建筑节能原理与技术建筑节能气候学气候学与气候分区.ppt

《建筑节能原理与技术建筑节能气候学气候学与气候分区.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑节能原理与技术建筑节能气候学气候学与气候分区.ppt（111页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第二章建筑节能气候学与气候分区,2.1 建筑节能气候学基本知识2.2 建筑节能气候学特征参数2.3 建筑节能天气过程2.4 建筑节能气象模型2.5 建筑节能气候分区,2.1 建筑节能气候学基本知识,在一给定区域内的“气候”，取决于若干种要素的变化特性以及它们的组合情况。当研究人的舒适感及建筑设计时，涉及的主要气候要素有：太阳辐射，对天空的长波辐射，空气温度和湿度，风及雨、雪等。每一种因素直接与人的舒适感有关，对建筑热环境有显著影响，对暖通空调设备的能效有显著影响。,2.1 建筑节能气候学基本知识,气象学书籍在讨论某一区域的气候时，取各种因素长期的平均值作为依据。但是，逐日、逐年的变化可能是很大

2、的，要考虑到与此平均值产生的偏差。在建筑节能中，极端条件及其可能出现的频率，持续的时间，常比平均值更为重要。,太阳辐射,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0.283.0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。其中，只有0.40.76微米这一小部分是人眼可见的光线，起自然采光作用，小于0.4微米的波段为紫外线辐射，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以红外辐射放射出来的。,太阳辐射,在大气层上界的太阳辐射能，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1.82.0

3、卡/厘米2分，平均值为1.97卡/（厘米2分），此值称为太阳常数。当太阳辐射透过地球的大气层时，其强度将减弱，而且光谱的分布也因大气层的吸收、反射与散射而改变。,太阳辐射,太阳辐射按照其波长的不同而在大气层内被有选择地吸收。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，还有相当一部分红外线则被水汽及二氧化碳所吸收。反射主要发生于小水滴，并且实际上是无选择性，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。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。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

4、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。,太阳辐射,云层将大量太阳辐射反射回外层空间，余者则散射到地面。射至地球表面一定区域上的太阳能量的日变型及年变型，取决于太阳辐射的强度及持续时间。太阳辐射的可能强度取决于日光需穿透的大气层的厚度，后者又是由地球自转、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。但是，真正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

5、估算而无法精确计算的因素。,太阳辐射,光线投射至地球上某一点所穿过的空气层的厚度，取决于太阳在地平面上之角度即太阳高度角，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。但是，随着纬度的增加，夏季的日照时间增多，冬季则减少。,长波辐射散热,由建筑表面向大气及外层空间放射的是长波辐射。放射辐射的强度是放射点和吸收点的绝对温度的四次方之差成正比。故此强度取决于建筑表面温度与大气或外层空间中吸收辐射的介质温差之差值。,长波辐射散热,大气中的气体在吸收和放射辐射能方面与黑体不同，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

6、通过，大部分外逸长波辐射则被空气所吸收。但不管怎样，只有某些波长的辐射受到影响，其余的均继续向空间传播。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。,长波辐射散热,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散热量。在阴天，这个量降至极低的水平。这是因为，云层中的水粒能吸收并放射由建筑表面所放射的全部长波辐射，与水蒸汽的选择性吸收大不相同；因此，建筑表面所散发的全部辐射在云层底部就已被充分吸收了。故在明净干燥的大气中，净辐射散热量最大；而随着水蒸汽、微尘特别是云量的增加而减小。,对于一给定的表面，计算其净辐射散热量的公式：,（）式中，R为水平表面的净辐

7、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，如下表所示，该表所列的数值系由盖格的线解图中得来，给出了表面温度为10、20、30的情况下，随水蒸汽分压力而变的R值。净长波辐射热流（卡/厘米2分）表,当天空有云时，外逸辐射即降低。对逸辐射的测量结果列出如下，以相对无云天外逸辐射的百分数表示：,晴朗夜空，外逸辐射强，可利用此辐射作为建筑降温之能源。,空气温度,地球表面加热或冷却的速率决定其上部空气温度。空气几乎对于所有的太阳辐射线都是透明的，故太阳辐射对空气温度仅有间接的影响。与热地表

8、直接接触的空气层，由于导热的作用而被加热；此热量又主要依靠着对流的作用而转移至上层空气。由此，气流和风带着空气团不断与地表接触而被加热。,空气温度,在冬季及夜间，由于向空际的长波辐射作用，地表常较空气为冷。这样，就产生反向的净热交换，从而与地表接触的空气就会变冷。,空气温度,气温的年变化及日变化取决于地表温度的变化。在这一方面，陆面和水面有着很大的差异。在同样的太阳辐射条件下，大的水体较地块所受的影响为慢。故在同一纬度上，陆地表面与海面比较，夏季热些，冬季冷些。在这些表面上所形成的气团也随之而异。陆面上的平均气温在夏季较海面上的高些，冬季则低些。,空气温度,高度的变化也会使气温发生改变。当一气

