分析析，我们们得出试试验结论论如下：1）温度度随日照照时间走走向变化化很大从图中我我们可以以看出，南南向的房房间在中中午的时时候，温温度相对对来说是是最高的的，而北北向的房房间温度度是最低低的，所所以太阳阳的辐射射对房间间温度的的影响是是很大的的。在建建筑朝向向的选择择中，如如何让建建筑获得得足够的的日照时时间是首首要因素素。我们们可从夏夏季和冬冬季两个个代表性性的季节节来加以以分析。在在夏季，由由于太阳阳方位角角变化的

12、的范围较较大，各各朝向的的墙面上上都能获获得一定定的日照照时间。2）避免免西晒通过上图图我们还还可以看看出，在在下午的的时候，西西向的房房间温度度是比较较高的，这这是因为为太阳在在下午偏偏西，西西向的房房间得到到了更多多的热量量。因此此，我们们得知，西西向的建建筑物，在在夏季西西晒会造造成室内内温度过过高，尤尤其是在在炎热的的地区。夏夏季的最最高气温温一般出出现在113:000117：之之间，而而此时太太阳位于于建筑物物西侧方方位。经经查阅相相关资料料我们知知道，所所有地区区的建筑筑物难偏偏西朝向向角度选选择均在在45以内。在在北方地地区，为为了满足足日照的的时间，这这一角度度可以上上当增加加

13、。而在在南方地地区，则则应尽量量的减小小。综上所述述，东西西向住宅宅尤其自自身明显显的缺陷陷，尤其其在南方方，夏季季西晒十十分严重重。但从从另一方方面看，东东西向住住宅在冬冬季可两两面受阳阳，而南南北向住住宅中北北向的居居室却是是中年不不见阳光光。此外外，适当当增加东东西住宅宅不但可可增减建建筑面积积，还可可以扩大大南北向向住宅的的间距，形形成庭院院式的室室外空间间。可以采用用以下方方式克服服西晒：（1）将将次要房房间放在在西面，加加大西向向房间的的进深。（2）在在西面设设置进深深较大的的阳台，不不让太阳阳一晒到到底；同同时减小小西窗的的面积，设设遮阳设设施，在在西窗种种植枝大大叶茂的的落叶乔

14、乔木。（3）凡凡是朝西西户都是是有东面面居室，严严格避免免纯朝西西户的出出现，从从而组织织好穿堂堂风，在在日落后后将余热热吹走，住住户晚上上就能更更好的休休息。2.6误误差分析析及结果果讨论三、结论论3.1日日照和采采光的影影响建筑物的的方位和和朝向要要考虑到到能否在在冬天采采集到温温暖的阳阳光、避避免处于于风口位位置带走走房间过过多热量量，以及及在夏天天避免骄骄阳炙烤烤，造成成室内高高温。良良好的建建筑朝向向能在冬冬季减少少室内热热量流失失，在夏夏季保证证室内良良好散热热，从而而保证房房间低热热负荷，减减少空调调能耗。一般建筑筑物的朝朝向选择择根据各各种建筑筑朝向墙墙面及室室内可能能获得的的

15、日照时时间和日日照面积积决定。建建筑物墙墙面上的的日照时时间，决决定墙面面接受太太阳辐射射热量的的多少，如如图四所所示：图四太阳阳方位的的变化在建筑物物无遮挡挡的情况况下，南南墙面的的日照时时间最长长，自日日出到日日落都能能得到日日照。夏夏季在南南偏东（西西）300朝向的的范围内内，日照照时间不不多，而而且日照照面积很很小，夏夏至日室室内日照照为45.55h之间间，日照照面积只只有冬至至日的44%77.3%。在东东、西朝朝向上，夏夏季室内内日照时时间较多多，而且且日照面面积很大大。在夏夏至日室室内日照照时间只只有6hh，日照照面积为为冬至日日的2.7倍。在在北偏东东（西）45朝向的范围内，夏至

16、日室内日照时数有35h，日照面积比东、西朝向也少。则有实验验研究及及参考资资料可知知：建筑筑总体环环境布置置时，应应注意外外围护墙墙体的太太阳辐射射及日照照时数，尽尽量将建建筑布置置成南北北向或偏偏东、偏偏西不超超过300的角度度，忌东东西向布布置。南南侧应尽尽量留出出开阔的的在空间间和尺度度上许可可的室外外空间，以以便争取取较多的的冬季日日照和夏夏季通风风。3.2通通风的影影响当建筑垂垂直于主主导风向向时，风风压最大大（风压压是引起起穿堂风风的原因因）。然然而，这这样的朝朝向并不不一定产产生最佳佳的室内内平均风风速及气气流分布布。对于于人体降降温而言言，目的的是获得得最大的的房间平平均风速速

17、，在房房间内所所有使用用区域都都有气流流运动。如图五所所示，相相对的墙墙面上有有窗户。如如果建筑筑垂直于于主导风风向，则则气流由由进风口口笔直流流向出风风口，除除在出风风口引起起局部紊紊流外，对对室内其其他区域域影响减减小。风风向入射射角偏斜斜45，产生生的平均均室内风风速最大大，室内内气流分分布也更更好。平平行于墙墙面的风风产生的的效果完完全依赖赖于风的的波动，因因此很难难确定。如图五所所示，相相邻边上上有窗户户。建筑筑长轴垂垂直于风风向可以以带来理理想的通通风，但但是从垂垂直方向向偏离220300也不会会严重影影响建筑筑室内通通风。445入射角角进入建建筑的风风比垂直直于墙面面的风在在室内

