第6章 建筑日照

第6章建筑日照本章提綱：日照的作用及建筑對(duì)日照的要求可以采用什么方式來(lái)描述太陽(yáng)的位置Φ，δ，Ω，hs，As日照間距的概念及計(jì)算日照棒影圖簡(jiǎn)介1.6.1日照的基本原理1.6.1.1日照的作用建筑日照:

陽(yáng)光直射到建筑地段、建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面和房間內(nèi)部的現(xiàn)象稱為建筑日照。建筑日照主要是研究太陽(yáng)直射輻射對(duì)建筑物的作用和建筑物對(duì)日照的要求。日照的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)（作用）：促進(jìn)生物體新陳代謝；紫外線殺菌；取暖和干燥；建筑造型；節(jié)約采光用電。缺點(diǎn)：室內(nèi)過(guò)熱；眩光；褪色變質(zhì)。日照設(shè)計(jì)的任務(wù)：（1）按地理緯度、地形和環(huán)境條件，合理地確定城鄉(xiāng)規(guī)劃的道路網(wǎng)方位、道路寬度、居住區(qū)位置、居住區(qū)布置形式和建筑物的形體；（2）根據(jù)建筑物對(duì)日照的要求及相鄰建筑的遮擋情況，合理選擇和確定建筑物朝向和間距；（3）根據(jù)陽(yáng)光通過(guò)采光口進(jìn)入室內(nèi)的時(shí)間、面積和太陽(yáng)輻射照度等的變化情況，確定采光口及建筑構(gòu)件的位置、形狀及大小；（4）正確設(shè)計(jì)遮陽(yáng)構(gòu)件的形式、尺寸與構(gòu)造。1.6.1.2地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律

陽(yáng)光直射地球范圍與四季變化。夏至6、22赤道南回歸線北回歸線冬至12、22春分3、21秋分9、23地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律

地理經(jīng)緯度Φ地理經(jīng)緯度與時(shí)間系統(tǒng)經(jīng)度線北極南極23?27?緯度線太陽(yáng)直射地球范圍冬至夏至春秋分北極南極赤道面23o27′23o27′北回歸線南回歸線1.6.1.3太陽(yáng)位置的確定太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡（天球）冬至夏至春秋分Z天頂Z′天底SNEW地平圈hAPN北天極PS南天極φA—太陽(yáng)方位角h—太陽(yáng)高度角φ—地理緯角（一）

赤道坐標(biāo)系——太陽(yáng)赤緯角與時(shí)角δ—太陽(yáng)赤緯角PN北天極PS南天極天赤道δ?Ω—時(shí)角赤緯圈S（一）

赤道坐標(biāo)系1、赤緯角δ赤緯角是太陽(yáng)光線與赤道面的夾角，deg。（1）規(guī)定：太陽(yáng)光線直射赤道時(shí)δ=0

從赤道面起，指向北極

δ>0

從赤道面起，指向南極

δ

<0（2）范圍：–23°27′~23°27′（3）赤緯角δ的值：一般季節(jié)可查表。特殊季節(jié)赤緯角δ的值：春、秋分，δ=0；

冬至日，δ=–23°27′；

夏至日，

δ=23°27′（一）赤道坐標(biāo)系1.赤緯角δ2.時(shí)角Ω時(shí)角：是太陽(yáng)所在的時(shí)圈與通過(guò)當(dāng)?shù)卣戏较虻臅r(shí)圈構(gòu)成的夾角,deg。（1）規(guī)定:正午Ω=0;

從北天極向順時(shí)針?lè)较?下午)Ω>0

從北天極向逆時(shí)針?lè)较?上午)Ω<0

（2）時(shí)角Ω的計(jì)算:Ω=15?（Tm–12）式中Tm：當(dāng)?shù)仄骄?yáng)時(shí),h。平均太陽(yáng)時(shí)：是以太陽(yáng)通過(guò)該地子午線為正午12h來(lái)計(jì)算一天的時(shí)間。（二）地平坐標(biāo)系——太陽(yáng)高度角與方位角h—太陽(yáng)高度角Z天頂Z′天底SNEW地平圈hAA—太陽(yáng)方位角（二）地平坐標(biāo)系1.太陽(yáng)高度角hs:太陽(yáng)高度角是太陽(yáng)光線與地平面的夾角，deg

