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建筑环境学——李念平主编、化学工业出版社出版 第一部分 知识点总结第二章 建筑外环境2.1太阳与地球运动建筑内环境包括：空间内空气的热湿环境、空气品质、气流环境、声环境和光环境。
建筑外环境包括：建筑外围护结构以外的一切自然环境和人工环境。
建筑外环境与建筑内环境和建筑节能密切相关的环境要素有：太阳辐射、气温、湿度、风、降水、天空的辐射、土壤的温度。
1884年经国际会议规定，以英国伦敦的格林威治天文台所在的子午线为全世界通用的本初子午线。
北京市位于北纬39°56′，东经116°19′。
自转自西向东平均角速度15°/h公转围绕太阳逆时针旋转偏心率0.016黄赤交角23°27′近似为23.5°地球自转的地理意义产生了昼夜交替钟表时间均以地方平均太阳时为准T m 。
（真太阳时为T ）平均太阳时是以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间。
经度每隔一度地方时相差4min真太阳时与地方平均太阳时的换算6015e L L T T m m +-+=【10页】地球公转的地理意义：地球公转和黄赤交角的存在造成了四季的交替赤纬从赤道平面算起，向北为正向南为负地球上某一点所看到的太阳的方向称为太阳位置。
太阳高度角是地球表面上某点和太阳的连线与地平面之间的夹角。
太阳方位角是太阳至地面上某给定点连线在地球上的投影与南向夹角。
以南点为0°向西为正向东为负。
影响太阳高度角和方位角的因素：地理纬度ϕ、赤纬δ、时角h太阳高度角ϕδδϕβsin sin cosh cos cos sin += 太阳方位角βδcos sinh cos sin =A 【13页】 2.2太阳辐射与日照太阳常数是进入地球大气的太阳辐射在单位面积上的总能量值为1353W/m2测量要在大气外垂直入射光面积上。
太阳常数不是固定不变的。
太阳直径为地球的110倍，温度为6000k,内部为710*2k 地球接受太阳能量1.72×1014kw,为辐射能二十亿分之一。
《建筑环境学》习题部分参考解答第二章 建筑外环境1. 为什么我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方并不严格遵守？答：太阳光在垂直面上的直射强度为θβcos cos ,⋅⋅=N z c I I ，对于地理位置的地区βcos ⋅N I 是不能人为改变的。
所以要使I c,z 取最佳值，只有使θ尽可能小。
在冬季，太阳是从东南方向升起，从西南方向落下，而坐北朝南的布局就保证了在冬季能最大限度的接收太阳辐射。
北方气候寒冷、冬夏太阳高度角差别大，坐北朝南的布局可以使建筑物冬季获得尽可能多的太阳辐射，夏季获得的太阳辐射较小。
但在南方尤其是北回归线以南，冬夏太阳高度角差不多，所以建筑物是否坐北朝南影响不太大。
2. 是空气温度改变导致地面温度改变，还是地面温度改变导致空气温度改变？答：大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选择性，它对太阳辐射几乎是透明体，直接接受太阳辐射的增温是非常微弱。
主要靠吸收地面的长波辐射而升温。
而地面温度的变化取决于太阳辐射和对大气的长波辐射。
因此，地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因，地面温度决定了空气温度。
3. 晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？ 如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？答：有效天空温度的计算公式为：4144])70.030.0)(026.032.0(9.0[o d d sky T S e T T +--=查空气水蒸气表，可知：t =25℃时，e d =31.67mbar查表2-2，T d =32.2+273.15=305.35 K ，另外，T 0=25+273.15=298.15 K∴ 计算得：T sky ＝100×(74.2－9.4S)1/4如果没有大气层，可以认为S ＝1，则计算求得：T sky ＝283.7 K4. 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？答：由于晴朗夜空的天空有效温度低，树叶表面与天空进行长波辐射，使得叶片表面温度低于空气的露点温度，所以出现结露或结霜现象。
