建筑物理1-5章ppt課件

1、第第1.51.5章章 建筑日照與遮陽建筑日照與遮陽5-1 5-1 日照的基本原理日照的基本原理5-2 5-2 棒影圖的應(yīng)用及其原理棒影圖的應(yīng)用及其原理5-3 5-3 建筑遮陽建筑遮陽5-1 日照的基本原理日照的基本原理一、日照的作用與建筑對(duì)日照的要求一、日照的作用與建筑對(duì)日照的要求 二、地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律二、地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律三、太陽高度角和方位角的確定三、太陽高度角和方位角的確定四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)一、日照的作用與建筑對(duì)日照的要求：一、日照的作用與建筑對(duì)日照的要求：l日照：物體表面被太陽光直接照射的現(xiàn)象。l日照時(shí)數(shù)：太陽照射的時(shí)數(shù)。l日照率：實(shí)際日照數(shù)與同時(shí)間內(nèi)(如年、月

2、、日)的最大可照射數(shù)的百分比。 同一緯度的最大可照時(shí)數(shù)相同，但因各地云量及其遮擋太陽時(shí)間的不同，實(shí)際日照時(shí)數(shù)有所差異。1. 1. 日照的作用日照的作用: : 有利的一面：陽光照射，引起動(dòng)植物各種光生物學(xué)有利的一面：陽光照射，引起動(dòng)植物各種光生物學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)生物體新陳代謝；紫外線預(yù)防和治療一些反應(yīng)，促進(jìn)生物體新陳代謝；紫外線預(yù)防和治療一些疾病如感冒、支氣管炎、扁桃腺炎和佝僂病等），疾病如感冒、支氣管炎、扁桃腺炎和佝僂病等），因而，建筑爭取適宜的日照，具有重大衛(wèi)生意義；陽因而，建筑爭取適宜的日照，具有重大衛(wèi)生意義；陽光中含大量紅外線，冬季照射入室，產(chǎn)生輻射熱，提光中含大量紅外線，冬季照射入室，產(chǎn)生

3、輻射熱，提高室內(nèi)溫度，有良好的取暖和干燥作用；日照對(duì)建筑高室內(nèi)溫度，有良好的取暖和干燥作用；日照對(duì)建筑物的造型藝術(shù)也有一定的影響，能增強(qiáng)建筑物的立體物的造型藝術(shù)也有一定的影響，能增強(qiáng)建筑物的立體感，不同角度的陰影給人的藝術(shù)感覺不同。感，不同角度的陰影給人的藝術(shù)感覺不同。 不利的一面：過量的日照，特別是南方炎熱地不利的一面：過量的日照，特別是南方炎熱地區(qū)的夏季，易造成室內(nèi)過熱，對(duì)人體不利；陽光區(qū)的夏季，易造成室內(nèi)過熱，對(duì)人體不利；陽光直射工作面上會(huì)產(chǎn)生眩光，損害視力，尤其在工直射工作面上會(huì)產(chǎn)生眩光，損害視力，尤其在工業(yè)廠房中，工人會(huì)因室內(nèi)過熱與眩光而易疲勞，業(yè)廠房中，工人會(huì)因室內(nèi)過熱與眩光而易疲

4、勞，降低工作效率；直射陽光對(duì)物品有褪色、變質(zhì)等降低工作效率；直射陽光對(duì)物品有褪色、變質(zhì)等損壞作用；有些化學(xué)藥品被曬，還會(huì)發(fā)生爆炸的損壞作用；有些化學(xué)藥品被曬，還會(huì)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。危險(xiǎn)。2. 2. 建筑對(duì)日照的要求據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)而定建筑對(duì)日照的要求據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)而定: : 需要爭取日照的建筑：病房、幼兒活動(dòng)室和農(nóng)用需要爭取日照的建筑：病房、幼兒活動(dòng)室和農(nóng)用日光室等，它們對(duì)日照各有特殊要求。日光室等，它們對(duì)日照各有特殊要求。 需要避免日照的建筑有兩類：一類是防止室內(nèi)過需要避免日照的建筑有兩類：一類是防止室內(nèi)過熱；另一類是避免眩光和防止化學(xué)作用的建筑，如展熱；另一類是避免眩光和防止化學(xué)作

