《建筑日照設(shè)計原理》PPT課件.ppt

1 建筑日照設(shè)計 designofdaylightinbuilding 2 第一節(jié)日照的基本原理 日照的作用與建筑對日照的要求日照 就是物體表面被太陽光直接照射的現(xiàn)象 日照時數(shù) 是表示太陽照射的時數(shù) 日照率 是以實際日照時數(shù)與同時間內(nèi) 如年 月 日等 的最大可照時數(shù)的百分比 日照的作用 促進生物機體的新陳代謝 防病 殺菌 供熱 立體 建筑對日照的要求 是根據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)而定 2h 3h 3 第一節(jié)日照的基本原理 地球繞太陽運行的規(guī)律公轉(zhuǎn) 地球按一定的軌道繞太陽的運動 黃道面 地球公轉(zhuǎn)軌道 由于地軸是傾斜的 它與黃道面約成66 33 的交角 太陽赤緯角 太陽光線與地球赤道面所夾的圓心角來表示 4 第一節(jié)日照的基本原理 時角 地球自轉(zhuǎn)一周為360o 因而每小時的時角為15o 即時角 15t t表示時數(shù) 5 第一節(jié)日照的基本原理 太陽高度角和方位角的確定太陽光線與地平面間的夾角hs稱為太陽高度角 太陽光線在地平面上的投射線與地平面正南線所夾的角As稱為太陽方位角 6 第一節(jié)日照的基本原理 太陽高度角的計算 7 第一節(jié)日照的基本原理 8 第一節(jié)日照的基本原理 地方時與標準時 9 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 棒影日照圖的基本原理及制作設(shè)在地面上0點立一任意高度H的垂直棒 在已知某時刻的太陽方位角和高度角的情況下 太陽照射棒的頂端a在地面上的投影為a 則棒影oa 的長度H H ctghs 這是棒與影的基本關(guān)系 見圖6 3 a 10 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 由于建筑物高度有不同 根據(jù)上述棒與影的關(guān)系式 當ctghs 不變時 H 與H成正比例變化 若把H作為一個單位高度 則可求出其單位影長H 若棒高由H增加到2H 則影長亦增加到2H 等等 見圖6 3 b 11 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 已知春分 秋分目的太陽高度角和方位角 可給出其棒影軌跡圖 圖6 4 12 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 棒影日照圖的制作步驟 以廣州地區(qū) 北緯23 8 冬至日為例來說明 其步驟如下 1 由計算法或圖解法求出廣州冬至日各時刻的方位角和高度角 并據(jù)此求出影長及方位角 假定棒高lcm 其計算結(jié)果見表6 2 13 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 如圖6 5所示 在圖上作水平線和垂直線交于0 在水平線上按1 100比例以lcm代表lm的高度 截取若干段 也可以其他比例代表棒高的實長 由0點按各時刻方位角作射線 用量角器量出 并標明射線的鐘點數(shù) 再按Hctghs值在相應(yīng)的方位角線上截取若干段影長 即有l(wèi)cm棒高的日照圖后 也可根據(jù)棒長加倍 影長隨之加倍的關(guān)系 將影長沿方位射線截取而獲得棒高為2cm 3cm等的影長 依此類推 并在圖上標明1 2 3 等標記 然后把各射線同一棒高的影長各點連接 即成棒影日照圖 14 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 棒影日照圖上應(yīng)注明緯度 季節(jié)日期 比列及指北方向等 按上述制作方法 可制作不同緯度地區(qū)在不同季節(jié)的棒影日照圖 北緯40 和北緯23 地區(qū)的夏至 冬至 春分 秋分的棒影日照見附錄3 15 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 用棒影日照圖求解日照問題建筑建筑物陰影區(qū)和日照區(qū)的確定建筑陰影區(qū)試求北緯40 地區(qū)一幢20m高 平面呈U形 開口部分朝北的平屋頂建筑物 見圖6 6 在夏至上午10點 在周圍地面上的陰影區(qū) 16 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 室內(nèi)日照區(qū)的確定利用棒影日照圖也可以求出采光口在室內(nèi)地面或墻面上的投影即室內(nèi)日照區(qū) 