第四部分 舒適、健康、高效

建筑熱環(huán)境緒論第一部分人·建筑·氣候——基于人的考慮第二部分材料·構(gòu)造·圍護(hù)結(jié)構(gòu)——基于技術(shù)的考慮第三部分建筑·形式·細(xì)部——基于設(shè)計(jì)的考慮第四部分舒適·健康·高效——基于未來(lái)的考慮第四部分舒適·健康·高效1.太陽(yáng)與建筑2、可持續(xù)發(fā)展的建筑觀1.1日照的基本原理1.1.1陽(yáng)光的作用1.1.2地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律1.1.3棒影日照?qǐng)D的基本原理及應(yīng)用1.2建筑遮陽(yáng)1.2.1建筑遮陽(yáng)的形式1.2.2遮陽(yáng)構(gòu)件尺寸計(jì)算1.2.3遮陽(yáng)設(shè)施構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.3太陽(yáng)能的利用1.4日照標(biāo)準(zhǔn)與日照間距1.太陽(yáng)與建筑1.太陽(yáng)與建筑1.1日照的基本原理1.1.1陽(yáng)光的作用陽(yáng)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)防和治療一些疾?。ㄈ绺忻?、支氣管炎、扁桃腺炎和佝僂病等），因此，建筑爭(zhēng)取適宜的日照，具有重大衛(wèi)生意義；陽(yáng)光中含大量紅外線，冬季照射入室，產(chǎn)生輻射熱，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(jué)不同。1.1日照的基本原理陽(yáng)光不利的一面：過(guò)量的日照，特別是南方炎熱地區(qū)的夏季，易造成室內(nèi)過(guò)熱，對(duì)人體不利；陽(yáng)光直射工作面上會(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(guò)熱與眩光而易疲勞，降低工作效率；直射陽(yáng)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)生爆炸的危險(xiǎn)。1.1日照的基本原理需要爭(zhēng)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。需要避免日照的建筑有兩類(lèi)：一類(lèi)是防止室內(nèi)過(guò)熱；另一類(lèi)是避免眩光和防止化學(xué)作用的建筑，如展覽室、閱覽室、精密儀器車(chē)間，以及某些工廠，實(shí)驗(yàn)室，藥品車(chē)間等。建筑對(duì)日照的要求據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)而定:了解：太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律1.5.1.2地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律1.5.1.3太陽(yáng)位置的確定，太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角1.5.1.4地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)1.1日照的基本原理1.1.2地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律1.地球的四季變化與太陽(yáng)赤緯角:四季的形成：如圖12-1地球繞太陽(yáng)一周的行程。1.1日照的基本原理1.1.2地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律太陽(yáng)赤緯角:太陽(yáng)光線與地球赤道面所夾的圓心角。是表征不同季節(jié)的一個(gè)數(shù)值。1.1日照的基本原理1.1.2地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律為說(shuō)明地球面上任一觀察點(diǎn)的位置，通常以該地鉛垂線對(duì)赤道面的夾角表示，即該地的地理緯度。3.位置和地理緯度:2.時(shí)間和時(shí)角:

地球自轉(zhuǎn)一周為一天，24小時(shí)，不同的時(shí)間用不同的時(shí)角表示。地球自轉(zhuǎn)一周為360°，每小時(shí)時(shí)角就是15°，即，t為時(shí)數(shù)。1.1日照的基本原理一天中，日出日落時(shí)，太陽(yáng)高度角為0°.一天中的正午，太陽(yáng)高度角最大，此時(shí)太陽(yáng)方位角為0°太陽(yáng)光線與地平面間的夾角叫太陽(yáng)高度角，用hs表示；太陽(yáng)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(yáng)方位角，用As表示；

4.太陽(yáng)位置和太陽(yáng)高度角、方位角:1.1日照的基本原理確定太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角可進(jìn)行日照時(shí)數(shù)、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周?chē)幱皡^(qū)范圍等問(wèn)題設(shè)計(jì)。