课后习题答案第二章建筑外环境1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区）住宅并不严格遵守此原则？答：我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求，部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷，减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则，而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则。
2.是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。
3.晴朗的夏夜，气温25℃，有效天空温度能达到多少？如果没有大气层，有效天空温度应该是多少？根据书中有效天空温度估算式（2-23）有效天空温度与近地面气温和空气的发射率有关，空气发射率又与露点温度有关，露点温度又与气温和相对湿度（或含湿量）有关，假定在晴朗的夏夜，气温为25℃，相对湿度在30％-70％之间，则tdp＝6℃-19℃，有效天空温度tsky＝7℃-14℃。
在某些极端条件下，tsky可以达到0℃以下。
如果没有大气层，有效天空温度应该为0 K。
4.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？答：晴朗天空的凌晨，温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大，太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5.采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响。
如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装，虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收，另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的开高，从而不利于住区微气候的改善。
《建筑环境学》第一部分建筑外环境1.1 地球绕日运动的规律地球与太阳之间的几何关系和定量描述模型。
1.2 太阳辐射太阳常数与太阳辐射的电磁波谱；地球表面上的太阳辐射能与各种影响因素之间的关系以及其能量的组成成分；太阳辐射作用与地球的热平衡关系；日照的作用。
1.3 室外气候自然室外气候形成特点和影响因素。
1.4 城市微气候由于人工的建设活动导致的城市微气候特点和影响因素，包括热岛效应、城市和小区风场、建筑物的布局与日照效果的关系。
1.5 我国气候分区特点我国两个主要的气候分区法以及不同区域的气候特点。
1.6 基本概念太阳时、太阳常数、太阳辐射、太阳辐射照度、太阳直射辐射、太阳散射辐射、有效天空温度、大气层消光系数、热岛效应。
第二部分建筑热湿环境2.1 太阳辐射对建筑物的热作用围护结构外表面所吸收的太阳辐射热；透明和半透明材料对太阳辐射的作用。
2.2 建筑围护结构的热湿传递与得热通过非透明围护结构和透明围护结构的热、湿传递特征；不同材料和结构的门窗和墙体的热过程特点；围护结构不稳定传热过程和传湿过程的数学模型。
2.3 以其他形式进入室内的热量和湿量室内产热产湿和空气渗透带来的得热的特点和定量描述方法。
2.4 冷负荷与热负荷负荷与得热的关系。
2.5 典型负荷计算方法原理国内外负荷计算方法的发展；不同类型负荷计算方法的适用条件；目前国内外典型的建筑热过程与负荷模拟分析软件。
2.6 基本概念维护结构、室外空气综合温度、夜间辐射、遮阳系数、得热、太阳得热系数、冷负荷、热负荷。
第三部分人体对热湿环境的反应3.1 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础人体的热平衡、人体的温度感受系统、人体的体温调节系统、热感觉、热舒适等原理和理论体系。
3.2 人体对稳态热环境反应的描述热舒适方程、预测平均评价、有效温度和 ASHRAE 舒适区等，人体对稳态热环境反应的描述方法。
3.3 人体对动态热环境的反应人体对动态热环境的反应的研究历史与发展。
《建筑环境学》习题部分参考解答第二章 建筑外环境1、 为什么我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则,而南方并不严格遵守？答:太阳光在垂直面上的直射强度为θβcos cos ,⋅⋅=N z c I I ,对于地理位置的地区βcos ⋅N I 就是不能人为改变的。