9、团上升的时候，例如上升到高山处，即由较高的压力区到达较低的压力区，气团因扩散而变冷。反之，当气团下降时，则因压缩而增温。这就是所谓的绝热冷却和绝热加热过程。温度随高度的变化率约为1/100米。,空气温度,当水汽凝结成水滴时，所释放的潜热将加热空气或减缓空气的冷却。所以，当在上升的空气中发生冷凝时，只要冷凝过程连续不断，冷却的速率便会下降。在自由大气中，空气温度随高程而降低，直至同温层的高度。这种降低称为“温度直减率”，是随着季节与昼夜时间而变的，但平均值约0.6/100米。在白天，近地处的温度直减率较大，这是由于与地表接触的下层空气因导热而被加热之故。加热的空气体积膨胀，其密度变小而上升，遂使

10、低的空气层处于不稳定状态，并不断地与上层的空气相混合。,空气温度,在夜间，特别是当天空晴朗时，地表温度明显地较气温低，于是在近地处，低的空气层就比上面的冷。这就造成在近地表处常态的垂直温度梯度的反向，此种现象称为“逆温”。由于较冷、较低的空气层比其上部的暖空气层重些，空气在“逆温”的情况下变得较稳定，而整个竖向的运动即受到抑制。促成“逆温”的条件为夜长、天空洁净、空气干燥和无云。,空气温度,当冷气团与热气团相遇而热气团被举升于冷气团的上部时，也能产生“逆温”现象，这是一种动力的“逆温”。靠近地面的冷空气总是趋向集中于低洼谷地，所以该处的气温可能比它上面较高处的地方低几度。,空气温度,地球上方的

11、压力差会引起气团的移动。当在某一地区内达到某一温度的空气团可能移动到具有不同温度的另一地区时，会改变该地区的主导条件。因此，朝向两极运动的亚热带空气团便造成途中所经地区温度的提高，而两极的空气团则可降低途经地区的温度。,2.1.4 风,在一地区内，风的分布与特征决定于若干全球性和地区性的因素。主要的决定因素是：1 气压的季节性的全球分布;2 地球的自转;3 陆地、海洋温升温降的不一致性；4 该地区的地形与其周围的环境。,压力带及压力区,在南、北半球的地面上空，都存在着高的及低的大气压力带和气压中心，其中一些是永久的性的，另一些仅存在于一年之中的部分时期内。亚热带的高气压带在南、北半球纬度204

12、0的亚热带区，有两个高气压带围绕着地球，它们在夏季向两极移动，冬季移向赤道。在冬季时，二者均连续地环绕着地球，大陆上空的压力高于海洋上空的压力。夏季时，低压中心（低气区）在大陆上空展开，冲破了气压带的连续性。极地高压两极地带为永久性高压区，但与亚热带的高气压带相比，气压稍低些。,压力带及压力区,赤道低气压区赤道带是主要的低气压区，全年均保持此状况。在夏季时，每个半球上空的低气压带朝向高纬度处移动，特别是在大陆上空。七、八月间，这一区域主要在北回归线附近，由非洲的东北延伸至亚洲的中部和东部，而其中心则在波斯湾。一、二月间，这一区域主要在南回归线附近。,压力带及压力区,其它的低压中心存在于较高的纬

13、度上，在南半球靠近南极上空形成气压带。在北 半球，由于有大面积的陆地围绕着北冰洋，故低压区的分布较为复杂，高气压区及低气压区常出现在几乎同一个纬度上，并不断地向东移动。所以，该范围内各地均经历着接连的高气压及低气压周期。,压力带及压力区,形成压力带及压力中心的主要原因:地球上太阳辐射的分布不均匀，以及由此造成的地表受热不同的结果。赤道低气压区成因靠近赤道的地区由于受到大量的太阳辐射，空气加热的程度较相邻地区为高。此地区热空气上升，留下一个低气压带，周围仍为高压区的空气即流向该低压区。,压力带及压力区,亚热带的高气压带成因上升而形成赤道低气压带的热空气团，在上层大气中分开，朝着两极的方向流动，并

14、被冷却后下降返回地面；冬季时在纬度2040之间，夏季时在3040之间。这就使夏热冬冷地区的气压增高而形成亚热带的高压区。两极的高压区是由于冰面上的下层空气变冷所造成的。,风系,每一半球上都有三个全球性的风带：信风、西风及极风。1）信风信风发生于两个半球上的亚热带高压区并汇集于形成赤道低气压带的热带峰面上。在北半球信风来自东北，在南半球则来自东南。2）西风西风同样源于亚热带地区，吹向亚寒带低压区。3）极风极风由南极和北极的高压区冷气团扩散所形成。在北半球，一般是吹向西南，在南半球则吹向西北。,风系,此外尚有季风系，是由于海、陆加热量之年差所造成的。地方风型发生于山、谷之处；沿海一带又有日风及夜风

