《第5章：建筑日照與遮陽》

1、第第 5 5 章章 建筑日照與遮陽建筑日照與遮陽 5.1 日照的基本原理日照的基本原理日照的作用 對(duì)人體生理健康的作用對(duì)人體生理健康的作用 陽光照射，引起動(dòng)植物的各種光生物反應(yīng)，因而促進(jìn)生物體的新陳代謝。 紫外線能預(yù)防和治療一定的疾病。 可再生的、清潔的能源，可用于建筑取暖可再生的、清潔的能源，可用于建筑取暖 陽光中含有大量的紅外線，冬季照射入室，產(chǎn)生輻射熱，提高室內(nèi)溫度 建筑藝術(shù)建筑藝術(shù) 建筑藝術(shù)是在光照條件下對(duì)體量巧妙、正確和卓越的處理5.1.1 建筑日照的作用和建筑對(duì)日照的要求建筑日照：陽光直接照射到建筑地段、建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)表面及其房間內(nèi)部的現(xiàn)象，稱為建筑日照。建筑對(duì)日照的要求地球的公轉(zhuǎn)、

2、自轉(zhuǎn)5.1.2 地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律地球的公轉(zhuǎn) 地球按一定的軌道繞太陽的運(yùn)動(dòng)，稱為公轉(zhuǎn)。 公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一年 (365日5小時(shí)48分46秒) 。 地球公轉(zhuǎn)的軌道平面叫黃道面。 由于地軸是傾斜的，它與黃道面約成 66度33分的交角 。 太陽赤緯角 : 太陽光線與赤道平面的夾角。 夏至日夏至日 太陽赤緯角 =2327北半球晝長(zhǎng)夜短（夏季），南半球晝短夜長(zhǎng)北半球晝長(zhǎng)夜短（夏季），南半球晝短夜長(zhǎng) 北極圈永晝，南極圈長(zhǎng)夜北極圈永晝，南極圈長(zhǎng)夜 冬至日 太陽赤緯角 = 2327北半球晝短夜長(zhǎng)（冬季），南半球晝長(zhǎng)夜北半球晝短夜長(zhǎng)（冬季），南半球晝長(zhǎng)夜短。北極圈長(zhǎng)夜，南極圈永晝短。北極圈長(zhǎng)夜，南極圈永晝 春

3、分、秋分 太陽赤緯角 =0南北半球晝夜等長(zhǎng)南北半球晝夜等長(zhǎng)地球的公轉(zhuǎn) 地球公轉(zhuǎn)的日期 赤緯角 : 2327 2327 一年二十四節(jié)氣的太陽赤緯角一年二十四節(jié)氣的太陽赤緯角地球的自轉(zhuǎn) 地球的自轉(zhuǎn)是繞著通過它本身南極和北極的一根假想軸地軸，自西向東自轉(zhuǎn)著。 從北極點(diǎn)上空看呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從南極點(diǎn)上空看呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 地球自轉(zhuǎn)一周360，需要23時(shí)56分4秒（即一恒星日），我們習(xí)慣上稱24小時(shí)，即一晝夜。 太陽時(shí)角規(guī)定:當(dāng)?shù)貢r(shí)間正午12時(shí)的時(shí)角為0，這時(shí)的時(shí)圈稱為當(dāng)?shù)氐淖游缛Γ瑢?duì)應(yīng)于上午的時(shí)角(12時(shí)以前)為負(fù)值，下午的時(shí)角為正值。 = 15(12)t 太陽方位角，太陽方位角，正南點(diǎn)為正南點(diǎn)為零零,向

4、西順時(shí)針為正，向西順時(shí)針為正，(太陽位于下午的范太陽位于下午的范圍圍)； 向東逆時(shí)針為向東逆時(shí)針為負(fù)，負(fù)，(太陽位于上午太陽位于上午的范圍的范圍)太陽位置的確定 太陽高度角hs: 太陽光線與地平面的夾角 太陽方位角As: 太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南方 向的夾角5.1.3 太陽高度角hs和太陽方位角As的計(jì)算 一天中: 正午 As =0 , hs 最大 上午、下午 As , hs 對(duì)稱分布hs 參數(shù)hs , As 位置 日期 時(shí)間ssin = sinsincoscoscoshssinsinsincos = coscossshAh太陽高度角和太陽方位角的計(jì)算1.正午時(shí)刻的太陽高度角（=