5、用的建筑，如展覽室、閱覽室、精密儀器車間，以及某些工廠，實(shí)驗(yàn)覽室、閱覽室、精密儀器車間，以及某些工廠，實(shí)驗(yàn)室，藥品車間等。室，藥品車間等。3. 3. 建筑日照設(shè)計(jì)的要求建筑日照設(shè)計(jì)的要求: : 應(yīng)考慮日照時(shí)間、面積及其變化范圍，以保證應(yīng)考慮日照時(shí)間、面積及其變化范圍，以保證必需的日照或避免陽光過量射入以防室內(nèi)過熱。必需的日照或避免陽光過量射入以防室內(nèi)過熱。 要相應(yīng)地采取建筑措施，正確選擇房屋的朝向、要相應(yīng)地采取建筑措施，正確選擇房屋的朝向、間距和布局形式，做好窗口的遮陽處理，且綜合考間距和布局形式，做好窗口的遮陽處理，且綜合考慮地區(qū)氣候特點(diǎn)，房間的自然通風(fēng)及節(jié)約用地等因慮地區(qū)氣候特點(diǎn)，房間的自

6、然通風(fēng)及節(jié)約用地等因素而防止片面性。素而防止片面性。二、地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律：二、地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律：1. 1. 地球的四季變化與太陽赤緯角地球的四季變化與太陽赤緯角: :四季的形成：如圖四季的形成：如圖12-112-1地球繞太陽一周的行程。地球繞太陽一周的行程。太陽赤緯角太陽赤緯角 ： 太陽光線與地球赤道太陽光線與地球赤道面所夾的圓心角。面所夾的圓心角。 是表征不同季節(jié)的是表征不同季節(jié)的一個(gè)數(shù)值。從赤道面算一個(gè)數(shù)值。從赤道面算起，向北為正，向南為起，向北為正，向南為負(fù)。負(fù)。 如圖如圖12-2 12-2 陽光直射陽光直射地球的范圍。地球的范圍。 為說明地球面上任一觀察點(diǎn)的位置，通常以該為說明

7、地球面上任一觀察點(diǎn)的位置，通常以該地鉛垂線對(duì)赤道面的夾角地鉛垂線對(duì)赤道面的夾角 表示，即該地的地理表示，即該地的地理緯度。緯度。3. 3. 位置和地理緯度位置和地理緯度: :2. 2. 時(shí)間和時(shí)角時(shí)間和時(shí)角: : 地球自轉(zhuǎn)一周為一天，地球自轉(zhuǎn)一周為一天，2424小時(shí)，不同的時(shí)間用不同小時(shí)，不同的時(shí)間用不同的時(shí)角的時(shí)角 表示。表示。 地球自轉(zhuǎn)一周為地球自轉(zhuǎn)一周為 ，每小時(shí)時(shí)角就是，每小時(shí)時(shí)角就是 ，即即 ， 為時(shí)數(shù)。為時(shí)數(shù)。0360015t15t如圖如圖 太陽光線與地平面間的夾角叫太陽高度角，用太陽光線與地平面間的夾角叫太陽高度角，用 表示；表示；太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南線所夾的角

8、太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南線所夾的角 叫太陽方位角，用叫太陽方位角，用 表示；表示；4.4.太陽位置和太陽高度角、方位角太陽位置和太陽高度角、方位角 : :shsA三、太陽高度角和方位角的確定：三、太陽高度角和方位角的確定：l 確定確定 和和 的目的：為了進(jìn)行日照時(shí)數(shù)、日照的目的：為了進(jìn)行日照時(shí)數(shù)、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等問題設(shè)計(jì)。問題設(shè)計(jì)。l 影響影響 和和 的三個(gè)因素：的三個(gè)因素：l 赤緯赤緯 （表明季節(jié)或日期變化）（表明季節(jié)或日期變化）l 時(shí)角時(shí)角 （表明時(shí)間變化）（表明時(shí)間變化）l 地理緯度地理緯度 （表明

