建筑物理環(huán)境（1）

ArchitecturalPhysicsEnvironment

2013.09.05

物理學：是研究客觀世界運動規(guī)律的學科。

建筑物理學：是研究外界環(huán)境的運動過程對建筑產(chǎn)生的影響，進而對人體產(chǎn)生的影響的學科。外界環(huán)境的物理要素為熱、聲、光的運動過程。建筑物理學的研究對象是熱、聲、光等物理運動過程對建筑和人體產(chǎn)生的影響。建筑物理學是設計和建造符合人體生理和心理需要的建筑的基本理論。引言建筑物理環(huán)境：建筑室內(nèi)外空間與人體相關的各個物理要素的總和。

建筑熱環(huán)境建筑光環(huán)境建筑聲環(huán)境

人通過各類感官器官（皮膚、眼、耳、鼻、舌）接觸外界物理環(huán)境，物理環(huán)境對人的生理和心理狀態(tài)產(chǎn)生著影響著。《建筑物理環(huán)境》是城市規(guī)劃、建筑學、建筑環(huán)境與設備工程、環(huán)境工程和建筑裝飾工程與材料專業(yè)同學們的專業(yè)基礎課，是綜合提高學生建筑設計、建筑技術創(chuàng)新能力的一門重要建筑技術課程?！督ㄖ锢憝h(huán)境》是一門培養(yǎng)高級建筑設計人才不可缺少的專業(yè)基礎課程。建筑設計人員必須掌握一定的建筑物理知識，否則就不可能完滿地解決有關聲、光、熱環(huán)境的設計問題，也就不可能保證現(xiàn)代建筑應有的設計質(zhì)量。教學目標是為同學們在修完本課程后建立比較系統(tǒng)的建筑物理環(huán)境與技術概念。教學定位是提高同學們在建筑創(chuàng)作中綜合運用建筑物理知識解決建筑環(huán)境設計問題的能力。

建筑師們的任務：就是了解聲、光、熱的技術措施及其應用，并且結(jié)合建筑構(gòu)造處理的技能，設計出既舒適又節(jié)能的建筑。1建筑物理理論的形成與發(fā)展《建筑物理環(huán)境》是研究聲、光、熱的物理現(xiàn)象和運動規(guī)律的一門科學，是建筑學的主要組成部分。該學科形成于20世紀30年代。其分支學科有建筑熱工學、建筑光學、建筑聲學等。

20世紀初，美國學者賽賓提出吸聲系數(shù)概念與混響理論，為室內(nèi)聲學奠定了理論基礎。------建筑聲學逐漸形成；同期一些學者進行太陽的直射光、天空的擴散光和天空亮度等光氣候的研究，提出近似的采光計算方法。據(jù)此制定出天然采光標準。建立起天然采光的理論。此時期，白熾燈逐漸成為一種廣泛使用的照明光源，促進了照明技術的發(fā)展。在天然采光和照明技術的研究成果的基礎上，-------建筑光學逐漸形成；

