建筑环境学论文123120.docx

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1、不同朝向房间的自然室温的区别摘要本文介绍了不同朝向房间的自然室温的区别。由于从采光、集热、通风三个角度考虑，建筑物分别获得三者的最佳值时，朝向的角度各不相同，所以，房屋的最佳朝向是由三者综合决定的。针对当前建筑朝向的现状，本文在综合分析了如太阳辐射、对流换热等影响因素不同作用效果的基础上，在一系列数据上对不同朝向房间的自然室温的区别做出了科学合理的统计，并提出了自己独特的见解。关键词：朝向自然室温太阳辐射对流换热实验引言经济和社会会的发展展离不开开能源，在在全世界界日益增增长的能能源消耗耗中，无无论是工工业发达达国家还还是发展展中国家家，建筑筑能耗都都是一个个国家总总耗能的的重要组组成部分分。

2、在夏夏季炎热热地区，自自然通风风是人们们主要采采用的住住宅降温温手段。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。建筑设计怎怎样来促促进建筑筑物的自自然通风风和降低低室温长长期以来来一直是是研究讨讨论的话话题，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

3、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

4、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、实验前前准备1.1关于于课题的的部分概概念微微气候指指的是在在建筑物物周围地地面及屋屋面、墙墙面、窗窗台等特特定地点点的风、阳阳光、辐辐射、气气温与湿湿度条件件。由于于微气候候形成因因素复杂杂难以给给出简单单的数学学描述，因因而以实实验研究究作为工工作的入入手。为为了解太太阳辐射射下建筑筑外热环环境的规规律，特特选

5、择了了一座典典型的具具有各朝朝向的楼楼房（综综合教学学楼）进进行现场场测试。自然室温是是指当建建筑物没没有采暖暖空调系系统时，在在室外气气象条件件和室内内各种发发热量的的联合作作用下所所导致的的室内空空气温度度。它全全面放映映了建筑筑本身的的性能和和各种被被动性热热扰动（室室外气象象参数、室室内发热热量）对对建筑物物的影响响。太阳辐射是是来自太太阳的电电磁波辐辐射。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。房屋朝向是是建造房房屋时对对房屋选选取的房房屋的走走向。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

6、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建筑筑描述及及方向选选择实验建建筑为学学校的综综合教学学楼，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）冬季有有适量并并具有良良好质量量的阳光光照射如如室内，炎炎热夏季季尽量减减少太

7、阳阳直射室室内；2）夏季有有良好的的通风，冬冬季避免免冷风吹吹袭；3）充分利利用地形形并注意意节约用用地；4）考虑居居住建筑筑组合的的需要。根据房屋朝朝向选择择的参考考标准，我我们东西西南北各各选择了了一个合合适的房房间进行行试验。图一建建筑布局局二、实验方方案2.1实验验目的通过实验测测得东南南西北四四个方向向的房间间在同一一时间的的一系列列的温度度，画出出温度随随时间变变化的曲曲线图，找找到不同同朝向房房间的室室温的区区别。进进一步分分析区别别存在的的原因，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理见解解。2.2实验验原理室外空气综综合温度度考虑了了太阳辐辐射、室室外空

8、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，tww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。根据计算出出的室外外空气综综合温度度值，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

9、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 )。最后根据墙墙体内表表面的温温度算出出室内应应该具有有的温度度，把计计算的室室内温度度和实验验测得的的数据进进行对比比，分析析出不同同朝向的的房间自自然温度度的分布布和影响响因素。2.3实验验仪器图二实验仪仪器高精度水银银温度计计若干，热热球式电电风速计计一台。2.4实验验步骤（1）选取取正确的的实验地地点，要要求地点点涵括房房屋的各各个方向向，并且且符合实实验的要要求。（2）在选选取的每每个房间间内选取取

10、相应的的测点，测测点越多多越好，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）实验验的时间间段是88：0018：00，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）在实实验的时时间段内内每隔三三小时到到室外测测量一次次房间各各个方向向的风速速和室外外的温度度。（5）重复复步骤（3）（4）直到试验完成并记录实验数据，整理好仪器。2.5实验验记录及及数据处处理实验的原始始数据记记录参见见附录一一和附录录二。经过对原始始数据的的整理和和分析可可得到不不同朝向向的房间间的温度度在同一

11、一时刻的的对比图图如下：图三不同朝朝向的房房间的温温度对比比表通过对图的的分析，我我们得出出试验结结论如下下：1）温度随随日照时时间走向向变化很很大从图中我们们可以看看出，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）避免西西晒通过上图我我们还可可以看

12、出出，在下下午的时时候，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。而在在南方地地区，则则应尽量量的减小小。综上所述，东东西向住住宅尤其其自身明明显的缺缺陷，尤尤其在南