4.太陽(yáng)位置和太陽(yáng)高度角、方位角:1.1日照的基本原理1.1.3棒影日照?qǐng)D的基本原理及應(yīng)用p140原理：若已知某時(shí)刻太陽(yáng)方位角和高度角，和棒的長(zhǎng)度，可求得棒在地面上的投影。應(yīng)用：已知太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角、地區(qū)緯度、赤緯角和時(shí)間，可以求：某地某日某時(shí)刻建筑的陰影。求建筑物日照時(shí)數(shù)。求建筑物室內(nèi)日照面積根據(jù)要求的日照時(shí)數(shù)求房屋朝向和間距、1.2建筑遮陽(yáng)遮陽(yáng)的目的：為了防止直射陽(yáng)光，減少透入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱量，防止夏季室內(nèi)過(guò)熱，以及避免產(chǎn)生眩光和保護(hù)物品。1.太陽(yáng)與建筑設(shè)計(jì)窗口遮陽(yáng)的要求：主要防止夏季陽(yáng)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光、通風(fēng)和防雨；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)。力求構(gòu)造簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)耐久。1.2.1建筑遮陽(yáng)的形式由于日輻射強(qiáng)度隨地點(diǎn)、日期、時(shí)間和朝向而異，建筑中各向窗口要求遮陽(yáng)的日期、時(shí)間以及遮陽(yáng)的形式和尺寸，也需根據(jù)具體地區(qū)的氣候和窗口朝向而定。1.2建筑遮陽(yáng)建筑遮陽(yáng)類(lèi)型很多，可以利用建筑的其他構(gòu)件，如挑檐、閣板或各種突出構(gòu)件，也可以專(zhuān)為遮陽(yáng)目的而設(shè)置。1.2建筑遮陽(yáng)一、人工遮陽(yáng)方式▲水平式遮陽(yáng)▲垂直式遮陽(yáng)▲綜合式遮陽(yáng)(格柵)▲擋板式遮陽(yáng)二、綠化遮陽(yáng)三、建筑自遮陽(yáng)和群體互遮陽(yáng)1.2建筑遮陽(yáng)①水平式遮陽(yáng)：能有效遮擋高度角較大的、從窗口上方投射下來(lái)的陽(yáng)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。德國(guó)柏林的北歐五國(guó)大使館（丹麥、芬蘭、冰島、挪威和瑞典）采用的水平遮陽(yáng)板構(gòu)件，綠色流線型截面的遮陽(yáng)板密密地覆蓋在建筑的窗戶外側(cè)，與整個(gè)墻面融為一體1.2建筑遮陽(yáng)

印第安昔埃布洛人懸崖宮殿遮陽(yáng)在低緯地區(qū)或一年中的夏季，由于太陽(yáng)高度角很高，建筑的陰影很短，因而水平遮陽(yáng)比垂直遮陽(yáng)更加有效。在濕熱地區(qū)，懸挑出的長(zhǎng)長(zhǎng)的屋檐足以起到遮陽(yáng)蔽雨的作用。1.2建筑遮陽(yáng)②垂直式遮陽(yáng)：能有效遮擋高度角較小的、從窗側(cè)斜射的陽(yáng)光，但對(duì)于高度角較大的、從窗口上方投射的陽(yáng)光，或接近日出、日沒(méi)時(shí)平射窗口的陽(yáng)光不起遮擋作用；主要適用于東、西向附近的窗口。奔馳公司總部辦公大樓采用的是黃色垂直遮陽(yáng)板，其豎向的形式成為建筑的一種裝飾手法，使人耳目一新，給人一種充滿變化的韻律感。1.2建筑遮陽(yáng)普賴斯大廈▲與水平遮陽(yáng)相比，垂直遮陽(yáng)主要是根據(jù)太陽(yáng)方位角來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的遮擋，因此垂直遮陽(yáng)能夠有效地?fù)踝「叨冉呛艿偷墓饩€，適合用于遮擋東西向陽(yáng)光?！杖R斯大廈(1956)是賴特晚期代表作，大面積的垂直遮陽(yáng)板形成了鮮明的豎向線條，與短促有力的水平遮陽(yáng)板相結(jié)合，共同營(yíng)造出豐富的立面光影效果。1.2建筑遮陽(yáng)亞利桑那州鳳凰坡中央圖書(shū)館▲亞利桑那州鳳凰坡中央圖書(shū)館則將垂直遮陽(yáng)作為其一種標(biāo)志或裝飾：由鋼架支撐起的片片三角帆布最直觀地向我們展示了垂直遮陽(yáng)所具有的藝術(shù)感染力，在浩瀚、酷熱的西部沙漠之中，那片片白帆仿佛使人們看到蔚藍(lán)的大海。1.2建筑遮陽(yáng)柏林墨西哥大使館