5、0）例如：太原 (=3752) 冬至日 = 2327 hs =90 3752 ( 2327 ) =2952 夏至日 = 2327 hs =90 3641 2327 =7646sinhs=sin sin+cos cos =cos () =cos ( )s = 90hssin = sinsincoscoscoshssinsinsincos = coscossshAh特殊時(shí)刻的hs和As的計(jì)算sinhs=sin sin+cos coscos = 0 2.日出、日沒時(shí)間T 日出、日沒: hs = 0 日出、日沒 時(shí)角 : cos =tan tan 日出、日沒 時(shí)間 T :12時(shí)0時(shí) 時(shí)間360 24小

6、時(shí) 15 1小時(shí) 1 4分ssin = sinsincoscoscoshssinsinsincos = coscossshAh1512T5.1.4 地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)地方太陽時(shí)地方太陽時(shí) 當(dāng)?shù)靥枙r(shí)，即太陽在當(dāng)?shù)卣蠒r(shí)為12時(shí)、地球自轉(zhuǎn)一周又回到正南時(shí)為一天。 太陽時(shí)T 與位置有關(guān): 經(jīng)度相同的位置, 太陽時(shí)相同。地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)時(shí)區(qū)劃分時(shí)區(qū)劃分 按經(jīng)度每15為一個(gè)時(shí)區(qū), 共24個(gè)時(shí)區(qū),每個(gè)時(shí)區(qū)以其中央子午線所在處的太陽時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)時(shí),每?jī)蓚€(gè)相鄰時(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相差1小時(shí)時(shí)區(qū)劃分時(shí)區(qū)劃分 0時(shí)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí): 英國(guó)倫敦格林威治時(shí)間 中國(guó): 東5時(shí)區(qū)至東9時(shí)區(qū) 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)=北京時(shí)間=東8時(shí)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí) 地方時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的

7、換算T0標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，時(shí)；分；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，時(shí)；分；Tm地方平均太陽時(shí)，時(shí)；分；地方平均太陽時(shí)，時(shí)；分；L0標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午圈所處的經(jīng)度，度；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午圈所處的經(jīng)度，度；Lm當(dāng)?shù)刈游缛λ幍慕?jīng)度，度；當(dāng)?shù)刈游缛λ幍慕?jīng)度，度；mmLLTT0045.2 建筑日照間距的計(jì)算建筑日照間距的計(jì)算5.2.1 建筑日照間距的確定建筑日照間距的確定 日照時(shí)間 以建筑物向陽房間在規(guī)定的日照標(biāo)準(zhǔn)日受到的日照時(shí)數(shù)為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)； 日照質(zhì)量是指每小時(shí)室內(nèi)墻面陽光照射累積的多少以及陽光中紫外線效用的高低。表5-2 住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn)住宅日照 標(biāo)準(zhǔn)在特定情況下還應(yīng)符合下列規(guī)定： 1.老年人居住的建筑不應(yīng)低于冬至日日照2小時(shí)標(biāo)準(zhǔn) 2.在

8、原設(shè)計(jì)建筑外增設(shè)任何設(shè)施不應(yīng)使相鄰住宅原有日照標(biāo)準(zhǔn)降低 3.舊區(qū)改建的項(xiàng)目?jī)?nèi)新建住宅日照標(biāo)準(zhǔn)可酌情降低，但不低于大寒日日照1小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn) 住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn) 按不利原則規(guī)定 日照標(biāo)準(zhǔn)日: 冬至日, 大寒日 計(jì)算起點(diǎn): 底層窗臺(tái)面住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn) 在經(jīng)濟(jì)、人口集中的I, II, III, IV, VII氣候區(qū),大城市的日照要求低于中小城市建筑日照標(biāo)準(zhǔn) 民用建筑設(shè)計(jì)通則 503522005規(guī)定建筑日照標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合下列要求： 每套住宅至少應(yīng)有一個(gè)居住空間獲得日照，該日照標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定 宿舍半數(shù)以上的居室，應(yīng)能獲得同住宅居住空間相等的日照標(biāo)

