第1讲:补充:建筑物理概述与室外气候 2.ppt
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1、河南城建学院河南城建学院 张秀欣张秀欣电话:电话:15003901375Email:echo_ echo_祝同学们新学期学习进步祝同学们新学期学习进步、生活愉快!、生活愉快!1建建 筑筑 物物 理理(Architectural PhysicsArchitectural Physics)建筑热环境建筑光环境建筑声环境2绪 论l1、什么是建筑物理是研究建筑与环境中的声、光、热等物理现象以及这些物理现象与建筑相互作用的一门学科是建筑环境科学的重要组成部分物理环境的特点在于对人体的影响是潜在的、渐变的,对人体的伤害是可恢复的噪声的影响气候的影响光污染的影响其它环境的影响:水环境、空气污染等建筑物理课程
2、与其它物理课程的区别3绪 论l2、建筑物理研究的内容主要包括建筑声学、建筑光学和建筑热工学三篇研究建筑与环境中的声、光、热等物理现象及其影响因素研究符合可持续发展的建筑物理环境要求或标准研究材料的声学、光学、热工性能研究为获得良好的物理环境的建筑设计原理和方法建筑节能与可持续发展新能源技术在建筑中的应用交叉学科,涉及的方面较为广泛:建筑学、环境学、物理学、美学、材料学等等4可持续建筑可持续建筑的含义的含义建筑及其环境若能做到有利于:建筑及其环境若能做到有利于:综合用能;多能转换;三向发展(以地球表面为基准综合用能;多能转换;三向发展(以地球表面为基准面,向天空、海洋、地下发展);面,向天空、海
3、洋、地下发展);自然空调;立体绿化;自然空调;立体绿化;生态平衡;智能运行;弘扬文脉;素质培养生态平衡;智能运行;弘扬文脉;素质培养;持续发展;持续发展;美感、卫生、安全。美感、卫生、安全。那么,在那么,在永久的将来永久的将来就可能做到有就可能做到有效的效的发挥其正确的物质功能和精神功能的作用发挥其正确的物质功能和精神功能的作用,而不会,而不会受到关键性资源(含物质和精神两方面)的耗尽或过荷受到关键性资源(含物质和精神两方面)的耗尽或过荷的强迫而衰退。这种建筑称为可持续建筑。的强迫而衰退。这种建筑称为可持续建筑。5绪 论l3、为什么要学习建筑物理建筑建筑物理环境因素物理环境因素对对建筑的形式建
4、筑的形式有着重要作用有着重要作用传统民居的形式:传统民居的形式:四合院四合院、窑洞窑洞、干阑、干阑、中东民居中东民居、爱斯基摩小屋爱斯基摩小屋、北欧建筑北欧建筑等;等;厅堂类建筑:厅堂类建筑:其它建筑:其它建筑:节能建筑节能建筑、太阳房、冷库、实验建筑等、太阳房、冷库、实验建筑等良好的物理环境是生态建筑、绿色建筑、健康建筑的良好的物理环境是生态建筑、绿色建筑、健康建筑的基础基础注册建筑考试科目之一注册建筑考试科目之一必修课必修课6绪 论l4、如何学习建筑物理课程注重基本物理概念和基本原理的掌握注重基本物理概念和基本原理的掌握探求建筑设计方法的本质探求建筑设计方法的本质对对建筑范例建筑范例作深度
5、思考,去皮抽筋作深度思考,去皮抽筋结合实际工程、课程设计,有意识地考虑设计中的建结合实际工程、课程设计,有意识地考虑设计中的建筑物理要求,把学到的知识融入作品。筑物理要求,把学到的知识融入作品。7绪 论l5、主要参考书目柳孝图主编,建筑物理(第二版)柳孝图主编,建筑物理(第二版)刘加平主编,建筑物理(第三版)(俗称刘加平主编,建筑物理(第三版)(俗称“五校五校合编建筑物理合编建筑物理”)清华大学编,建筑声环境、建筑光环境、清华大学编,建筑声环境、建筑光环境、建筑热环境建筑热环境民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范、建筑气候区划标准建筑气候区划标准、建筑采光设计标准建筑采光设计标准GB/T