。計(jì)算公式為：

sinhs

=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ

式中φ—當(dāng)?shù)鼐暥?，deg；

日出、日沒(méi)時(shí)太陽(yáng)高度角hs為0；正午時(shí)，太陽(yáng)高度角最大。2.太陽(yáng)方位角As：

太陽(yáng)方位角是太陽(yáng)光線在地平線上的投影線與地平面正南線所夾的角，；（1）規(guī)定：正南方向As=0

從正南方向順時(shí)針（下午）As>0

從正南方向逆時(shí)針（上午）As<0（2）太陽(yáng)方位角As的計(jì)算：

sinφ?sinhs

–sinδ

cosAs=————————

cosφ?cos

hs

（三）日出、日沒(méi)的時(shí)間和方位角

1、日出、日沒(méi)的時(shí)角Ω（hs=0o）

sinhs

=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ

cosΩ=–tgφ·tgδ2、日出、日沒(méi)的時(shí)間TmΩTm=——+12153、日出、日沒(méi)太陽(yáng)的方位角（hs=0o）

sinδsinφ?sinhs

–sinδ

cosAs=–——（

cosAs=————————）

cosφ

cosφ?cos

hs

（四）正午時(shí)太陽(yáng)的高度角（As=0o、Ω=0o）

sinhs

=

cos（

φ-δ）

hs=90–（φ–δ）（φ>δ）

hs=90–（δ–φ）（φ<δ）12159-Ω+Ω1.6.1.4地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)地方平均太陽(yáng)時(shí)是以太陽(yáng)通過(guò)該地子午線為正午12h來(lái)計(jì)算一天的時(shí)間。地方標(biāo)準(zhǔn)時(shí)以該地區(qū)中央子午線的平均太陽(yáng)時(shí)為計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算一天的時(shí)間。世界時(shí)以本初子午線的平均太陽(yáng)時(shí)為世界時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。

To=Tm+4（Lo

–Lm）+Ep式中To——標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（h：min）；Tm——地方平均太陽(yáng)時(shí)（h：min）；

Lo——標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午線的經(jīng)度（deg）；Lm——當(dāng)?shù)貢r(shí)間子午線的經(jīng)度（deg）；4（Lo–Lm）——時(shí)差（min）24*60/360=4；Ep

——均時(shí)差（min）；To=Tm+4（Lo–Lm）(日照設(shè)計(jì)中，

Ep值較小一般忽略不計(jì)）問(wèn)題：求福州、廣州、西安、新疆地區(qū)當(dāng)?shù)仄骄?yáng)時(shí)12h相當(dāng)于北京時(shí)間多少？東經(jīng)180o本初子午線西經(jīng)180o北極南極東八時(shí)區(qū)北京時(shí)間東經(jīng)120o福州簡(jiǎn)介福州是福建省省會(huì)，福州位于福建省東部閩江下游，東經(jīng)118°08’～120°31’，北緯25°15’～26°29’之間，背山依江面海，氣候宜人，地理環(huán)境優(yōu)越，有榕城、溫泉城之雅稱，還有“江南勝地”之美譽(yù)。它屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫在19度左右，最佳的旅游季節(jié)為每年的四至十一月。全市總面積為11968平方公里，2005年末總?cè)丝?66萬(wàn)，居民以漢族為主，還有滿、苗、回等20多個(gè)少數(shù)民族。西安：109；新疆：87。1.6.2棒影日照?qǐng)D的原理及應(yīng)用1.6.2.1棒形圖的原理與繪制影的長(zhǎng)度L和影的方位角As為：

L=H?ctg

hs

A's=As+180°

式中H——棒高，mAs——太陽(yáng)的方位角，degSNWEhsHa′aAsLoA's1.6.2.2棒影圖的應(yīng)用1、確定建筑物的陰影區(qū);2、確定室內(nèi)的日照區(qū);3、確定建筑物的日照時(shí)間;4、確定適宜的建筑間距和朝向;5、確定遮陽(yáng)尺寸。1.6.3建筑的日照間距

1、建筑朝向?yàn)槟稀?yáng)方位線與建筑墻面法線重合

D=（H°–

h）ctghsSNH°hDhs2、建筑朝向?yàn)槟稀?yáng)方位線在建筑墻面法線左和右時(shí)