9、準(zhǔn) 托兒所、幼兒園的主要生活用房，應(yīng)能獲得冬至日不小3h的日照標(biāo)準(zhǔn)； 老年人住宅、殘疾人住宅的臥室、起居室，醫(yī)院、療養(yǎng)院半數(shù)以上的病房和療養(yǎng)室，中小學(xué)半數(shù)以上的教室應(yīng)能獲得冬至日不小于2h的日照標(biāo)準(zhǔn)。5.2.2 建筑日照間距的計(jì)算方法建筑日照間距的計(jì)算方法 日照間距：前后兩排房屋之間,為保證后排房屋在規(guī)定的時(shí)日獲得所需日照量而保持的一定間隔距離。日照間距系數(shù) 日照間距系數(shù)主要是針對(duì)城市住宅而出現(xiàn)的參數(shù)，根據(jù)日照標(biāo)準(zhǔn)確定的日照間距D 與遮擋計(jì)算高度H 的比值稱為日照間距系數(shù)。/LD H 日照間距系數(shù)隨緯度變化，應(yīng)由各地城市規(guī)劃主管部門依照日照標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的日照間距系數(shù)。建筑日照間距計(jì)算見公式co

10、scoth0sHD D 建筑所需的日照間距H 0 前棟建筑的計(jì)算高度。前棟建筑總高度減去后棟建筑底層窗臺(tái)高度。 后棟建筑底墻面法線和太陽方位角的夾角。sA建筑朝向?yàn)檎蠒r(shí)（=0），計(jì)算見公式ssAHDcoscoth05.4 建筑遮陽建筑遮陽 建筑日期及時(shí)間的確定建筑日期及時(shí)間的確定遮陽構(gòu)件的尺寸計(jì)算遮陽構(gòu)件的尺寸計(jì)算 1.水平式遮陽：適合于北回歸線以北地區(qū)的南向附近窗口，北回歸線以南地區(qū)的南向窗口和北向窗口； 2.垂直式遮陽：適用于北向、東北向、西北向附近的窗口； 3.綜合式遮陽：主要適用于東南向或西南向附近窗口； 4.擋板式遮陽：適用于東向、西向附近窗口。5.4.1 固定式外遮陽種類固定式外

11、遮陽種類 常見的可調(diào)式外遮陽裝置主要有遮陽篷、百葉窗、室外卷簾等形式。 可調(diào)式外遮陽裝置除了可遮擋陽光以免室內(nèi)過熱外，還可以起到防止眩光、調(diào)節(jié)風(fēng)量以及遮擋視線的作用。5.4.2 可調(diào)式外遮陽可調(diào)式外遮陽 通過在玻璃中添加色劑或者改變玻璃 界面屬性可制成不同的功能性玻璃。常見的功能玻璃主要有吸熱玻璃、反射玻璃、低輻射玻璃等。5.4.3 玻璃遮陽遮陽 5.4.4 遮陽設(shè)施對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響 1.對(duì)太陽輻射熱的阻擋 2.對(duì)室內(nèi)氣溫的影響 3.對(duì)室內(nèi)采光的影響 4.對(duì)室內(nèi)通風(fēng)的影響 1.外遮陽系數(shù)SD：陽光直射時(shí)間里，透進(jìn)有遮陽設(shè)施窗口的太陽輻射量與透進(jìn)沒有遮陽設(shè)施窗口的太陽輻射量的比值，稱為外遮陽系數(shù)

12、。SD越小，防熱效果越好。 2.窗口綜合遮陽系數(shù)SW,為窗玻璃遮陽系數(shù)SC與窗口的外遮陽系數(shù)SD的乘積。SDSCSw 3.窗玻璃遮陽系數(shù)SC：為透過窗玻璃的太陽輻射量與透過3mm厚普通透明窗玻璃的太陽輻射量比值。 水平遮陽板的外遮陽系數(shù)：12PFbPFaSDhhh垂直遮陽板的外遮陽系數(shù)：12PFbPFaSDvvv遮陽板外挑系數(shù)：BAPF A遮陽板外挑長(zhǎng)度；B遮陽板根部到窗對(duì)邊的距離1.水平式遮陽5.4.1 遮陽構(gòu)件的尺寸計(jì)算遮陽構(gòu)件的尺寸計(jì)算水平遮陽板應(yīng)當(dāng)計(jì)算挑出長(zhǎng)度L-和兩翼的挑出長(zhǎng)度D 任意朝向窗口的水平遮陽板挑出長(zhǎng)度可按下式計(jì)算wssHL,coscothL- 水平遮陽板挑出長(zhǎng)度H 水平遮