6、500332001 等各类等各类国家标准国家标准各类设计指南和生态建筑案例分析。各类设计指南和生态建筑案例分析。8第一篇第一篇 建筑热环境建筑热环境我对于建筑的定义,一是为了宗教仪式的我对于建筑的定义,一是为了宗教仪式的需要,另一方面是为了保持体温的需要。需要,另一方面是为了保持体温的需要。汉斯汉斯.霍莱茵霍莱茵9 汉斯霍莱茵是维也纳建筑师中在当今国际建坛上最有影响的人物。他对维也纳建筑传统的“敏感”比同时代的任何人都强烈。这可以从他著名的奥地利交通部办公楼设计中看出。1965出生的他设计的哈斯购物中心,集商店、餐厅与办公为一体的商业建筑。该建筑连接两个街区,跨座于地铁之上,建筑立面细腻的融合
7、了石材与玻璃。此建筑的对面是近八百年历史的斯蒂芬大教堂。1986年规划之时,备受争议,1990年完成之后好评如潮,都赞许Hans Hollein将新旧不同时代的建筑活化了。可以说是当今社会多元化建筑思潮的一个反映。在历史地段建筑创作中对人文传统的敬重和他的自信。汉斯汉斯.霍莱茵霍莱茵:10建筑热工学概述(一)l建筑物外围护结构将人们的生活与工作空间分为室内和室外两部分,因而,建筑热环境分为室内热环境和室外热环境。q属于室外的因素:太阳辐射、空气的温、湿度、风、雨雪等室外热湿作用。q属于室内的因素:空气温湿度、生产和生活散发的热量、水分等室内热湿作用。11建筑热工学概述(二)l建筑热环境设计包括
8、:建筑保温设计、防潮设计、隔热设计、建筑节能设计等。l建筑热环境设计目标:舒服 健康 高效。从生态建筑开始。12努美亚的东部,让.马里.吉芭欧文化中心:一面暴露在南太平洋强风中,另一面则沐浴在柔和的微风中,双层的外壳结构由木质的肋和梁支撑着。文化中心通过兢兢业业的努力,在面对不同的因素,如空间、时间、文化和气候等,寻求达到人工与自然、传统与技术、回忆与创新的临界平衡的具体效果。13不同的展厅展示了不同文化相关的艺术作品外立面结构使用的木条可以让光和视线通过141516光线,通风和自然空调:国会大厦的痕迹“一个完全可持续的,从环境的角度来看是负责任的,事实上也完全无污染的公共建筑”17覆盖着各种
9、角度镜子的锥体,反射水平射入建筑内的光线。18建筑热工学概述(三)l全篇共分7讲l第1讲:补充:建筑物理概述与室外气候l第2、3讲:建筑热环境基础知识l第4讲:建筑围护结构保温l第5讲:建筑围护结构防热l第6讲:建筑围护结构与自然通风l第7讲:建筑日照与 遮阳19第一讲:建筑与室外气候第一讲:建筑与室外气候1.11.1、室外热环境、室外热环境1.2 1.2、多姿多彩的全球气候、多姿多彩的全球气候1.31.3、影响建筑设计的气候因素、影响建筑设计的气候因素1.4 1.4、气候分区、气候分区20第一讲:建筑与气候第一讲:建筑与气候l室外热环境是室外气候的组成部分,是建筑设计的依据;建筑外围护结构的
10、主要功能即在于抵御或利用室外热环境的作用。l做好建筑设计,必须掌握室外气候学的基本知识,熟悉建筑与气候的关系。1.1 室外热环境室外热环境21气候与地方特征q气候与其它相关因素共同影响建筑。例如气候条件决定了一个地区的水源、植被状况,对地质土壤也有一定程度的影响,从而大体上限定了该地区的建筑材料。q气候还会影响人、社会审美等方面的差异性,最终间接而又鲜明的影响到建筑本身q气候因素(日照、降水、温度、湿度等)直接影响建筑的功能、形式、围护结构。是紧凑的还是疏松的?是封闭的还是开敞的?是厚重的还是轻盈的?是平屋顶还是坡屋顶所有这些构成了乡土建筑乡土建筑的最基本特征。22气候与地方特征的技术策略:1