15、。4）季风由陆地和海洋上空年平均温度差所造成的冬季的大陆风与夏季的海风，通称为季风。5）水陆风在白天，陆上的空气温度较同一纬度海上的空气温度为高，热气上升，海上的冷气流吹向内陆，在夜间，此过程相反。这样形成的风称为水陆风。由于白天的陆、海温差大于夜间，故吹向陆上的海风大于吹向海面的陆风。在气温日变化规则的地方所发生的水陆风，强度较大，也较规则，如在赤道气候区。某地离海岸之距离决定着海风抵达之时间。离海远的地方，海风到达较迟。海风大致在日落时停止，夜深时，陆风始作。陆风及海风均受全球性的气压及风系所制约。例如在夏季，当内陆陆地上空处于低压时，气流常由西海岸面上空的高压区而来，所以在白天，此海岸会

16、受到强烈的海风。但在夜间，因有不少的空气流向海面，陆上的气压不能充分地增加，故任何陆风的强度均很小。,风系,6）山谷风在山区，局部的温差会造成局地风型。此类风是一种很薄的表面气流，是由于向阳坡面上的气温与谷地上方等高处的气温差而造成的。在白天靠近山坡表面的空气较同等高度的自由大气所受的热量多，热气即上升。在夜间此过程相反。故大的山谷会产生强烈的山谷风，白天向上吹，夜间吹向谷底。,大气湿度,大气湿度：指大气中水汽的含量。水汽通过蒸发而进入大气，其主要的来源为海面，也源出于潮湿的表面、植物及小的水体。空气中的水汽容量主要决定于气温，随着气温之增高而逐渐增大。,大气湿度,大气中的水汽含量可用若干种方

17、式表达，绝对湿度、水蒸汽压力以及相对湿度等。绝对湿度为单位重量空气内所含水蒸汽的重量。空气的水蒸汽压力为整个大气压力中由水蒸汽所造成的部分压力。当大气实际上含有所可能包含的全部水蒸汽时，称为饱和的空气，其相对湿度为100%；当实际的水蒸汽含量小于在同样温度下的可能含量时，相对湿度即小于100%。故在任何温度条件下，相对湿度为实际绝对湿度与同温度空气的最大含湿量之比。,大气湿度,从热舒适的观点，用空气的水蒸汽压力表达湿度条件最为恰当，因为人体的蒸发率与皮肤表面同周围空气的水蒸汽压力差值成正比。另一方面，许多建筑材料的性能和材料变质的速率，则与相对湿度有关。,大气湿度,水蒸汽压力主要随季节而变，通

18、常夏季高于冬季。即使在受着每天的海陆风交替影响的滨海地区，水蒸汽压力的日变化也不大，其幅度仅有几个毫米汞柱。,大气湿度,水蒸汽压力在竖向高度上的递减量较气压的递减为快。所以，水蒸汽的浓度随着拔海高度而降低，上部空气层的水蒸汽含量低于近地的空气层。由此之故，空气在竖向的混合就降低着近地处的水蒸汽压力，其结果是，水蒸汽压力的日变型随着空气在竖向的混合而变化。,大气湿度,在无海风的陆地上，水蒸汽压力在中午前达最到高值；然后开始强烈的对流，造成竖向的混合，而近地处的水蒸汽压力便降低。在傍晚时，随着这种气流的终止，水蒸汽压力再次升高。在水面上或在雨季的陆地上，水蒸汽压力的日变化和温度的日变化一致。,大气

19、湿度,即使水蒸汽压力接近于保持一个常数，相对湿度的变化范围也可能是很大的。这是由于气温的日变化及年变化所引起的，这种变化决定着空气内可能的湿容量。显著的相对湿度日变化主要发生在气温日较差较大的大陆上。在此类地区，中午后不久当气温达到最高值时，相对湿度很低，而一到夜间，空气可能接近于饱和状态，即相对湿度接近100%。,2.1.6 中国的地理位置与气候特点地理位置：处于北半球的中低纬度（北纬55C20C）；气候与气候特征：-大部分地区属于东亚季风气候，同时带有很强的大陆性气候特征-冬季十分寒冷：冬季气温与世界同纬度地区相比，低5C18C；-夏季十分炎热：夏季气温与世界同纬度地区相比，高2C；并不断

20、提高；-冬夏持续时间长，春秋季节短；2000年我国五月上旬出现超过30C的天气；2001年我国四月中旬出现超过30C的天气；,2.2 建筑节能气候分区,2.2.1建筑气候区划标准(GB50178-93)以累年一月和七月的平均温度，七月平均相对湿度作为主要指标；以年降水量，年日平均气温5和25的天数作为辅助指标；全国划分为七个一级区。建筑气候区域是反映建筑与气候关系的区域划分，它主要反映各个气象基本要素的时空分布特点及其对建筑的直接作用，显示建筑与气候的密切关系。,2.2 建筑节能气候分区,建筑热工设计分区民用建筑热工设计规范（GB50176-93）建筑热工设计分区是用累年最冷月（即一月）和最热