D=H°ctghscosASNSASASDHohsDS歷年逐年，特指整編氣象資料時(shí)，所采用的以往一段連續(xù)年份中的每一年累年多年，特指整編氣象資料時(shí)，所采用的以往一段連續(xù)年份(不少于3年)的累計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算用采暖期天數(shù)累年日平均溫度低于或等于5℃的天數(shù)。這一天數(shù)僅用于建筑熱工設(shè)計(jì)計(jì)算，故稱設(shè)計(jì)計(jì)算用采暖期天數(shù)。各地實(shí)際的采暖期天數(shù)，應(yīng)按當(dāng)?shù)匦姓蛑鞴懿块T(mén)的規(guī)定執(zhí)行。采暖期度日數(shù)室內(nèi)溫度18℃與采暖期室外平均溫度之間的溫差值乘以采暖期天數(shù)地方太陽(yáng)時(shí)以太陽(yáng)正對(duì)當(dāng)?shù)刈游缇€的時(shí)刻為中午12時(shí)所推算出的時(shí)間外表面換熱阻外表面換熱系數(shù)的倒數(shù)建筑熱工名詞解釋太陽(yáng)輻射照度以太陽(yáng)為輻射源，在某一表面上形成的輻射照度

導(dǎo)熱系數(shù)在穩(wěn)態(tài)條件下，1m厚的物體，兩側(cè)表面溫差為1℃，1h內(nèi)通過(guò)1m2面積傳遞的熱量

比熱容1kg的物質(zhì)，溫度升高或降低1℃所需吸收或放出的熱量

密度1m3的物體所具有質(zhì)量

材料蓄熱系數(shù)當(dāng)某一足夠厚度單一材料層一側(cè)受到諧波熱作用時(shí)，表面溫度將按同一周期波動(dòng)，通過(guò)表面的熱流波幅與表面溫度波幅的比值。其值越大，材料的熱穩(wěn)定性越好

表面蓄熱系數(shù)在周期性熱作用下，物體表面溫度升高或降低1℃時(shí)，在1h內(nèi)，1m2表面積貯存或釋放的熱量

導(dǎo)溫系數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)與其比熱容和密度乘積的比值。表征物體在加熱或冷卻時(shí)各部分溫度趨于一致的能力。其值越大，溫度變化的速度越快。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑物及房間各面的圍擋物。它分透明和不透明兩部分：不透明的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有墻、屋頂和樓板等；透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)有窗戶、天窗和陽(yáng)臺(tái)門(mén)等。按是否同室外空氣直接接觸，又可分外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)同室外空氣直接接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如外墻、屋頂、樓板、外門(mén)和外窗等內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同室外空氣直接接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如隔墻、樓板、內(nèi)門(mén)和內(nèi)窗等熱阻表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身或其中某層材料阻抗傳熱能力的物理量?jī)?nèi)表面換熱系數(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度與室內(nèi)空氣溫度之差為1℃，1h內(nèi)通過(guò)1m2表面積傳遞的熱量?jī)?nèi)表面換熱阻內(nèi)表面換熱系數(shù)的倒數(shù)外表面換熱系數(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面溫度與室外空氣溫度之差為1℃，1h內(nèi)通過(guò)1m2表面積傳遞的熱量總傳熱系數(shù)在穩(wěn)態(tài)條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫度為1℃，1h內(nèi)通過(guò)1m2面積傳遞的熱量總熱阻表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)(包括兩側(cè)表面空氣邊界層)阻抗傳熱能力的物理量。為傳熱系數(shù)的倒數(shù)最小總熱阻特指設(shè)計(jì)計(jì)算中容許采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻的下限值。規(guī)定最小傳熱阻的目的，是為了限制通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量過(guò)大，防止內(nèi)表面冷凝，以及限制內(nèi)表面與人體之間的輻射換熱量過(guò)大而使人體受涼經(jīng)濟(jì)傳熱阻圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位面積的建造費(fèi)用(初次投資的折舊費(fèi))與使用費(fèi)用(由圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位面積分?jǐn)偟牟膳\(yùn)行費(fèi)和設(shè)備折舊費(fèi))之和達(dá)到最小值時(shí)的傳熱阻熱惰性指標(biāo)(D值)

表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)溫度波衰減快慢程度的無(wú)量綱指標(biāo)。單一材料圍護(hù)結(jié)構(gòu)，D=RS；多層材料圍護(hù)結(jié)構(gòu)，D=ΣRS式中R為圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料層的熱阻，S為相應(yīng)材料層的蓄熱系數(shù)。D值越大，溫度波在其中衰減越快，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性越好圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性在周期性熱作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身抵抗溫度波動(dòng)的能力。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性是影響其熱穩(wěn)定性的主要因素房間的熱穩(wěn)定性在室內(nèi)外周期性熱作用，整個(gè)房間抵抗溫度波動(dòng)的能力。房間的熱穩(wěn)定性主要取決于內(nèi)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性窗墻面積比窗戶洞口面積與房間立面單元面積(即房間層高與