了解室內(nèi)日照面積與變化范圍 對室內(nèi)地面 墻面等接收太陽輻射所得的熱量計算 窗口的形式與尺寸及室內(nèi)的日照深度等 均有莫大的關(guān)系 17 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 首先將繪于透明紙上的平屋頂房屋的平面圖覆蓋于棒影圖上 使平面上欲求之A點與棒圖上的O點重合 并使兩圖的指北針方向一致 平面圖的比例最好與棒影比例一致 較為簡單 但亦可以隨意 當比例不同時 要注意在棒影圖上影長的折算 例如選用1 100時 棒高1cm代表1m 選用1 500時 棒高1cm代表5m 余類推 如平面圖上A為房屋右翼北向屋檐的一端 高度為20m 則它在這一時刻之影就應(yīng)該落在10點這根射線的4cm點A 處 建筑圖比例為1 500 故棒高4cm代表2Om 連接AA 線即為建筑物過A處外墻角的影 18 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 確定建筑物日照時間和遮陽尺寸為了求解這一類問題 不能直接利用上述解陰影區(qū)日照區(qū)所用的棒影圖 需要把它的指北向改為指南向 然后應(yīng)用 如圖6 8表示旋轉(zhuǎn)180 后的棒影圖 19 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 旋轉(zhuǎn)180 就意味著將某一高度的棒放在相應(yīng)的棒影軌跡O 上 則其棒的端點A的影恰好落在0點上 如果將棒立于連線OO 之上任一位置 則0點就受到遮擋 即0點無日照 如果將棒立于連線oo 以外時 棒端點A的影就達不到0點 則0點受即OA有日照 20 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 日照時間的計算例如 求廣州冬至日正南向底層房間窗口P點的日照時間 窗臺高1m 房間外圍房屋見圖6 9 圖中B1幢房屋高9m B2高3m B3高6m 由于減去1m窗臺高 故B1相對高8m B2相對高2m B3相對高5m 21 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 將棒影圖O與P點重合 使圖的SN旋轉(zhuǎn)180 并使與建筑朝向相重合 由圖內(nèi)找出5個單位影長的軌跡線 則B3平面圖上的C D 與軌跡相交 這是有無照射的分界點 而平面上的ABC D 均在軌跡線范圍內(nèi) 故這些點均對P點有遮擋 由時間線查出10點10分之前遮擋P點 22 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 建筑朝向與間距的選擇圖6 10中前幢房屋 相對 高度為15m 位于北緯40 地區(qū) 已知冬至日后幢房屋所需日照時數(shù)為正午前后3h 確定前后房屋的間距和朝向 23 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 若兩幢房屋朝向正南 如圖中A 實踐 布置 假設(shè)1個單位棒高代表10m 即H 10m 則前幢房屋相當于1 5個單位棒高 因而討論這一問題時 必須利用棒影圖中的1 5個單位影長曲線 根據(jù)圖6 8原理 為保證后幢房屋正午前后有3h日照 即從10點30分到13點30分 前幢不得遮擋后幢 則前幢房屋北墻外皮 必須位于1 5個單位影長曲線與10點30分 13點30分兩條射線 虛線 之二交點的聯(lián)結(jié)線上 確定了北墻皮的位置以后 即可從圖中12點鐘時間線上量出前后房屋之間距D為1 7H 由于北緯40 地區(qū)冬至正午時 單位影長等于單位棒高的2倍 故間距34m 故改用B 虛線 的布置方法 即將朝向轉(zhuǎn)到南偏東15 則雖間距未變 而日照時間卻可達4h以上 24 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 25 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 26 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 日照分析說明 辦公距住宅南墻62m 40m 1 2 48m 商場距住宅南墻28m 20m 1 2 24m 所以辦公與商場對住宅的日照可不作日照分析 旅館對住宅的日照影響 住宅A13 00 15 00不受遮擋 所以住宅 日照時間大于 小時 27 第二節(jié)棒影圖的原理及其應(yīng)用 作