18世紀初發(fā)明蒸汽供暖設備。19世紀末研究建筑圍護結(jié)構(gòu)和環(huán)境相互作用的傳熱機理，以及房屋保暖措施。20世紀以來，為了解決采暖房屋的熱平衡問題，提出穩(wěn)定傳熱計算方法、準穩(wěn)定傳熱計算方法和非穩(wěn)定傳熱計算方法。在上述研究的基礎上，--------建筑熱工學逐漸形成。20世紀30年代建筑物理學，任務是提高建筑功能質(zhì)量，創(chuàng)造適宜的生活和工作環(huán)境。聲光熱建筑節(jié)能室內(nèi)混響計算天然采光建筑與光藝術的統(tǒng)一評價室內(nèi)音質(zhì)評價藝術及能耗建筑耗能近代建筑物理環(huán)境的發(fā)展狀況有關內(nèi)容空氣質(zhì)量環(huán)境熱濕環(huán)境聲環(huán)境光環(huán)境人體對熱濕環(huán)境的反應建筑外環(huán)境流體力學傳熱學通風散熱《建筑環(huán)境物理》課程的特點跨學科的邊緣科學，包括：熱學、光學、聲學流體力學建筑構(gòu)造心理學生理學勞動衛(wèi)生學城市氣候?qū)W不太舒服的環(huán)境人的感覺自然環(huán)境122研究的內(nèi)容建筑環(huán)境中，熱、聲、光、色彩、質(zhì)量等都是環(huán)境因素，對人的心理感受及建筑物的使用都有一定的影響；建筑物理環(huán)境研究內(nèi)容有二：是研究人在建筑環(huán)境中的聲、光、熱作用下通過聽覺、視覺、觸覺和舒適感覺所產(chǎn)生的反應；同時采取適宜的技術措施，調(diào)整建筑的物理環(huán)境設計，從而使建筑物達到特定的使用效果；3應用現(xiàn)狀當今建筑物理環(huán)境學科已建立系統(tǒng)的聲、光、熱環(huán)境設計與計算的理論和方法，完整的實驗技術和配套的國際標準及國家標準，以求保證具有舒適的聲、光、熱環(huán)境及低能耗建筑。建筑物理環(huán)境（1）建筑熱工學（2）建筑光學（3）建筑聲學（4）空氣品質(zhì)建筑物理環(huán)境熱環(huán)境光環(huán)境聲環(huán)境空氣環(huán)境傳熱原理光特性聲學原理空氣組成氣候

視覺

聽覺特性品質(zhì)標準熱舒適光度量聲音計量品質(zhì)控制保溫天然采光

聲學材料隔熱人工照明廳堂音質(zhì)防潮噪聲控制日照本課程的內(nèi)容首先根據(jù)人工作、生活的高效、舒適、安全和健康的要求，對建筑的物理環(huán)境給出定量的評價；其次研究提供良好物理環(huán)境和消除不良影響的技術途徑與控制措施。全課程共包含建筑熱環(huán)境、建筑光環(huán)境、建筑聲環(huán)境上中下三篇，每篇又包含若干講。每篇的講授內(nèi)容獨立成篇，便于運用掌握。（1）建筑熱工學建筑熱工學是建筑物理學的組成部分之一。

主要介紹如何通過建筑規(guī)劃和設計上的技術措施，有效的利用室內(nèi)外環(huán)境的熱濕作用，合理地解決建筑物的保溫、防熱、防潮、日照、節(jié)能等問題，同時創(chuàng)造良好的室內(nèi)熱環(huán)境并提高圍護結(jié)構(gòu)的耐久性。在大多數(shù)情況下，單靠建筑措施是不能完全滿足人體對室內(nèi)熱環(huán)境的要求。為了獲得舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，往往需要配備適當?shù)脑O備，進行人工調(diào)節(jié)。

如在寒冷地區(qū)設置采暖設備，在炎熱地區(qū)設置空調(diào)設備等。但只有首先充分發(fā)揮各種建筑措施的作用，再配備一些必要的調(diào)節(jié)設備，才能設計出既能滿足技術、經(jīng)濟要求而又節(jié)能的建筑。世博會日本館展館外部由可發(fā)電的超輕型薄膜包圍，透光性高的雙層外膜配以內(nèi)部的太陽電池，充分利用太陽能資源。內(nèi)部設計成循環(huán)式呼吸孔道等最新技術環(huán)境控制技術，光、水、空氣等自然資源最大限度得到利用，西班牙館實體結(jié)構(gòu)以鋼建筑材料為主，外墻將覆蓋有西班牙風格的柳條編織品，建筑材料以環(huán)保材料為主，這樣的設計僅方便了日后的拆卸，也可以讓自然光可以隨意的透過鋼管和柳條射進室內(nèi)加拿大卡爾格雷水中心采用的科技手段有：建筑保溫，減少能耗;可調(diào)節(jié)的窗戶，幫助監(jiān)控和保持室內(nèi)空氣質(zhì)量;屋頂輻射降溫系統(tǒng)地板通風系統(tǒng);使用可再生資源和可回收材料等屋頂雨水收集系統(tǒng)，用于綠化灌溉;中水回用系統(tǒng)，用于沖廁;建筑建成后，每年可以減少10加元的能源消耗和71噸的二氧化碳排放，還可以減少72%的廢水排放，建筑的垃圾轉(zhuǎn)換回收率超過90%法國巴黎植物墻建筑：