9、觀察點(diǎn)所在地方的差異）（表明觀察點(diǎn)所在地方的差異）l shsAshsA四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：l地方時(shí)：當(dāng)?shù)仄骄枙r(shí)，日照設(shè)計(jì)所用的時(shí)間。l標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：各個(gè)國家按所處地理位置的某一范圍，劃定所有地區(qū)的時(shí)間以某一中心子午線的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。我國以東經(jīng) 為依據(jù)作為北京時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。l當(dāng)?shù)靥枙r(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的近似計(jì)算公式：0120)(400mmLLTT標(biāo)準(zhǔn)時(shí)地方太陽時(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所處的經(jīng)度地方時(shí)所處的經(jīng)度4 4的確定：自轉(zhuǎn)的確定：自轉(zhuǎn)2424小時(shí)，地球經(jīng)度小時(shí)，地球經(jīng)度 ，每轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn) 為為 地方位置在中心經(jīng)度線以西，每差地方位置在中心經(jīng)度線以西，每差 減減 在以東時(shí)，每差在以東時(shí)，每差 加加 。

10、036001min401min401min45-2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用一、棒影日照?qǐng)D的基本原理一、棒影日照?qǐng)D的基本原理二、棒影日照?qǐng)D的繪制步驟二、棒影日照?qǐng)D的繪制步驟三、用棒影日照?qǐng)D求解日照問題三、用棒影日照?qǐng)D求解日照問題一、棒影日照?qǐng)D的基本原理一、棒影日照?qǐng)D的基本原理1. 1. 棒與影的關(guān)系：棒與影的關(guān)系： 設(shè)在地面上立一任意高設(shè)在地面上立一任意高 的垂直棒。若已知某時(shí)刻的垂直棒。若已知某時(shí)刻太陽方位角和高度角，太陽照射棒的頂端太陽方位角和高度角，太陽照射棒的頂端 在地面上在地面上投影投影 ，則有棒影的長度，則有棒影的長度 。如圖。如圖12-412-4。HaasHctg

11、hl 2. 2. 棒影日照?qǐng)D：棒影日照?qǐng)D： 利用棒與影的關(guān)系原理，可求一天的棒影變化范圍。利用棒與影的關(guān)系原理，可求一天的棒影變化范圍。例如：已知春、秋分日的例如：已知春、秋分日的 和和 ，可繪出其棒影軌，可繪出其棒影軌跡圖。如圖跡圖。如圖12-512-5。shsA棒影日照?qǐng)D表示兩個(gè)內(nèi)容：棒影日照?qǐng)D表示兩個(gè)內(nèi)容： 位于觀察點(diǎn)的直棒在某一時(shí)刻的影的長度位于觀察點(diǎn)的直棒在某一時(shí)刻的影的長度 及方位角及方位角 。 某一時(shí)刻太陽的高度角某一時(shí)刻太陽的高度角 及方位角及方位角 。據(jù)。據(jù)同一時(shí)刻影的長度和方位角的數(shù)據(jù)，同一時(shí)刻影的長度和方位角的數(shù)據(jù)， 和和 由下由下式確定：式確定：sA)( aolshsA

12、shsAHaoctghAAsss0180二、棒影日照?qǐng)D的繪制步驟：二、棒影日照?qǐng)D的繪制步驟：以廣州地區(qū)北緯以廣州地區(qū)北緯 ）冬至日為例：）冬至日為例： 由計(jì)算法或圖解法求出廣州冬至日各時(shí)刻的由計(jì)算法或圖解法求出廣州冬至日各時(shí)刻的方位角和高度角，據(jù)此求出影長及方位角。設(shè)棒高方位角和高度角，據(jù)此求出影長及方位角。設(shè)棒高 ，其計(jì)算結(jié)果見表，其計(jì)算結(jié)果見表12-212-2。8230cm1 如圖如圖12-612-6。 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上注明緯度、季節(jié)日期、比例及指北方向等。三、用棒影日照?qǐng)D求解日照問題：三、用棒影日照?qǐng)D求解日照問題：1 1。建筑物陰影區(qū)的確定：