所以要使I c,z 取最佳值,只有使θ尽可能小。
在冬季,太阳就是从东南方向升起,从西南方向落下,而坐北朝南的布局就保证了在冬季能最大限度的接收太阳辐射。
北方气候寒冷、冬夏太阳高度角差别大,坐北朝南的布局可以使建筑物冬季获得尽可能多的太阳辐射,夏季获得的太阳辐射较小。
但在南方尤其就是北回归线以南,冬夏太阳高度角差不多,所以建筑物就是否坐北朝南影响不太大。
2、 就是空气温度改变导致地面温度改变,还就是地面温度改变导致空气温度改变？答:大气中的气体分子在吸收与放射辐射能时具有选择性,它对太阳辐射几乎就是透明体,直接接受太阳辐射的增温就是非常微弱。
主要靠吸收地面的长波辐射而升温。
而地面温度的变化取决于太阳辐射与对大气的长波辐射。
因此,地面与空气的热量交换就是气温升降的直接原因,地面温度决定了空气温度。
3、 晴朗的夏夜,气温25℃,有效天空温度能达到多少？ 如果没有大气层,有效天空温度应该就是多少？答:有效天空温度的计算公式为:4144])70.030.0)(026.032.0(9.0[o d d sky T S e T T +--=查空气水蒸气表,可知:t =25℃时,e d =31、67mbar查表2-2,T d =32、2+273、15=305、35 K,另外,T 0=25+273、15=298、15 K∴ 计算得:T sky ＝100×(74、2－9、4S)1/4如果没有大气层,可以认为S ＝1,则计算求得:T sky ＝283、7 K4、 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？答:由于晴朗夜空的天空有效温度低,树叶表面与天空进行长波辐射,使得叶片表面温度低于空气的露点温度,所以出现结露或结霜现象。
第二章建筑外环境为什么要考虑建筑外环境? 建筑物所在地的气候条件，会通过围护结构，直接影响室内的环境，为得到良好的室内气候条件以满足人们生活和生产的需要，必须了解当地各主要气候要素的变化规律及其特征。
一个地区的气候是在许多因素综合作用下形成的。
对建筑密切有关的气候要素有：太阳辐射、气温、湿度、风、降水等等。
第一节地球绕日运动的规律经度和纬度第一节地球绕日运动的规律时间地球每转1°需要4分钟标准时T0 和地方平均太阳时Tm T0=Tm +4(L0 - Lm) 问题：西安的地方平均太阳时和北京时间差多少? 第一节地球绕日运动的规律太阳的位置与日照的关系赤纬：太阳光线与地球赤道平面之间的夹角南北回归线赤纬和太阳高度角有什么区别？时角和太阳方位角有什么区别？第二节太阳辐射太阳辐射能量比例太阳常数1353W/m2 ：大气层外的辐射照度进入大气层后被反射和吸收，光谱成分有所改变，辐射照度有所改变。
太阳高度角是重要影响因素。
太阳辐射能与太阳高度角大气质量m 太阳辐射照度与朝向北纬40°的总辐射照度关于太阳高度角太阳高度角与太阳通过的路径长度密切相关，从而影响日射照度。
太阳高度角低则日射照度小冬季太阳高度角低，夏季太阳高度角高清晨和傍晚太阳高度角低，中午太阳高度角高高纬度地区太阳高度角低，低纬度地区太阳高度角高太阳高度角冬夏不同落到地球上的太阳辐射能量由三部分组成直射辐射：为可见光和近红外线散射辐射：被大气中的水蒸汽和云层散射，为可见光和近红外线大气长波辐射：大气（水蒸汽和CO2 ）吸收后再向地面辐射，为长波辐射。
在日间比例很小，可以忽略。
所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分大气透明度定义：I1/I0 = P = exp (-kL) ，P＝1 最透明变化范围：0.65~0.75 ，在一个月份的晴天中可近似认为是常数我国将大气透明度作了6个等级的分区，1级最透明我国的大气透明度分区太阳辐射能的去向日照的作用日照过少导致人体产生的褪黑色素增加，引起精神忧郁紫外线杀菌，促进合成维生素D 导致皮肤癌可见光获得照明红外线带来辐射热能第三节室外气候自然的微气候大气压力地层温度空气温度有效天空温度空气湿度风降水大气压力大气压力随海拔高度而变在同一位置，冬季大气压力比夏季大气压力高，变化范围5％以内海平面大气压力称作标准大气压，为101325 Pa 或760 mmHg 地层温度表面温度的变化取决于太阳辐射和对天空的长波辐射，可看作是周期性的温度波动地层表面的月平均温度波动幅度基本等于室外月平均气温波动的幅度：北京全年最大月平均温差30.8 ℃，北京地层表面温度全年的波幅为15.4℃温度波在向地层深处传递时，有衰减和延迟；1.5m 后日变化被滤掉；一定深度后便成为恒温层，温度比全年气温平均温度高1～2℃。