13、南方，夏夏季西晒晒十分严严重。但但从另一一方面看看，东西西向住宅宅在冬季季可两面面受阳，而而南北向向住宅中中北向的的居室却却是中年年不见阳阳光。此此外，适适当增加加东西住住宅不但但可增减减建筑面面积，还还可以扩扩大南北北向住宅宅的间距距，形成成庭院式式的室外外空间。可以采用以以下方式式克服西西晒：（1）将次次要房间间放在西西面，加加大西向向房间的的进深。（2）在西西面设置置进深较较大的阳阳台，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乔木。（3）凡是是朝西户户都是有有东面居居室，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

14、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误差差分析及及结果讨讨论三、结论3.1日照照和采光光的影响响建筑物的方方位和朝朝向要考考虑到能能否在冬冬天采集集到温暖暖的阳光光、避免免处于风风口位置置带走房房间过多多热量，以以及在夏夏天避免免骄阳炙炙烤，造造成室内内高温。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。一般建筑物物的朝向向选择根根据各种种建筑朝朝向墙面面及室内内可能获获得的日日照时间间和日照照面积决决定。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

15、图四所所示：图四太阳方方位的变变化在建筑物无无遮挡的的情况下下，南墙墙面的日日照时间间最长，自自日出到到日落都都能得到到日照。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，夏至日室内日照时数有35h，日照面积比东、西朝向也少。则有实验研研究及参参考资料料可知：建筑总总体环境境布置时时，

16、应注注意外围围护墙体体的太阳阳辐射及及日照时时数，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通风风的影响响当建筑垂直直于主导导风向时时，风压压最大（风风压是引引起穿堂堂风的原原因）。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，在房房间内所所有使用用区域都都有气流流运动。如图五所示示，相对对的墙面面上有窗窗户。如如果建筑筑垂直于于主导风风

17、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。如图五所示示，相邻邻边上有有窗户。建建筑长轴轴垂直于于风向可可以带来来理想的的通风，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

18、最最佳朝向向可能存存在的矛矛盾。图五窗与风风的关系系图四、实验心心得通过此次实实验，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

19、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，从从此次实实验中，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。参考文献：1赵荣荣义.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

20、版版社，119599.233-255。2赵荣荣义.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江亿亿，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刘加加平、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赵荣荣义等.空气气调节M. 北京：中国建筑工业出版社，1994.附录一：各各朝向房房间温度度房屋朝向东东房屋朝向南南测量时刻房间人数开灯数开风扇数室内温度房间人数开灯数开风扇数室内温度8:0080024.188

21、024.4998:3080024.355118024.8559:00100024.888158025.0559:30130025.399168026.01110:000130025.8168026.110:300130025.8188026.15511:00080026.788158026.18811:30020026.37738026.39912:00040026.09938126.57712:30040026.448126.88813:00030026.48858226.72213:30030026.51178126.68814:00080026.4128126.11114:3001200

22、26.133158026.115:000120025.9198025.67715:300120025.7662012025.622房屋朝向西西房屋朝向北北测量时刻房间人数开灯数开风扇数室内温度房间人数开灯数开风扇数室内温度8:0080024.318024.2998:3080024.448024.4559:00100024.82298024.5889:30130026.311128025.05510:000130026.2128025.28810:30013002698025.55511:00080025.999225.85511:30020025.88878225.44412:00040026

23、.228225.58812:30040026.368225.513:00030026.45578225.69913:30030026.46662125.71114:00080026.85568225.63314:300120027.09998225.78815:000120027.033118325.88815:300120026.2138225.855附录二：房房屋外的的风速及及温度房间朝向房屋东面（风风速）室外温度测量时间风向12345平均值8：00-8：30东南风0.150.17220.24220.16440.22880.1911225.05511：000-111：30东风1.56660

24、.42220.78221.08220.98220.956628.61114：000-144：30东风0.22440.54220.53660.43660.30440.4044827.999房屋西面（风风速）室外温度测量时间风向12345平均值8：00-8：30南风0.44220.50.46220.42880.42660.4511623.95511：000-111：30南风0.85660.48440.42440.92440.76880.6911229.56614：000-144：30东风0.35220.22440.220.38660.34220.3044828房屋南面（风风速）室外温度测量时间风向

25、12345平均值8：00-8：30东风0.29440.49440.44660.32660.38440.3888825.46611：000-111：30东风1.23880.86440.95661.19881.02221.0555627.26614：000-144：30东风0.20660.19220.20880.20.46440.254428.088房屋北面（风风速）室外温度测量时间风向12345平均值8：00-8：30西风0.36220.34660.34220.36220.42660.376624.68811：000-111：30东风0.85660.76881.461.240.82661.0328.42214：000-144：30西风1.420.94221.22441.36440.85881.1611627.522