13、。建筑物陰影區(qū)的確定：例：求北緯例：求北緯 地區(qū)一幢地區(qū)一幢 高平面呈凹形，高平面呈凹形，開口部分朝北的平屋頂建筑物，夏至上午開口部分朝北的平屋頂建筑物，夏至上午1010點(diǎn)點(diǎn)在周圍地面上的陰影區(qū)。在周圍地面上的陰影區(qū)。040m202 2 室內(nèi)日照區(qū)的確定：室內(nèi)日照區(qū)的確定： 例：求廣州冬至日例：求廣州冬至日1414點(diǎn)，正南朝向的室內(nèi)點(diǎn)，正南朝向的室內(nèi)日照面積，設(shè)窗臺(tái)高日照面積，設(shè)窗臺(tái)高 ，窗高，窗高 ，墻厚，墻厚 。m1m5 . 1cm16 這類問題，不能直接利用原有的棒影圖，而需這類問題，不能直接利用原有的棒影圖，而需改變指向，如圖改變指向，如圖12-812-8。1 1。日照時(shí)間的計(jì)算：。日

14、照時(shí)間的計(jì)算： 例：求廣州冬至日正南朝向底層房間窗口例：求廣州冬至日正南朝向底層房間窗口 點(diǎn)的日照時(shí)間，窗臺(tái)高點(diǎn)的日照時(shí)間，窗臺(tái)高 ，房間外圍房屋，房間外圍房屋見圖。見圖。m1P2 2。建筑朝向與間距的選擇：。建筑朝向與間距的選擇：例：設(shè)北緯例：設(shè)北緯 地區(qū)冬至日，在室內(nèi)需要有地區(qū)冬至日，在室內(nèi)需要有3 3小小時(shí)正午前后以上的日照時(shí)數(shù)，需依要求確時(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。定建筑物朝向與間距。040北緯北緯4040地區(qū)冬至日正午時(shí)，太陽高度角為地區(qū)冬至日正午時(shí)，太陽高度角為3326)722340(90)(90000shHD7 . 1mDHHctghHs341027

15、. 125-3 5-3 窗口遮陽窗口遮陽一、遮陽的目的一、遮陽的目的二、遮陽的形式及其效果二、遮陽的形式及其效果三、遮陽形式的選擇與構(gòu)造設(shè)計(jì)三、遮陽形式的選擇與構(gòu)造設(shè)計(jì)四、遮陽尺寸的計(jì)算四、遮陽尺寸的計(jì)算一、遮陽的目的與要求一、遮陽的目的與要求遮陽的目的：為了防止直射陽光，減少透入室內(nèi)的太陽遮陽的目的：為了防止直射陽光，減少透入室內(nèi)的太陽輻射熱量，防止夏季室內(nèi)過熱，以及避免產(chǎn)生眩光和保輻射熱量，防止夏季室內(nèi)過熱，以及避免產(chǎn)生眩光和保護(hù)物品。護(hù)物品。設(shè)計(jì)窗口遮陽的要求：主要防止夏季陽光的直接照射，設(shè)計(jì)窗口遮陽的要求：主要防止夏季陽光的直接照射，并盡量避免散射和輻射的影響；其次要有利于窗口的采并盡

16、量避免散射和輻射的影響；其次要有利于窗口的采光、通風(fēng)和防雨；同時(shí)要注意不阻擋從窗口向外眺望的光、通風(fēng)和防雨；同時(shí)要注意不阻擋從窗口向外眺望的視野以及它與建筑造型處理的協(xié)調(diào)，并且力求構(gòu)造簡單，視野以及它與建筑造型處理的協(xié)調(diào)，并且力求構(gòu)造簡單，經(jīng)濟(jì)耐久。經(jīng)濟(jì)耐久。二、遮陽的形式及其效果二、遮陽的形式及其效果（一遮陽的形式：（一遮陽的形式： 水平式遮陽：能有效遮擋高度角較大的、從窗口水平式遮陽：能有效遮擋高度角較大的、從窗口上方投射下來的陽光，適用于接近南向的窗口，或北上方投射下來的陽光，適用于接近南向的窗口，或北回歸線以南低緯地區(qū)的北向附近的窗口?；貧w線以南低緯地區(qū)的北向附近的窗口。垂直式遮陽：能

