建筑日照設(shè)計(jì)原理

1、1 建筑日照設(shè)計(jì)design of daylight in building2第一節(jié) 日照的基本原理日照的作用與建筑對(duì)日照的要求日照:就是物體表面被太陽(yáng)光直接照射的現(xiàn)象 .日照時(shí)數(shù):是表示太陽(yáng)照射的時(shí)數(shù) .日照率:是以實(shí)際日照時(shí)數(shù)與同時(shí)間內(nèi) (如年、月、日等)的最大可照時(shí)數(shù)的百分比。日照的作用:促進(jìn)生物機(jī)體的新陳代謝;防病;殺菌;供熱;立體.建筑對(duì)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(yáng)運(yùn)行的規(guī)律 公轉(zhuǎn):地球按一定的軌道繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng) . 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(yáng)赤緯角:太陽(yáng)光線與地球赤道面所

2、夾的圓心角來(lái)表示 . 4第一節(jié) 日照的基本原理 時(shí)角:地球自轉(zhuǎn)一周為360o，因而每小時(shí)的時(shí)角為15 o .即時(shí)角=15t, t表示時(shí)數(shù) .5第一節(jié) 日照的基本原理 太陽(yáng)高度角和方位角的確定 太陽(yáng)光線與地平面間的 夾角hs稱(chēng)為太陽(yáng)高度角. 太陽(yáng)光線在地平面上的 投射線與地平面正南線 所夾的角As稱(chēng)為太陽(yáng)方 位角。6第一節(jié) 日照的基本原理太陽(yáng)高度角的計(jì)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(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)9第二節(jié) 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影日照?qǐng)D的基本原理及制作設(shè)在地面上0點(diǎn)立一任 意高度 H 的垂直棒，在 已知某時(shí)刻的太陽(yáng)方位 角和高度角的情況下， 太陽(yáng)照射棒的頂端a在 地面 上的投影

3、為a，則 棒影oa的長(zhǎng)度H=Hctghs， 這是棒與影的基本關(guān)系 見(jiàn)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(dāng)ctghs，不變時(shí)，H 與H成正比例變化。 若把H作為一個(gè)單位高 度，則可求出其單位影 長(zhǎng)H。若棒高由H增加到 2H，則影長(zhǎng)亦增加到2H， 等等 見(jiàn)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(yáng)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?qǐng)D的制作步驟，以廣州地區(qū) (北緯238)冬至日為例來(lái)說(shuō)明，其步驟如下: 1由計(jì)算法或圖解法求出廣州冬至日各時(shí)刻的方位角和

4、高度角，并據(jù)此求出影長(zhǎng)及方位角。假定棒高lcm，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)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(shí)長(zhǎng))。由0點(diǎn)按各時(shí)刻方位角作射線 (用量角器量出)，并標(biāo)明射線的鐘點(diǎn)數(shù)。再按Hctghs值在相應(yīng)的方位角線上截取若干段影長(zhǎng)，即有l(wèi)cm棒高的日照?qǐng)D后，也可根據(jù)棒長(zhǎng)加倍，影長(zhǎng)隨之加倍的關(guān)系，將影長(zhǎng)沿方位射線截取而獲得棒高為2cm、3cm等的影長(zhǎng)，依此類(lèi)推，并在圖上標(biāo)明1，2，3等標(biāo)記。然后把各射線同一棒高的影長(zhǎng)各點(diǎn)連接，即成棒影日照?qǐng)D。 14第二節(jié) 棒影圖的原理及

5、其應(yīng)用 棒影日照?qǐng)D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?qǐng)D。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(jiàn)附錄3. 15第二節(jié) 棒影圖的原理及其應(yīng)用用棒影日照?qǐng)D求解日照問(wèn)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(kāi)口部分朝北的 平屋頂建筑物(見(jiàn)圖6-6)，在夏 至上午10點(diǎn)，在周?chē)孛嫔系?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?qǐng)D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(duì)室內(nèi)地面、墻面

6、等接收太陽(yáng)輻射所得的熱 量計(jì)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(diǎn)與棒圖上的O點(diǎn)重合，并使兩圖的指北針?lè)较蛞恢隆?平面圖的比例最好與棒影比例一致，較為簡(jiǎn)單。但亦可以隨意，當(dāng)比例不同時(shí)，要注意在棒影圖上影長(zhǎng)的折算。例如選用1:100時(shí)，棒高1cm代表1m;選用1:500時(shí)，棒高1cm代表5m，余類(lèi)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(shí)刻之影就應(yīng)該落在10點(diǎn)這根射線的4cm點(diǎn)A處 (建筑圖比例為1:500，故棒高4cm代表2Om)，連接AA線

7、即為建筑物過(guò)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(shí)間和遮陽(yáng)尺寸 為了求解這一類(lèi)問(wèn)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(diǎn)A的影恰好落在0點(diǎn)上。如果將棒立于連線OO之上任一位置，則0點(diǎn)就受到遮擋，即0點(diǎn)無(wú)日照，如果將棒立于連線oo以外時(shí)，棒端點(diǎn)A的影就達(dá)不到0點(diǎn)，則0點(diǎn)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(shí)間的計(jì)算 例如：求廣州冬至日正南向底層房間窗口P點(diǎn)

8、的日照時(shí)間，窗臺(tái)高1m，房間外圍房屋見(jiàn)圖6-9。 圖中B1幢房屋高9m，B2高3m，B3高6m。由于減去1m窗臺(tái)高，故B1相對(duì)高8m，B2相對(duì)高2m，B3相對(duì)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(diǎn)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(gè)單位影長(zhǎng) 的 軌跡線，則B3平面圖上的 CD與軌跡相交，這是有 無(wú)照射的分界點(diǎn)。而平面 上的ABCD均在軌跡線范 圍內(nèi)，故這些點(diǎn)均對(duì)P點(diǎn) 有遮擋，由時(shí)間線查出10 點(diǎn)10分之前遮擋P點(diǎn)。 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(duì))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(shí)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(shí)踐)布置。假設(shè)1個(gè)單位棒高代表10m，即H=10m，則前幢房屋相當(dāng)于1.5個(gè)單位棒高，因而討論這一問(wèn)題時(shí)，必須利用棒影圖中的1.5個(gè)單位影長(zhǎng)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(diǎn)30分到13點(diǎn)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(gè)單位影長(zhǎng)曲線與10點(diǎn)30分、13點(diǎn)30分兩條射線