18m高的主立面上，混凝土垂直遮陽(yáng)構(gòu)件從上到下貫穿整個(gè)高度。1.2建筑遮陽(yáng)③綜合式遮陽(yáng)：能有效遮擋高度角中等的、從窗前斜射下來(lái)的陽(yáng)光，遮陽(yáng)效果比較均勻；主要適用于東南或西南向附近的窗口。印度昌迪加爾議會(huì)大廈和高等法院——勒·柯布西埃成功地運(yùn)用格柵遮陽(yáng)。其粗獷的混凝土裝飾面層、獨(dú)特的造型與格柵遮陽(yáng)完美結(jié)合在一起。1.2建筑遮陽(yáng)波士頓市政廳波士頓市政廳(1964)紿人留下的第一印象是極富韻律的、柱廊般的混凝土垂直遮陽(yáng)板。因?yàn)閷訉酉騼?nèi)縮進(jìn)的平面使得每層的窗戶都于不知不覺(jué)中獲得了自然的水平遮陽(yáng)。1.2建筑遮陽(yáng)奧地利某住宅④擋板式遮陽(yáng)和簾式遮陽(yáng)：能有效遮擋高度角較小、正射窗口的陽(yáng)光；主要適用于東、西向附近的窗口。1.2建筑遮陽(yáng)蘇黎世玻璃外遮陽(yáng)建筑1.2建筑遮陽(yáng)瑞士某辦公樓1.2建筑遮陽(yáng)⑤建筑互遮陽(yáng)與建筑自遮陽(yáng)孟買(mǎi)干城章嘉公寓▲柯里亞設(shè)計(jì)的孟買(mǎi)干城章嘉公寓(1970—1983)所采用的遮陽(yáng)方式也屬建筑自遮陽(yáng)?！@類(lèi)遮陽(yáng)方式?jīng)]有明顯的遮陽(yáng)構(gòu)件，而呈通過(guò)建筑自身的凸凹來(lái)形成大面積陰影，最主要的采光窗都位于陰影之中，而暴露在墻體表面的窗洞口往往尺寸較小。1.2建筑遮陽(yáng)沙特阿拉伯國(guó)家商業(yè)銀行

戈登·邦夏（Gordon

Bunshaft）[美]

厚重的外墻避免了強(qiáng)烈陽(yáng)光的直曬和沙漠熱風(fēng)的侵襲，大廈中的各個(gè)房間通過(guò)中央天井間間接采光。1.2建筑遮陽(yáng)⑥綠化遮陽(yáng)大自然給我們提供了一些天然的遮陽(yáng)手段，樹(shù)木或攀緣植物可以用來(lái)遮擋陽(yáng)光，形成陰影，其效果總體來(lái)說(shuō)相當(dāng)不錯(cuò)。綠化遮陽(yáng)不同于建筑構(gòu)件遮陽(yáng)之處還在于它的能量流向。植被通過(guò)光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物能，植被葉片本身的溫度并未顯著升高。而遮陽(yáng)構(gòu)件在吸收太陽(yáng)能后溫度會(huì)顯著升高，其中一部分熱量還會(huì)通過(guò)各種方式向室內(nèi)傳遞。1.2建筑遮陽(yáng)弗冒尤斯地方中等職業(yè)學(xué)?！Z曼·福斯特建筑向陽(yáng)的一側(cè)設(shè)計(jì)了一組精美的銀色遮陽(yáng)板，以遮擋夏季的酷熱。還在建筑周邊配置了高大的落葉闊葉喬木，陽(yáng)光透過(guò)樹(shù)葉和遮陽(yáng)板的縫隙投下縷縷光斑。所選用樹(shù)種的姿態(tài)與屋頂形狀非常相象，現(xiàn)代建筑同樣可以與優(yōu)美的自然環(huán)境相融合。1.2建筑遮陽(yáng)巴黎阿拉伯世界文化中心

——讓·努維爾像光圈一樣調(diào)節(jié)的采光遮陽(yáng)窗⑦可調(diào)節(jié)遮陽(yáng)構(gòu)件1.2建筑遮陽(yáng)巴黎阿拉伯世界文化中心

——讓·努維爾像光圈一樣調(diào)節(jié)的采光遮陽(yáng)窗1.2建筑遮陽(yáng)巴黎阿拉伯世界文化中心——讓·努維爾像光圈一樣調(diào)節(jié)的采光遮陽(yáng)窗1.2建筑遮陽(yáng)1.2.2遮陽(yáng)構(gòu)件尺寸計(jì)算1.2.3遮陽(yáng)設(shè)施構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)圖1.5-32遮陽(yáng)構(gòu)造示例1.2建筑遮陽(yáng)①遮陽(yáng)的板面組合與構(gòu)造設(shè)計(jì)者應(yīng)在滿足遮擋直射陽(yáng)光的前提下，選擇對(duì)通風(fēng)采光、視野、構(gòu)造和立面處理等更為有利的板面組合形式。②遮陽(yáng)板的安裝位置遮陽(yáng)板的安裝位置對(duì)防熱和通風(fēng)的影響很大1.2建筑遮陽(yáng)室內(nèi)百葉和布簾吸熱緊貼墻壁遮陽(yáng)板影響通風(fēng)③材料與顏色為減輕自重，以采用輕質(zhì)材料為宜；另外要求堅(jiān)固耐久、輕便靈活、外表面對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收系數(shù)要小、內(nèi)表面的輻射系數(shù)也要小。