21、月（即七月）平均温度作为分区主要指标，累年日平均温度5和25的天数作为辅助指标，全国划分为五个区，即严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区。其主要涉及建筑围护结构的冬季保温和夏季隔热要求。,五个气候区域的人口与地域面积：北方地区（严寒、寒冷）：涉及19个省、自治区、直辖市，其中华北、东北、西北等三北地区13个，华东地区3个，西南地区2个，中南地区1个；中国北方地区的国土面积约为678万平方公里，约占全国的72%；人口5.5亿，约占全国的44.8%。过渡地区（夏热冬冷、温和）：涉及16个省、自治区、直辖市，其中华东地区6个，中南地区6个，西南地区4个；过渡地区的国土面积约为 237.1万平方公

22、里，约占全国的24.7%；人口5.82 亿人，约占全国的 46.2%。南方地区（夏热冬暖）涉及4个省、自治区（不含台湾、香港、澳门）国土面积 44.9万平方公里，约占全国 4.7%；人口约1.3亿，约占全国的10.3%；,建筑热工设计分区,严寒,寒冷,夏热冬冷,温和,夏热冬暖,2.2.3 建筑节能气候分区,建筑节能气候分区出发点 以降低建筑冬季采暖和夏季降温能耗为目标，主要考虑：1 建筑设计利用气候资源改善建筑热环境；2 围护结构隔热保温适合当地气候;3 建筑暖通空调节能技术的气候适应性；4 天然冷热源与冷热源设备。,2.2.3 建筑节能气候分区,建筑节能气候分区指标主要考虑以下气象要素确定建

23、筑节能气候分区的指标：1 影响建筑节能设计的气候要素；2 影响建筑热工设计的气候要素；3 影响建筑设备能效的气候要素。而在这些原则中重点是影响暖通空调能耗，设备与系统能效比的气候要素。,建筑节能气候分区指标,HDD18为一级分区指标；CDD26为二级分区指标；辅助分区指标：温度，累年一月（最冷月）的平均温度（小于12需要冬季采暖，大于12基本不需要冬季采暖）；累年七月（最热月）的平均温度（大于26需要夏季降温，小于26基本不需要夏季降温）。相对湿度，最热3月的相对湿度。太阳辐射热，最冷3月的太阳辐射热。,建筑节能气候分区指标,分区指标的意义主要有以下几方面：HDD18，CDD26表明冷热程度，

24、与全年能耗的大小，建筑节能的效益有直接关系；HDD18与CDD26之间的相对差影响地源热泵的适用性；最冷月平均温度表现冬季空气环境条件，最热月平均温度表现夏季空气环境条件，二者都影响气源热泵的季节能效比；冬季日照影响太阳能供热的利用；夏季最热三月相对湿度的大小决定蒸发冷却技术的应用。,全国336个城市HDD18-CDD26分布图,全国336个城市最冷月平均温度与最冷3月太阳辐射热关系图,全国336个城市最热3月相度湿度与太阳辐射热关系图,全国336个城市最热月平均温度与最热3月相对湿度关系图,表1.建筑节能气候分区表,严寒无夏地区,区域，该区主要分布在东北三省，内蒙古，新疆及青藏高原地区，气候

25、特征，冬季漫长且非常寒冷，夏季基本不存在或短促凉爽，大部分地区冬季日照丰富，太阳辐射量大；建筑节能适用技术，该区只需考虑冬季保温、供热节能技术。建筑热工技术要求单一，减小体形系数、减小窗墙面积比、增大围护结构热阻有显著的节能效果；应充分利用太阳能进行采暖；具有地热资源的地区可以利用地热进行采暖，当前主要采用燃料锅炉供热等技术，提高锅炉热效率和供热管网输配效率的技术是关键。不适用建筑节能技术气温低，地表水结冰，气源、水源热泵难适应；全年热负荷大无冷负荷，地源热泵难适应。,冬寒夏凉地区,区域，辽东半岛、黄土高原、青藏高原、川西高原、以红原、玉树等为代表HDD183800的地区也纳入该区。气候特征，

26、该区气候特征与严寒无夏地区相似，但寒冷程度与时间相对小些。最冷月平均温度-10，日照非常丰富。建筑节能适用技术，所以该区的建筑节能关键技术，与严寒无夏地区基本相同，围护结构的要求没有严寒无夏地区高；这些城市应充分利用太阳能资源进行建筑采暖，供应生活热水等。不适用建筑节能技术气源；水源热泵：,冬寒夏热地区,区域，华北平原气候特征，该区气候条件较为恶劣。冬季寒冷且长，太阳能比较丰富；夏季炎热，但不潮湿。建筑节能适用技术，建筑物必须满足冬季保温，夏季防热要求。仍应强调减小体形系数、减小窗墙面积比；夏季夜间通风，室内蓄热能力；活动外遮阳；由于该区冬季太阳能比较丰富，太阳能地源热泵联供系统是该区的一种高