13、陽板下沿至窗臺(tái)高度hs 太陽高度角s,w太陽方位角和墻面方位角之差。 任意朝向窗口的水平遮陽板跳出長(zhǎng)度可按下式計(jì)算wssHD,sincothD 水平遮陽板兩翼的挑出長(zhǎng)度H 水平遮陽板下沿至窗臺(tái)高度hs 太陽高度角s,w太陽方位角和墻面方位角之差。2.垂直遮陽垂直遮陽板應(yīng)當(dāng)計(jì)算挑出長(zhǎng)度L 任意朝向窗口的垂直遮陽板挑出長(zhǎng)度可按下式計(jì)算wsBL,cotL垂直遮陽板挑出長(zhǎng)度B 兩邊垂直遮陽板間凈距s,w太陽方位角和墻面方位角之差。3.綜合遮陽綜合遮陽板應(yīng)當(dāng)計(jì)算水平遮陽板L-和垂直遮陽板的挑出長(zhǎng)度L 4.擋板遮陽擋板遮陽應(yīng)當(dāng)計(jì)算水平板挑出長(zhǎng)度L-和擋板的高度擋板下沿至窗臺(tái)高度可按下式計(jì)算L-水平遮陽板挑

14、出長(zhǎng)度H0 擋板下沿至窗臺(tái)高度 遮陽的板面組合與構(gòu)造 遮陽板的安裝位置 材料和顏色5.4.6 遮陽設(shè)施構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)（自學(xué)）5.4 棒影日照?qǐng)D的原理與應(yīng)用棒影日照?qǐng)D的原理與應(yīng)用 棒影日照?qǐng)D的原理與繪制棒影日照?qǐng)D的原理與繪制 棒影日照?qǐng)D的應(yīng)用棒影日照?qǐng)D的應(yīng)用日照?qǐng)D表應(yīng)用舉例日照?qǐng)D表應(yīng)用舉例（了解）棒影日照?qǐng)D日晷又稱“日規(guī)”，是我國(guó)古代利用日影測(cè)得時(shí)刻的一種計(jì)時(shí)儀器。棒影日照?qǐng)D 棒與影的關(guān)系： 設(shè)在地面上立一任意高 H 的垂直棒。若已知某時(shí)刻太陽方位角和高度角，太陽照射棒的頂端 a 在地面上投影a，則有棒影的長(zhǎng)度 = tanshlh180ssAA棒影日照?qǐng)D 棒影日照?qǐng)D上注明緯度、季節(jié)日期、比例及指北

15、方向等。棒影日照?qǐng)D上注明緯度、季節(jié)日期、比例及指北方向等。棒影日照?qǐng)D棒影日照?qǐng)D棒影日照?qǐng)D的應(yīng)用 建筑物陰影區(qū)的確定例：求北緯40度地區(qū)一幢20m高平面呈凹形，開口部分朝北的平屋頂建筑物，夏至上午10點(diǎn)在周圍地面上的陰影區(qū)。棒影日照?qǐng)D的應(yīng)用 確定建筑物的日照時(shí)間和遮陽尺寸 這類問題，不能直接利用原有的棒影圖，而需改變指向，如圖棒影日照?qǐng)D的應(yīng)用 建筑朝向與間距的選擇例：設(shè)北緯 40。地區(qū)冬至日，在室內(nèi)需要有3小時(shí)（正午前后）以上的日照時(shí)數(shù)，需依要求確定建筑物朝向與間距。北緯40地區(qū)冬至日正午時(shí)，太陽高度角為3326)722340(90)(90000sh本章作業(yè) P135 4-2 ；4-3 ；4-4 ；4-54-2 計(jì)算杭州（北緯3014）春分（秋分）正午太陽高度角；冬至日及夏至日正午太陽高度角及日出、日落