垂直花園采用無土植物研究成果，通過特殊的材料和工藝，創(chuàng)造性地使用植物作為構(gòu)成建筑的材料，將150種共15000株來自界各地的植物，種植在800平方米的墻面，成功構(gòu)筑了個充滿自然氣息的垂直花園。垂直花園植物墻僅為城市環(huán)境增添了勃勃生機，而可以吸收空氣中的污染物質(zhì)，減緩噪聲污染，降低建筑物吸收的太陽輻射，有利于緩解城市熱島效應上海生態(tài)示范辦公樓自然通風天然采光再生能源智能控制資源回用舒適環(huán)境生態(tài)綠化綠色建材健康空調(diào)超低能耗高效、環(huán)保、健康新型空調(diào)系統(tǒng)斜屋面太陽能集熱器和光電板系統(tǒng)北京清華生態(tài)示范樓雙層玻璃幕墻自然通風系統(tǒng)研究的具體內(nèi)容是：人體的熱感覺、室外環(huán)境的熱濕參數(shù)及其對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，建筑材料的熱物理性能，房屋的熱穩(wěn)定性、建筑物的保溫、防熱、日照、防潮除濕技術等。建筑師們的任務：就是了解上述的技術措施及其應用，并且結(jié)合建筑構(gòu)造處理的技能，設計出既熱舒適又節(jié)能的建筑。引言第一章建筑熱環(huán)境第二章傳熱基本知識第三章建筑保溫第四章建筑防熱第五章建筑日照與遮陽第六章建筑與節(jié)能技術建筑熱工學（2）建筑光學建筑光學是建筑物理的一個分支，主要研究建筑物室內(nèi)外的光環(huán)境。研究與建筑有關光的性質(zhì)、光的視覺性質(zhì)、建筑的天然采光和人工照明技術。天然光上海大劇院人工光斯圖加特美術館新館采光效果圖書館光效果圖研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，創(chuàng)造良好的光環(huán)境，滿足人們工作、生活、審美和保護視力等要求的應用學科，是建筑物理學的組成部分之一。建筑師們的任務：就是要為人們創(chuàng)造良好的光環(huán)境，它不但對勞動生產(chǎn)率和視力健康都有直接影響，也影響人們的生活質(zhì)量，在建筑設計中要重視采光和照明問題。引言第一章建筑光學基本知識第二章天然采光第三章建筑照明第四章照明與節(jié)能建筑光學人們可以聽到的聲音都屬于聲環(huán)境范疇，如談話、鳥鳴、音樂、泉水叮咚、歌聲等悅耳之聲；但也能聽到吵鬧、機器轟鳴、車輛的轟鳴等噪聲。從人的心理感受上聲音分兩類：

C類：舒服的，如音樂、歌唱、生活中的交談等。

U類：不舒服的，如噪聲、爆炸聲、刺耳的嘯叫聲等。（3）建筑聲學聲環(huán)境設計圍繞著人的感受，在建筑設計中做到：

1）如何保證C類的聲音聽清聽舒服

—音質(zhì)設計

2）降低U類聲音對正常工作生活的干擾

—噪聲控制建筑聲學是研究與建筑有關的聲學問題的科學。內(nèi)容主要包括廳堂音質(zhì)設計和建筑環(huán)境中的噪聲控制兩大部分，目的是為人們生活和工作創(chuàng)造良好的聲學環(huán)境。研究室內(nèi)外聲波傳輸?shù)奈锢項l件和聲學處理方法，以保證室內(nèi)具的良好的聽聞條件；研究控制建筑物內(nèi)部和外部一定空間內(nèi)的噪聲干擾和危害。因此，現(xiàn)代建筑聲學可分為室內(nèi)聲學設計和環(huán)境噪聲控制兩個研究領域。有音質(zhì)要求的建筑除了廳堂，廣播、電視的播音錄音室，演播廳，電影的錄影棚等在某些方面的音質(zhì)要求更高；而其他體育建筑、公共建筑的文化館、博覽建筑以及一些民用建筑，均有各自不同程度的音質(zhì)要求。當然，良好的音質(zhì)也必須不受內(nèi)外噪聲的干擾。建筑師們的任務：就是在掌握人們對聲環(huán)境要求的基礎之上，能綜合應用控制聲環(huán)境（音質(zhì)設計和噪聲控制）的技術手段和方法來設計建筑，使所設計的建筑更完美、更舒適！國家大劇院