27、效建筑节能技术。不适用建筑节能技术，该区冬季采暖负荷大于夏季冷负荷，单一的地源热泵系统在该区使用必然会引起冬夏两季土壤蓄热的不平衡，导致夏季地源热泵性能系数下降；该区冬季气温很低（最冷月平均气温0），空气源热泵系统在该区使用效率低。,冬冷夏凉地区,区域，川藏、云贵两高原交界带气候特征，该区气候特征为冬季冷，夏季凉爽，冬季日照较少，全年湿度大；建筑能耗主要由冬季采暖产生，建筑节能适用技术，仍应强调减小体形系数、减小窗墙面积比；该区建筑外围护结构只考虑冬季保温，要求单纯；夏季应充分利用自然通风进行降温除湿。不适用建筑节能技术,冬冷夏热地区,区域，该区主要位于长江流域，气候特征，夏季闷热高湿、冬季阴

28、冷，是世界上同纬度下气候条件最差的地区。该区冬季太阳能利用困难，冬季日照率均低40，个别地区不足10；该区冬季室外气温不太低（最冷月平均温度均在0以上，主要分布在5左右），该区夏季湿度很高，最热3月平均相对湿度在80左右，建筑节能适用技术，风冷热泵系统可使用；岩土蓄热，蓄能；地源热泵系统是该区高效的采暖和空调系统，其全年冷热负荷较为平衡；且日照强烈，太阳辐射量高，最热3月太阳辐射热大于1000MJ/m2，太阳能除湿是该地区理想的除湿技术。该区四季气候明显，过渡季节自然通风和空调系统的全新风运行可有效的降低建筑能耗。不适用建筑节能技术蒸发冷却技术在该区的效率极低，不应采用，除湿是该区夏季空调能耗

29、的重要组成部分，,冬暖夏热地区,区域，华南。气候特征，该区冬季暖和，夏季长而炎热，湿度大，太阳辐射强烈且降雨丰沛，典型的亚热带气候；建筑节能适用技术，该区建筑必须满足夏季防热要求，设置遮阳，充分利用自然通风；可利用地源热泵系统提供生活热水来满足对土壤蓄能的冷热平衡，所以该区采用地源热泵系统一般应设冬季生活热水供应系统；该区最热3月太阳辐射热大于1200 MJ/m2，个别地区大于2000 MJ/m2，且夏季空调能耗中除湿负荷不亚于冬冷夏热地区，所以太阳能除湿技术可以有效的利用；由于该区降水丰富，利用雨水降温也建筑节能的有效途径之一。不适用建筑节能技术同理冷却蒸发技术不适用该地区；仅对空调冷热负荷

30、而言，该区不合适采用地源热泵系统。,寒冷干热地区,区域，河西走廊、新疆部分气候特征，该区气候特征为冬季非常寒冷，且采暖期较长，夏季干热，昼夜温差大，日照丰富，太阳辐射强烈。建筑节能适用技术，冬季可利用太阳能采暖；该区夏季酷热，相对湿度均低于50，蒸发冷却完全可以取代常规制冷设备。在满足冬夏冷热负荷相当的地区，地源热泵系统也是可行的；该区夏季昼夜温差大，利用夜间通风，夜间天空辐射可以达到很好的降温效果。建筑本体蓄热能力强；减小V-通风；不适用建筑节能技术由于该区室外温度冬季太低，气源热泵不适用该区，,冬暖夏凉地区,区域，云贵高原气候特征，该区气候条件舒适，冬季温暖，夏季凉爽太阳辐射强烈。建筑节能

31、适用技术，该区建筑要加强自然通风，加大体型系数与窗墙比，注意遮阳。不适用建筑节能技术,建筑节能气候分区为建筑节能技术的应用,中国建筑节能气候分区为建筑节能技术的应用提供了一种参考标准，有利于各地区建筑节能技术体系的形成。从各区适用的建筑节能技术可以看出全国各个地区建筑节能技术发挥的空间很大，合理利用当地的气候资源是建筑节能可持续发展的方向。,夏热冬冷地区建筑气候特征,夏热冬冷地区可分为东西两部分，东部为长江中下游地区，以平原、沿海为主；西部包括重庆、四川盆地和黔东北。这两部分即具有夏热冬冷的共同特点，又有明显的差异。夏热冷地区气候最为显著的特点主要有二：一是水热同季，湿润多雨，但变率稍大；二是

32、冬冷夏热，四季分明。盛夏的高温，与全国比较相当突出，高温日的炎热程度有时已达到使人难以忍受的地步，午后最高气温高于35的日数多；更由于长江及支流江面开阔，湖泊众多，水田面积广，大气中水汽多，湿度大，夜间风速又小，降温缓慢，暑气难消，闷热难眠。这与沙漠气候中的白天酷热干燥，而夜间降温剧烈甚至有霜的情况大不一样。其实，本区中“火炉”何止武汉、南京和重庆，可以说整个地区大都具有“火炉”的特点，而且根据本区盛夏闷热的特殊性，与其说是“火炉”，不如说是“蒸笼”更为 贴切。,夏热冬冷地区建筑气候特征,夏热冬冷地区东部长江中下游地区，春、秋、冬三季常有冷空气侵袭，特别是冬季有强烈寒潮南下，不但全区性降温猛烈