11、.适应地域气候。2.使用本地材料3.利用本地廉价劳动力,采取一种手工式、劳动密集型的作业方式。4.多采取低层高密度的模式。5.采用一种可逐渐增长的模式,便于改建和扩建。6.注重地方文化和民俗习惯。231.2 多姿多彩的全球气候全球气候分区图24建筑与气候建筑与气候25多姿多彩的全球气候26建筑与气候中东大部分地处干旱和半干旱荒漠地区,地处炎热的沙漠气候与地中海型气候的过渡地带,伊拉克的夏季炎热干燥,冬季却寒冷多雨。27建筑与气候封闭的厚重的建筑28建筑与气候紧凑的封闭的建筑29建筑与气候30建筑与气候31建筑与气候32屋顶和自然通风33屋顶和自然通风拱顶和穹顶的优点在于:q室内高度有所增加,人
12、们头顶富裕的空间,可以保证热空气的上升和聚集在远离人体的位置;q屋顶的表面积有所增加,太阳辐射作用在扩大的面积上,平均的辐射强度相对降低,屋顶吸收的平均热量下降,因此对室内的辐射强度有所减少;q在一天的多数时间内,一部分屋顶处于阴影区,可以吸收室内和相对较热的屋顶部分的热量,将其辐射到阴影区内温度较低的空气中。34极地气候圆顶雪屋-爱斯基摩小屋35极地气候圆顶雪屋36热带雨林气候萨摩亚人的“伞”形草屋疏松的开敞的轻盈的建筑形式:物理环境因素对建筑的形式有着重要作用37热带季风气候干季和湿季38沙漠气候安纳沙兹人的“悬崖宫殿”39沙漠气候沼泽阿拉伯人的芦苇屋 伊拉克40大陆性气候山西绥德靠山窑4
13、1l中国传统民居形式陕西窑洞424344大陆性气候圆顶毡房 蒙古包45大陆性气候圆顶毡房 蒙古包46地中海气候突利石屋 意大利47海洋性西海岸气候印第安人的“长屋”夏洛特女王岛“长屋”48山地气候卡帕多西亚地区的岩居49建筑地方特色与全球一体化q“全球一体化”在促进社会发展和经济繁荣的同时,也对地方文化产生了毁灭性的影响。q随着科学技术的进步,气候对建筑的影响也在逐渐递减。建筑究竟采用坡屋顶还是平屋顶已经基本上与降水量毫无关系,而是由社会文化和审美意识所决定。机械空调装置为创造理想舒适的室内环境提供了必要条件,无论是在冰雪飘扬的北极还是闷热潮湿的赤道,人们都可以获得春天般的感觉。而这些在工业社
14、会之前是无法想象的。501.3影响建筑设计的气候因素影响建筑设计的气候因素结合气候设计的五大要素:结合气候设计的五大要素:1.太阳辐射太阳辐射2.空气温度空气温度3.气压与风气压与风4.大气湿度大气湿度5.凝结与降水凝结与降水51a)太阳辐射太阳辐射结合气候设计的五大要素结合气候设计的五大要素q太阳辐射是来自太阳的电磁波辐射太阳辐射是来自太阳的电磁波辐射在地球表面上,太阳光谱的波长范围约在在地球表面上,太阳光谱的波长范围约在0.283.0微米之间。微米之间。太阳光谱可大致划分为三个区段:紫外线、可见光、红外线。太阳光谱可大致划分为三个区段:紫外线、可见光、红外线。可见光的波长:可见光的波长:0
15、.38至至 0.78微微米。米。52太阳辐射太阳辐射53(a)太阳辐射太阳辐射结合气候设计的五大要素结合气候设计的五大要素太阳常数:太阳常数:在地球大气层外,太阳与地球的平在地球大气层外,太阳与地球的平均距离处,与太阳光线相垂直的表均距离处,与太阳光线相垂直的表面上、单位面积、单位时间里所接面上、单位面积、单位时间里所接收到的太阳辐射能称为太阳常数。收到的太阳辐射能称为太阳常数。太阳常数值约为太阳常数值约为1367w/m254太阳辐射太阳辐射结合气候设计的五大要素结合气候设计的五大要素直射辐射与散射辐射直射辐射与散射辐射太阳辐射在透过大气层太阳辐射在透过大气层到地面的过程中又受到大到地面的过程
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