《建筑节能气候学》PPT课件

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1、第二章建筑节能气候学知识2.1建筑节能气候学知识2.2建筑节能气候分区2.3建筑节能的相关气象模型2.4气象数据观测2.1建筑节能气候学知识2.1.1气候系统与气候要素气候系统分类系统气候特性的大致尺度时间范围水平范围(公里)竖向范围(公里)全球性风带气候20003～101～6个月地区性大气候500～10001～101～6个月局地(地形)气候1～100.01～11～24小时微气候0.1～10.124小时2.1.1气候系统与气候要素建筑节能气候系统要素与取值主要气候要素太阳辐射、环境长波辐射、空气温度和湿度、风、雨雪等。气候要素取值长期平均值;逐日

2、、逐年的变化值，与平均值产生的偏差;极端值及其可能出现的频率。2.1.1气候系统与气候要素各气候要素的相关性太阳辐射可以说是最基本的要素，空气温度、湿度、地表温度等要素无不受地表温度的影响，例如，日总辐射减小时，日平均空气温度、日平均地表温度都会降低，另外在常规的建筑能耗模拟中，太阳辐射也是影响建筑能耗的最重要的因素之一。2.1.1气候系统与气候要素挑选参数及其权重挑选参数权重日平均温度2/16日最低温度1/16日最高温度1/16日平均水气压2/16日总辐射8/16日平均地表温度1/16日平均风速1/162.1.2太阳辐射太阳常数在大气层上界的太

3、阳辐射能，随太阳与地球之间的距离以及太阳的活动情况而变化，其范围为1.8~2.0卡/厘米2·分，平均值为1.97卡/（厘米2·分），此值称为太阳常数。大气层对太阳辐射的选择性吸收大部分紫外线及全部波长小于0.288微米的辐射线均被臭氧所吸收;相当一部分红外线则被水汽及二氧化碳所吸收。大气层对太阳辐射的反射反射主要发生于小水滴，是无选择性。因此反射辐射的光谱分布和原来的一样，故反射光仍为白色。云层将大量太阳辐射反射回外层空间，余者则散射到地面。大气层对太阳辐射的折射与散射当太阳辐射入射到其大小接近或小于波长的分子及微粒上时，便在空间发生折射及散射。

4、于是光线即扩散开，即使无直射阳光也能有亮光。这是一种选择性现象，每一种波长的散射辐射量是与波长倒数的四次方成正比。因此，空气分子扩散了大部分短波的蓝、紫光，而使晴朗的天空呈现蓝色；但当大气中较大的尘粉含量增多时，空气的浊度增大，长波的黄、红光被扩散的比例增多，天空就变成乳白色。2.1.2太阳辐射在地球表面上的太阳光谱太阳辐射透过地球的大气层时，其强度减弱，光谱的分布也因大气层的吸收、反射与散射而改变。达到地表的太阳辐射光谱波长范围约在0.28~3.0微米之间,可大致划分为三个区段：紫外线-小于0.4微米的波段为紫外线辐射;可见光-只有0.4~0.

5、76微米这一小部分是人眼可见的光线，起自然采光作用;红外线-波长大于0.76微米者为红外线。虽然太阳辐射的最大强度（峰值）位于可见光的范围内，但半数以上的能量是红外辐射。2.1.2太阳辐射地球表面上太阳能量的日变型及年变型长期的规律性：取决于太阳辐射的强度及持续时间。太阳辐射强度取决于日光需穿透的大气层的厚度，后者由地球自转、公转以及地轴与公转轨道平面之夹角等这样一些可以精确计算的条件所决定的。短期的随机性：到达地面的太阳辐射量还取决于天空中云块的间隙及空气中微尘、二氧化碳和水汽的含量，即与大气的透明度有关。这些都是只能靠估算而无法精确计算的。地

6、球表面上太阳能量的区域变化光线投射至地球上某一点所穿过的空气层的厚度，取决于太阳高度角，也取决于该点的拔海高度。太阳的高度角随该点所在的地理纬度而异，最大值在热带区，向南北两极逐渐减小。地球表面上日照时间变化随着纬度的增加，夏季的日照时间增多，冬季则减少。2.1.3环境长波辐射环境长波辐射由地面、建筑表面、云层向环境放射的是长波辐射。放射辐射强度与放射点和吸收点绝对温度的四次方之差成正比。建筑与大气的净辐射由建筑表面放射出的辐射量与大气对它放射的逆辐射量之差值称为净辐射。净辐射随水蒸汽、微尘特别是云量的增加而减小。在阴天降至极低的水平；在明净干燥

7、的夜空下，净辐射量很大。2.1.3环境长波辐射大气气体的吸收辐射大气气体的吸收辐射与黑体不同，不具有连续的放射光谱和吸收光谱，而是有选择性的，只有一小部分短波太阳辐射能通过，大部分外逸长波辐射被空气所吸收。在大气所含的各种气体中，水蒸汽是主要的长波吸收体，其次是二氧化碳。无遮挡的水平表面净辐射散热量计算公式：式中，R为水平表面的净辐射散热量（卡/厘米2·分）；P为靠近表面所测得的水蒸汽分压力（毫米汞柱）；T为绝对温度（℃+273）。此公式仅适用于无云天气。水蒸汽分压力对于长波辐射散热之影响给出了表面温度为10℃、20℃、30℃的情况下，随水蒸汽分

8、压力而变的R值。净长波辐射热流（卡/厘米2·分）表2.1.2-1温度（℃）水蒸汽分压力（毫米汞柱）46810152030100.1970