33、，温度低，还时常伴有大风和冰雪。北方南下的寒潮冷空气沿青藏高原东坡和鄂西、湘西山地以东南下，使长江中下游地区冬季气温为世界同纬度最低。特别是寒潮沿南北向的湘江河谷迅速南下，使武汉、长沙等地成为 我国冬季中同纬度气温最低的地方。例如武汉所处纬度与上海基本相同，但武汉最冷月平均气温为3.0，比上海偏低0.5。由于冬有寒潮南下，夏有伏旱高温，因而长江中下游地区气温年较差十分显著，四季相当明显。夏热冬冷地区西部寒潮不及东部强烈，但冬季日照比东部弱。,夏热冬冷地区建筑气候特征,梅雨季节本地区通常6月中旬至7月上旬是梅雨季节，温度虽不高，但湿度大，热舒适状况很差。四季目前，我国按照气温划分四季，通常以五天

34、的平均气温小于10为冬季，大于22为夏季，介于10至22之间为春秋季。中部和东部春秋两季各约2个月，冬夏各约4个月，其中，中部地区夏季比冬季略长，东部冬季比夏季略长。西部夏季约34个月，冬季约3个月。,夏热冬冷地区不同城市四季开始期和持续日数 表2.2-1,夏热冬冷地区太阳辐射和日照地面总辐射本区年总辐射量在33005000兆焦耳米-2年-1，是我国总辐射量较为偏少的地区。长江以北总辐射等值线基本上呈纬向分布，北多南少，最大值出现在苏北，年总量在4800兆焦耳米-2以上；长江以南等值线略呈经向分布，浙北的杭州湾及江西鄱阳湖地区、赣南为高值区，浙江的丘陵地带是低值区。总辐射量最少出现在重庆、四川

35、盆地、黔东北和湘、鄂西部地区，年总辐射在3500兆焦耳米-2以下。,夏热冬冷地区太阳辐射和日照地面总辐射,利用长江中下游地区10个地面太阳辐射站（19781980年）的月太阳总辐射实测值及同时的日照百分数，建立了各自的回归方程，算得的系数和均方差如表2.2-2。表中Q为测站月总辐射的计算值；Q0是该月的天文辐射值；S为该月的日照百分率。各站的相关系数基本上都在0.9以上，均方差在之间。,各太阳辐射站的回归方程及其相关系数、均方差 表2.2-2,夏热冬冷地区太阳辐射和日照地面总辐射对于重庆、四川盆地和黔东北，即夏热冬冷地区部，Q=Q0（a+bS）（）式中，a根据不同地区和季节分别取值；bb=0.

36、55+1.11/E0，E0为平均水蒸汽压；S年（月）日照百分率。,夏热冬冷地区太阳辐射和日照地面总辐射,总辐射、散射辐射的年变化78月份月总辐射量在600兆焦耳米-2左右，是一年中太阳辐射量最高的时期；121月，月总辐射量仅200-260兆焦耳米-2，是一年中月辐射总量最小的时期。各月散射辐射量的年变化，不仅受太阳高度角度影响，而且与该月的水汽含量及云量有关。云量多，对太阳辐射的散射愈强，地面得到的散射辐射量亦多。长江中下游地区梅雨时期的6月，散射辐射量最多；冬季121月，则散射辐射量最小。就散射辐射的比值来看，上半年较大，各测站基本上都在0.50.6之间；7月份，由于天空少云，比值下降到0.

37、4左右，下半年基本上都维持在0.5以下。以地区而论，长江中游的比值比下游大一些。,夏热冬冷地区太阳辐射和日照,夏热冬冷地区西部总辐射的年变化具有不同的区域特点，以成都为代表的川、黔亚热带气候区，7、8月最高，12月最低，春秋升降变化显著，特别是受秋雨影响，9月起急剧减少；以重庆为代表的东部及黔东北受伏旱影响，总辐射高峰值出现在8月，较盆西，黔西稍晚，辐射值略高。直射辐射和散射比较，四川盆地和黔东北基本上各月散射辐射均高于直达辐射约100兆焦耳米-2左右，仅重庆、川东南盛夏伏旱期，直达辐射高于散射辐射。,夏热冬冷地区太阳辐射和日照,1）日照时数的时空分布本区的年日照总时数约1300-1600小时

38、，呈南多北少的分布特点。长江以北地区等值线走向基本是纬向分布；长江以南地区呈经向分布。长江中下游日照最少的地区在湘鄂西的恩施、来凤、桑植一带，年日照总时数在1400小时以下；最多的在苏北北部，年日照总时数在2400小时以上。海拔1500米左右的高山上一般略少于邻近的平原地区。从全国看，四川、贵州一带是我国日照最少的地区。“蜀犬吠日”、“地无三日晴”的谚语，生动的描述了当地天气阴沉、日照稀少的气候现象。湘鄂西部正位于渝川黔低值区的边缘，故为长江中下游日照最少的地区。,夏热冬冷地区太阳辐射和日照,2）日照时数的季节变化1月，日照的分布与全年分布相似。长江中下游地区的月总时数为60180小时，其中大