建筑地點：北京

國家大劇院工程位于北京長安街的核心位置，主體建筑呈“巨蛋”形，由歌劇院、音樂廳、戲劇場和公共大廳等部分組成。工程建成后，它將成為中國最高水平的表演藝術中心。國家大劇院內(nèi)景

音樂廳

歌劇廳

音樂廳

歌劇廳

戲劇廳

音樂廳

悉尼歌劇院

歌劇院整個分為三個部分：歌劇廳、音樂廳和貝尼朗餐廳。歌劇廳、音樂廳及休息廳并排而立，建在巨型花崗巖石基座上，各由4塊巍峨的大殼頂組成。歌劇廳可容納1547名觀眾，內(nèi)部陳設新穎、華麗、考究，為了避免在演出時墻壁反光，墻壁一律用暗光的夾板鑲成：地板和天花板用本地出產(chǎn)的黃楊木和樺木制成；彈簧椅蒙上紅色光滑的皮套。采用這樣的裝置，演出時可以有圓潤的音響效果。舞臺面積440平方米，有轉(zhuǎn)臺和升降臺。舞臺配有兩幅法國織造的毛料華麗幕布。香港文化中心音樂廳引言第一章聲學的基本知識第二章吸聲材料和隔聲材料第三章噪聲控制第四章室內(nèi)音質(zhì)設計建筑聲學建筑物理環(huán)境包括建筑熱工學、建筑光學和建筑聲學三篇內(nèi)容。4學習內(nèi)容及任務建筑物理環(huán)境（1）建筑熱工學（2）建筑光學（3）建筑聲學室外熱環(huán)境設計室內(nèi)熱環(huán)境設計天然采光設計建筑照明設計室內(nèi)音質(zhì)設計環(huán)境噪聲控制建筑物理環(huán)境涉及的知識面較為廣泛，有建筑學、物理學、材料學、環(huán)境科學等，是培養(yǎng)高級建筑設計人才的不可缺少的專業(yè)基礎課。學習掌握的內(nèi)容概括為：1）研究建筑中的熱、光、聲等物理現(xiàn)象；2）材料的熱學、光學以及聲學性能；3）獲得良好的熱、光、聲環(huán)境的設計原理、方法和技術措施等。從建筑規(guī)劃、設計到局部的構(gòu)造設計，甚至施工管理，自始至終都涉及建筑物理的有關知識和技能。如大的城市規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃中的微氣候、日照、通風、噪聲控制等問題到建筑單體的隔熱、保溫、隔聲、采光、防潮等。因此，未來的建筑設計師們，必須加強建筑物理的學習；在設計過程中，也要充分利用建筑物理技術。建筑設計人員必須掌握一定的建筑物理知識，建筑物理環(huán)境課程，是建筑學專業(yè)學生的限選課；課程性質(zhì)：

專業(yè)基礎課授課方式：

教學、討論結(jié)合教學實驗和課程綜合設計。學時數(shù)：

96學時；6學分；兩學期完成

5主要參考資料1）建筑物理（第三版）：柳孝圖，東南大學，中國建筑工業(yè)出版社2010年出版2）城市環(huán)境物理：劉加平編著，中國建筑工業(yè)出版社2011年出版3）建筑熱環(huán)境，劉念雄等編著，清華大學出版社2005年出版4）建筑光環(huán)境，詹慶旋，清華大學出版社1996年出版5）建筑聲環(huán)境，秦佑國等，