17、有效遮擋高度角較小的、從窗側(cè)斜垂直式遮陽：能有效遮擋高度角較小的、從窗側(cè)斜射的陽光，但對(duì)于高度角較大的、從窗口上方投射的射的陽光，但對(duì)于高度角較大的、從窗口上方投射的陽光，或接近日出、日沒時(shí)平射窗口的陽光不起遮擋陽光，或接近日出、日沒時(shí)平射窗口的陽光不起遮擋作用；主要適用于東北、北和西北向附近的窗口。作用；主要適用于東北、北和西北向附近的窗口。綜合式遮陽：能有效遮擋高度角中等的、從窗前斜綜合式遮陽：能有效遮擋高度角中等的、從窗前斜射下來的陽光，遮陽效果比較均勻；主要適用于東南射下來的陽光，遮陽效果比較均勻；主要適用于東南或西南向附近的窗口。或西南向附近的窗口。擋板式遮陽：能有效遮擋高度角較小、

18、正射窗口的擋板式遮陽：能有效遮擋高度角較小、正射窗口的陽光；主要適用于東、西向附近的窗口。陽光；主要適用于東、西向附近的窗口。（二遮陽的效果：（二遮陽的效果： 遮陽對(duì)太陽輻射熱量的阻擋。遮陽對(duì)太陽輻射熱量的阻擋。 遮陽設(shè)施遮擋太陽輻射熱量的效果還與遮陽設(shè)施的構(gòu)造遮陽設(shè)施遮擋太陽輻射熱量的效果還與遮陽設(shè)施的構(gòu)造處理、安裝位置、材料與顏色等因素有關(guān)。處理、安裝位置、材料與顏色等因素有關(guān)。遮陽系數(shù)：指在照射時(shí)間內(nèi)，透進(jìn)有遮陽窗口的太陽輻射量遮陽系數(shù)：指在照射時(shí)間內(nèi)，透進(jìn)有遮陽窗口的太陽輻射量與透進(jìn)無遮陽窗口的太陽輻射量的比值。與透進(jìn)無遮陽窗口的太陽輻射量的比值。 遮陽對(duì)室內(nèi)氣溫的影響。遮陽對(duì)室內(nèi)氣溫

19、的影響。 遮陽對(duì)房間采光的影響。遮陽對(duì)房間采光的影響。 從天然采光的觀點(diǎn)來看，遮陽設(shè)施會(huì)阻擋直射陽光，從天然采光的觀點(diǎn)來看，遮陽設(shè)施會(huì)阻擋直射陽光，防止眩光，有助于視覺的正常工作。但，遮陽設(shè)施有擋光防止眩光，有助于視覺的正常工作。但，遮陽設(shè)施有擋光作用，從而會(huì)降低室內(nèi)照度，在陰天更為不利。作用，從而會(huì)降低室內(nèi)照度，在陰天更為不利。 遮陽對(duì)房間通風(fēng)的影響。遮陽對(duì)房間通風(fēng)的影響。 遮陽設(shè)施對(duì)房間的通風(fēng)有一定的阻擋作用，使室內(nèi)風(fēng)遮陽設(shè)施對(duì)房間的通風(fēng)有一定的阻擋作用，使室內(nèi)風(fēng)速有所降低。約為速有所降低。約為22-470/022-470/0。三、遮陽形式的選擇與構(gòu)造設(shè)計(jì)三、遮陽形式的選擇與構(gòu)造設(shè)計(jì)（一遮陽形式的選擇：（一遮陽形式的選擇：遮陽形式的選擇，應(yīng)從地區(qū)氣候特點(diǎn)和窗口朝向來考慮。遮陽形式的選擇，應(yīng)從地區(qū)氣候特點(diǎn)和窗口朝向來考慮。冬冷夏熱和冬季較長的地區(qū)，宜采用竹簾、軟百頁、布冬冷夏熱和冬季較長的地區(qū)，宜采用竹簾、軟百頁、布蓬等臨時(shí)性輕便遮陽；冬冷夏熱和冬、夏時(shí)間長短相近蓬等臨時(shí)性輕便遮陽；冬冷夏熱和冬、夏時(shí)間長短相近的地區(qū)，宜采用可拆除的活動(dòng)式遮陽；冬暖夏熱的地區(qū)，的地區(qū)，宜采用可拆除的活動(dòng)式遮陽；冬暖夏熱的地區(qū)，一般采用固定的遮陽設(shè)施，尤以活動(dòng)式較為優(yōu)越。一般采用固定的遮陽設(shè)施，尤以活動(dòng)