39、部分地区都在100160小时之间，这与本区冬季多晴好天气的气候特点相吻合。日照时数的高值区在苏皖北部。湘鄂西部、重庆、四川盆地和黔东难见阳光。进入盛夏，因而日照时数迅速增多，月日照总时数为200280小时。日照最多的地区在江西的波阳、南岛、贵溪、南城之间以及浙江的金衢盆地，日照总时数为270280小时，江苏北部日照总时数为200220小时。,夏热冬冷地区太阳辐射和日照,3）日照百分率本区常年平均日照百分率一般为4050%，高值区在江苏和安徽北部，百分率为5560%，低值区在重庆、四川盆地、黔东和湘鄂西部，百分率在30%以下。本区日照百分率的季节变化及地区差异明显，78月份日照百分率为6070%

40、，其中以武汉为中心的长江中游地区及沿海岛屿为最高。进入9月，从武汉到长江下游经常出现秋雨，日照百分率相对较低。10月份以后，进入秋高气爽的秋季，日照百分率呈现次高的峰值，但重庆、四川盆地、黔东和鄂西南丘陵山区变化不明显。冬季122月是全年日照最少的时期，本地区西部，日照百分率在20%以下。从全年日照时数的变化看，长江中游地区变化大，夏季8月的日照时数是冬季1月的4倍多，而位于下游的上海侧仅有1倍多。,夏热冬冷地区气温,气温的地理分布1）年平均气温的分布夏热冬冷地区年平均气温在1419之间，高于华北，低于华南。等温线基本上呈纬向分布，由北向南递增，平均一个纬距年平均气温相差约0.5。长江以南地区

41、因受丘陵、山地、河谷、盆地等的影响，等温线多局部性曲折，南部的赣南和湘南地区气温较高，年平均气温在18以上，其中江西于都县高达19.7，是本区域年平均气温最高的地方。四川盆地、重庆和黔东北地区气温的分布，随海拔地形的变化，大体呈东南向西北递减趋势，该区年平均气温在-224之间，跨度很大，主要是纬度和海拔高度变化叠加的结果。年平均气温重庆为18.3，成都为16.2，遵义为15.2。年平均气温差异南北按1/1纬度的梯度计算，高低温差按0.5/100米递减率计算。年平均气温差以地形比较均一的四川盆地最小，约差5左右；以海拔悬殊的川西高原最大，可差达15，贵州约差5-8，川西南约差10-15之间。,夏

42、热冬冷地区气温,2）气温年较差的分布最热月平均气温与最冷月平均气温之差称气温年较差，表示一地冬冷夏热的变异程度。夏热冬冷地区绝大部分最冷月出现在1月，最热月出现在7月。在沿海地区和岛屿因受海洋的调节，最热月延迟到8月，其温度与7月接近或稍高。但冬季仍盛行西北气流，最冷月仍然出现在1月。夏热冬冷地区气温年较差在2027之间，总的趋势是北部大、南部小。淮北地区冬寒夏热，气温的年较差较大，一般在27以上，南岭以南的赣南地区冬温偏高，气温年较差较小，一般不足20。各地气温年较差的大小，除与纬度高低有关外，还受地理环境的影响。如两湖盆地的气温年较差在2425之间，明显地比东西两侧地区大，这是因为湘江河谷

43、呈南北走向，冬季冷空气容易入侵且滞留时间较长，温度偏低；而夏季热量不易散发，气温较高，所以气温年较差比东西两侧都大。东部沿海地区因受海洋的影响，冬温比内陆地区偏高，气温年较差比同纬度内陆地区要小，等温线呈东北-西南走向。四川盆地、重庆和黔东北地区气温气较差比我国东部同纬地区小，一般在1022之间。区内各地比较相差较大，四川盆地大部及黔东北部纬度偏北，经度偏东，年较差最大，达20以上。重庆及黔东超过22，铜仁达22.7，为该区最大值。,夏热冬冷地区气温,3）各季平均气温的分布随着太阳高度和季风环流的季节变化，四季气温分布有很大差异。以1，4，7，10月分别代表冬、春、夏、秋四季，夏热冬冷地区四季

44、平均气温的分布有以下特点。一月平均气温分布长江中下游地区受大陆高压控制，北方强冷空气频繁南下，1月平均气温为全年最低。等温线的分布除山地以外，基本上呈东西走向。大部分地区的平均气温在08之间，由北向南递增，平均每隔一个纬距气温约升高1左右。徐淮地区月平均气温大都在0以下，气候寒冷；江南的金华、南昌、长沙一线以南地区，月平均气温在5以上。四川盆地、重庆和黔东北地区因地形屏障，冷空气影响不如长江中、下游地区显著，且为云层覆盖，1月平均气温48。,夏热冬冷地区的低温情况 表2.2-3,夏热冬冷地区气温,c、夏季7月是长江中下游地区夏季风鼎盛时期，除沿海岛屿外，是全年气温最高月。月平均气温在27至30