顏色對(duì)隔熱效果的影響：以安裝在窗口內(nèi)側(cè)的百葉板為例，暗色、中間色和白色的對(duì)太陽(yáng)輻射熱透過(guò)的百分比分別為：86%、74%和62%。因此，遮陽(yáng)板朝向陽(yáng)光的一面，應(yīng)涂以淺色發(fā)亮的油漆，而在背陽(yáng)光的一面，應(yīng)涂以較暗的無(wú)光澤油漆，以避免眩光。1.2建筑遮陽(yáng)1.2建筑遮陽(yáng)遮陽(yáng)一方面可以隔熱降溫，同時(shí)又對(duì)采光、通風(fēng)有一定影響。在很多地區(qū)，夏季需遮陽(yáng)而冬季又需要有日照，因此理想的尺寸應(yīng)是根據(jù)當(dāng)?shù)囟竞拖募镜奶?yáng)高度角變化分別計(jì)算，使其在室內(nèi)過(guò)熱時(shí)有滿窗遮陽(yáng)，而在低溫時(shí)又有足夠的日照1.太陽(yáng)與建筑1.3太陽(yáng)能的利用在建筑上太陽(yáng)能的利用主要包括：一是太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能集熱，提供生活熱水、采暖等。二是太陽(yáng)能光電系統(tǒng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。1.3.1太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)主動(dòng)式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器，熱傳遞裝置和交換器，蓄熱裝置和熱量供給裝置。主動(dòng)式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)可分為熱風(fēng)采熱式、熱水采熱式和太陽(yáng)能空調(diào)。1.3太陽(yáng)能的利用1.3.1太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑可分為直接受益式、集熱墻式、附加陽(yáng)光間式、屋頂池式。前三種應(yīng)用比較廣泛。1.3太陽(yáng)能的利用1.3.1太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑可分為熱風(fēng)采熱式供熱、熱水采熱式供熱和太陽(yáng)能空調(diào)。主動(dòng)式太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器、熱傳遞裝置和交換器、蓄熱裝置和熱量供給裝置。1.3太陽(yáng)能的利用1.3.2太陽(yáng)能光電集成建筑(BIPV)太陽(yáng)能光電集成建筑又稱光伏集成建筑，如太陽(yáng)能光電屋頂、太陽(yáng)能電力墻和太陽(yáng)能光電玻璃。太陽(yáng)能房安裝太陽(yáng)能熱水器提供生活熱水，太陽(yáng)電池板提供生活用電，通過(guò)對(duì)建筑方位的選取及設(shè)計(jì)，使建筑能夠?qū)崿F(xiàn)最佳采光、采暖，達(dá)到夏季涼爽，冬季保暖的目的。1.3太陽(yáng)能的利用德國(guó)弗萊堡太陽(yáng)能小區(qū)——羅爾夫·迪斯太陽(yáng)船社區(qū)向日葵住宅1.3太陽(yáng)能的利用洛杉磯水電局停車(chē)場(chǎng)太陽(yáng)能板遮陽(yáng)蓬加州州立工藝大學(xué)光伏系統(tǒng)太陽(yáng)能房1.4日照標(biāo)準(zhǔn)與日照間距1.4.1日照標(biāo)準(zhǔn)1.5-21.4日照標(biāo)準(zhǔn)與日照間距1.4.1日照標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)日照分析規(guī)范，以《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50180—93／2002年版)日照相關(guān)條文為代表，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市在執(zhí)行日照規(guī)范時(shí)都以此為根本。其內(nèi)容如下：住宅日照標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表1.5-2規(guī)定，對(duì)于特定情況還應(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)的標(biāo)準(zhǔn)。2、在原設(shè)計(jì)建筑外增加任何設(shè)施不應(yīng)使相鄰住宅原有日照的標(biāo)準(zhǔn)降低。3、舊區(qū)改建的項(xiàng)目?jī)?nèi)新建住宅的日照標(biāo)準(zhǔn)可酌情降低，但不應(yīng)低于大寒日日照1小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。1.4日照標(biāo)準(zhǔn)與日照間距其他建筑日照標(biāo)準(zhǔn)1，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)準(zhǔn)；2，托兒所、幼兒園的主要生活用房，應(yīng)能獲得冬至日不小于3h的日照標(biāo)準(zhǔn)；3，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，