18、速速度降低低15%200%。这这就允许许建筑的的朝向处处在一个个范围中中们可以以解决根根据日照照最佳朝朝向于通通风的最最佳朝向向可能存存在的矛矛盾。图五窗与与风的关关系图四、实验验心得通过此次次实验，我我了解到到建筑朝朝向对房房间室温温的影响响主要有有通风、集集热、采采光三个个方面。从从采光方方面分析析，房间间应尽量量布置为为南北朝朝向，能能保证房房间冬季季的光源源充足并并避免夏夏季的西西晒，或或者将次次要的房房间布置置在西面面，将客客厅、餐餐厅等重重要房间间布置于于房屋内内，从而而减少太太阳直射射；从通通风反面面分析，房房间应在在南面多多开窗户户，保证证良好的的通风，避避免夏季季下午西西面太

19、阳阳暴晒，并并且房间间门及窗窗户相对对布置时时能形成成“穿堂风风”，提高高夏季房房间的散散热。在在房屋的的位置选选择上，从从我国季季风的风风向分析析，应尽尽量避免免购买小小区最北北向的房房屋，将将会造成成冬季被被风带走走过多的的房间热热量，增增加房屋屋热负荷荷。除此之外外，从此此次实验验中，我我了解到到了风速速仪等一一起的操操作方法法及原理理，增强强了自身身动手操操作能力力，从实实验的方方法探讨讨、具体体步骤的的实施及及现场操操作与数数据采集集和分析析中提高高了我自自身的独独立分析析研究能能力，是是一次很很好的锻锻炼机会会，并且且感谢傅傅老师实实验后对对实验指指导及实实验不足足的更正正。参考文

20、献献：1赵赵荣义.太阳辐辐射对建建筑物自自然通风风的影响响A .南南方建筑筑降温论论文集C .北北京：中中国建筑筑工业出版版社，119599.233-255。2赵赵荣义.太阳辐辐射对建建筑物自自然通风风的影响响A .南南方建筑筑降温论论文集C .北北京：中中国建筑筑工业出版版社，119599.233-255。3江江亿，建建筑环境境系统模模拟分析析方法DeeST，中中国建筑筑工业出出版社。2006,74刘刘加平、谭谭良斌、何何泉，建建筑创作作中的节节能设计计，中中国建筑筑工业出出版社。2009,3642。5赵赵荣义等等.空气气调节M. 北京：中国建筑工业出版社，1994.附录一：各朝向向房间温温

21、度房屋朝向向东房屋朝向向南测量时刻刻房间人数数开灯数开风扇数数室内温度度房间人数数开灯数开风扇数数室内温度度8:00080024.1188024.4498:30080024.335118024.8859:000100024.888158025.0059:300130025.339168026.00110:000130025.88168026.1110:330130025.88188026.11511:00080026.778158026.11811:33020026.33738026.33912:00040026.00938126.55712:33040026.4448126.88813:00

22、030026.44858226.77213:33030026.55178126.66814:00080026.44128126.11114:330120026.113158026.1115:000120025.99198025.66715:330120025.7762012025.662房屋朝向向西房屋朝向向北测量时刻刻房间人数数开灯数开风扇数数室内温度度房间人数数开灯数开风扇数数室内温度度8:00080024.3318024.2298:30080024.4448024.4459:000100024.88298024.5589:300130026.331128025.00510:0001300

23、26.22128025.22810:33013002698025.55511:00080025.9999225.88511:33020025.88878225.44412:00040026.2228225.55812:33040026.3368225.5513:00030026.44578225.66913:33030026.44662125.77114:00080026.88568225.66314:330120027.00998225.77815:000120027.003118325.88815:330120026.22138225.885附录二：房屋外外的风速速及温度度房间朝向向房屋东

24、面面（风速速）室外温度度测量时间间风向12345平均值8：000-8：30东南风0.1550.17720.24420.16640.22280.1991225.00511：000-111：30东风1.56660.42220.78821.08820.98820.955628.66114：000-114：30东风0.22240.54420.53360.43360.30040.4004827.999房屋西面面（风速速）室外温度度测量时间间风向12345平均值8：000-8：30南风0.44420.50.46620.42280.42260.4551623.99511：000-111：30南风0.8556

25、0.48840.42240.92240.76680.6991229.55614：000-114：30东风0.35520.22240.2220.38860.34420.3004828房屋南面面（风速速）室外温度度测量时间间风向12345平均值8：000-8：30东风0.29940.49940.44460.32260.38840.3888825.44611：000-111：30东风1.23380.86640.95561.19981.02221.0555627.22614：000-114：30东风0.20060.19920.20080.20.46640.255428.008房屋北面面（风速速）室外温度度测量时间间风向12345平均值8：000-8：30西风0.36620.34460.34420.36620.42260.377624.66811：000-111：30东风0.85560.76681.4661.2440.82261.03328.44214：000-114：30西风1.4220.94421.22241.36640.85581.1661627.552