45、之间，南北温差最小。长江中下游地区在副热带高压控制之下，天气晴热，南、北部太阳辐射总量的分布差异不大，海陆、地形和所处盛行风的背向，是影响气温分布的重要因素。由于副热带高压西伸控制，四川盆地、重庆和黔东部多连晴高温天气，月平均温度超过28，最高的云阳达29.6。江、浙沿海因受海洋影响，最高气温一般不超过39，如极端最高气温上海为38.9，宁波为38.7，南通为38.2。洞庭湖盆地的最高气温一般在39左右。如武汉为39.4，岳阳为39.3。其它大部分地区的最高气温都可能超过40，其中极端最高气温超过42的异常酷热天气，除上海市和江苏省以外，其它各省都有出现，主要出现在日射强烈的内陆盆地和谷地中。

46、,夏热冬冷地区气温,长江中下游地区35以上的炎热日数，地区之间差异较大。东部沿海地区因受海洋影响，炎热日数量少，一般不足10天，如上海为8.7天，浙江的乍浦5.5天，温州3.6天，江苏的南通只有3.2天。洞庭湖附近及以北的鄂中地区（应山、钟祥和天门一带）炎热日数在1015天之间，是内陆炎热日数相对较少的地区。其余大部分地区35以上的炎热日数都在20天以上，赣南和湘南地区，由于南有南岭、东有武夷山脉阻挡，在西南季风影响下，炎热日数最多，一般都在30天以上，许多地区超过40天，如江西的横峰44.9天，吉安44天，湖南的衡阳42.9天。浙江省的丽水、金华盆地，也是炎热中心之一，炎热日数多达3040天

47、。四川盆地南部可成片出现20-40天35高温日数，云阳、开县、綦江等地可达4050天。四川盆地中部及黔东地区约1015天，盆西和黔中约5天以下。夏天人对暑热的感觉，还与夜间温度的高低有关。据计算，7月夜间温度以南昌、长沙最高，其次是武汉，加上湿度又大，人们感觉闷热难熬。,夏热冬冷地区主要城市夏季高温的比较 表2.2-4,夏热冬冷地区气温,b、春季随着太阳辐射的日益增强，气温回升较快。4月平均气温大部分地区在1319之间。但各地增温的快慢，受天气和海陆的影响较大。从相近纬度内陆与沿海各地春季增温值（即4月平均气温减1月平均气温）的比较可以看出：北部增温比南部快；内陆增温比沿海快。,夏热冬冷地区气

48、温,d、秋季随着日射南移和北方冷空气不断南侵，气温逐步下降。初秋季节上空有时有副热带暖高压维持，温度较高，10月份的最高气温仍可升到25以上，极端最高气温一般在33左右。但遇较强冷空气侵袭时，降温较快。长江上游地区，进入秋季，副热带高压东退，西南季风南撤，川黔秋雨连绵，气温急降。四川盆地东南河谷区10月平均气温1819，盆西北及黔东北16-18之间，川西南山地及黔西北降至14以下。,夏热冬冷地区气温,二、气温的日变化与日较差1）日最高、最低气温出现时间气温在一昼夜内的变化称为气温日变化。从长江中下游地区各地气温日变化曲线表明，最高气温与最低气温的位相基本一致，即在正常的天气条件下，最低气温出现

49、在日出之前的1小地内，最高气温出现在正午后的12小时。因而各地最低气温的出现时间，随日出的季节变化而异。以上海为例，冬季（1月）日出时间在6时55分至59分，最低气温出现在67时；夏季（7月）日出时间提早到5时至5时14分，最低气温相应提早出现在4-5时；春季（4月）日出早于秋季（10月），最低气温春季出现在5时前后，秋季略迟出现在5-6时。最高气温的出现时间，除夏季提早出现在1314时外，春、秋、冬三季都出现在14时前后，差异不大。四川盆地、重庆及黔东北地区各季气温日变化与全年基本相同，一日中气温最高值均出现于15时，最低值冬季在7时，夏季则在5时左右。,夏热冬冷地区气温,2）气温日较差一日

50、中最高气温与最低气温的差值称为气温日较差。各地气温日较差的大小，除了受纬度、海陆分布的影响外，在很大程度上还受地形和天气条件的影响，因而气温日较差在地域的季节上存在较大差异，这从表2.2-5不同地区四季气温日较差可以看出。全年气温日较差北部比南部大，沿海比岛屿大，内陆比沿海大，平原比山地大。沿江及以北地区的气温日较差较大，一般在8以上。江南大部分地区气温日较差在78。四川盆地春季气温日较差最大，重庆及黔东地区则夏季最大，日较差最小季节均在秋、冬各月。气温日较差有着明显的季节变化。大部分地区气温日较差春秋季大于冬夏季，这是因为春秋两季昼夜长短相差不多，白天受热和夜间散热都有充分时间，使昼夜之间气