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)計的考慮第四部分舒適·健康·高效——基于未來的考慮第四部分舒適·健康·高效1.太陽與建筑2、可持續(xù)發(fā)展的建筑觀1.1日照的基本原理1.1.1陽光的作用1.1.2地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律1.1.3棒影日照圖的基本原理及應(yīng)用1.2建筑遮陽1.2.1建筑遮陽的形式1.2.2遮陽構(gòu)件尺寸計算1.2.3遮陽設(shè)施構(gòu)造設(shè)計要點(diǎn)1.3太陽能的利用1.4日照標(biāo)準(zhǔn)與日照間距1.太陽與建筑1.太陽與建筑1.1日照的基本原理1.1.1陽光的作用陽光照射，引起動植物各種光生物學(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，提高室內(nèi)溫度，有良好的取暖和干燥作用；日照對建筑物的造型藝術(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)感覺不同。1.1日照的基本原理陽光不利的一面：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，對人體不利；陽光直射工作面上會產(chǎn)生眩光，損害視力，尤其在工業(yè)廠房中，工人會因室內(nèi)過熱與眩光而易疲勞，降低工作效率；直射陽光對物品有褪色、變質(zhì)等損壞作用；有些化學(xué)藥品被曬，還會發(fā)生爆炸的危險。1.1日照的基本原理需要爭取日照的建筑：病房、幼兒活動室和農(nóng)用日光室等，它們對日照各有特殊要求。需要避免日照的建筑有兩類：一類是防止室內(nèi)過熱；另一類是避免眩光和防止化學(xué)作用的建筑，如展覽室、閱覽室、精密儀器車間，以及某些工廠，實(shí)驗(yàn)室，藥品車間等。建筑對日照的要求據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)而定:了解：太陽運(yùn)行規(guī)律1.5.1.2地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律1.5.1.3太陽位置的確定，太陽高度角和太陽方位角1.5.1.4地方時與標(biāo)準(zhǔn)時1.1日照的基本原理1.1.2地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律1.地球的四季變化與太陽赤緯角:四季的形成：如圖12-1地球繞太陽一周的行程。1.1日照的基本原理1.1.2地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律太陽赤緯角:太陽光線與地球赤道面所夾的圓心角。是表征不同季節(jié)的一個數(shù)值。1.1日照的基本原理1.1.2地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律為說明地球面上任一觀察點(diǎn)的位置，通常以該地鉛垂線對赤道面的夾角表示，即該地的地理緯度。3.位置和地理緯度:2.時間和時角:

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

4.太陽位置和太陽高度角、方位角:1.1日照的基本原理確定太陽高度角和太陽方位角可進(jìn)行日照時數(shù)、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等問題設(shè)計。

4.太陽位置和太陽高度角、方位角:1.1日照的基本原理1.1.3棒影日照圖的基本原理及應(yīng)用p140原理：若已知某時刻太陽方位角和高度角，和棒的長度，可求得棒在地面上的投影。應(yīng)用：已知太陽高度角和太陽方位角、地區(qū)緯度、赤緯角和時間，可以求：某地某日某時刻建筑的陰影。求建筑物日照時數(shù)。求建筑物室內(nèi)日照面積根據(jù)要求的日照時數(shù)求房屋朝向和間距、1.2建筑遮陽遮陽的目的：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)生眩光和保護(hù)物品。1.太陽與建筑設(shè)計窗口遮陽的要求：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)造簡單，經(jīng)濟(jì)耐久。1.2.1建筑遮陽的形式由于日輻射強(qiáng)度隨地點(diǎn)、日期、時間和朝向而異，建筑中各向窗口要求遮陽的日期、時間以及遮陽的形式和尺寸，也需根據(jù)具體地區(qū)的氣候和窗口朝向而定。1.2建筑遮陽建筑遮陽類型很多，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，也可以專為遮陽目的而設(shè)置。1.2建筑遮陽一、人工遮陽方式▲水平式遮陽▲垂直式遮陽▲綜合式遮陽(格柵)▲擋板式遮陽二、綠化遮陽三、建筑自遮陽和群體互遮陽1.2建筑遮陽①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，或北回歸線以南低緯地區(qū)的北向附近的窗口。德國柏林的北歐五國大使館（丹麥、芬蘭、冰島、挪威和瑞典）采用的水平遮陽板構(gòu)件，綠色流線型截面的遮陽板密密地覆蓋在建筑的窗戶外側(cè)，與整個墻面融為一體1.2建筑遮陽

印第安昔埃布洛人懸崖宮殿遮陽在低緯地區(qū)或一年中的夏季，由于太陽高度角很高，建筑的陰影很短，因而水平遮陽比垂直遮陽更加有效。在濕熱地區(qū)，懸挑出的長長的屋檐足以起到遮陽蔽雨的作用。1.2建筑遮陽②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、日沒時平射窗口的陽光不起遮擋作用；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建筑遮陽普賴斯大廈▲與水平遮陽相比，垂直遮陽主要是根據(jù)太陽方位角來實(shí)現(xiàn)對光線的遮擋，因此垂直遮陽能夠有效地?fù)踝「叨冉呛艿偷墓饩€，適合用于遮擋東西向陽光?！杖R斯大廈(1956)是賴特晚期代表作，大面積的垂直遮陽板形成了鮮明的豎向線條，與短促有力的水平遮陽板相結(jié)合，共同營造出豐富的立面光影效果。1.2建筑遮陽亞利桑那州鳳凰坡中央圖書館▲亞利桑那州鳳凰坡中央圖書館則將垂直遮陽作為其一種標(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建筑遮陽柏林墨西哥大使館

18m高的主立面上，混凝土垂直遮陽構(gòu)件從上到下貫穿整個高度。1.2建筑遮陽③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；主要適用于東南或西南向附近的窗口。印度昌迪加爾議會大廈和高等法院——勒·柯布西埃成功地運(yùn)用格柵遮陽。其粗獷的混凝土裝飾面層、獨(dú)特的造型與格柵遮陽完美結(jié)合在一起。1.2建筑遮陽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中獲得了自然的水平遮陽。1.2建筑遮陽奧地利某住宅④擋板式遮陽和簾式遮陽：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。1.2建筑遮陽蘇黎世玻璃外遮陽建筑1.2建筑遮陽瑞士某辦公樓1.2建筑遮陽⑤建筑互遮陽與建筑自遮陽孟買干城章嘉公寓▲柯里亞設(shè)計的孟買干城章嘉公寓(1970—1983)所采用的遮陽方式也屬建筑自遮陽?！@類遮陽方式?jīng)]有明顯的遮陽構(gòu)件，而呈通過建筑自身的凸凹來形成大面積陰影，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建筑遮陽沙特阿拉伯國家商業(yè)銀行

戈登·邦夏（Gordon

Bunshaft）[美]

厚重的外墻避免了強(qiáng)烈陽光的直曬和沙漠熱風(fēng)的侵襲，大廈中的各個房間通過中央天井間間接采光。1.2建筑遮陽⑥綠化遮陽大自然給我們提供了一些天然的遮陽手段，樹木或攀緣植物可以用來遮擋陽光，形成陰影，其效果總體來說相當(dāng)不錯。綠化遮陽不同于建筑構(gòu)件遮陽之處還在于它的能量流向。植被通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能，植被葉片本身的溫度并未顯著升高。而遮陽構(gòu)件在吸收太陽能后溫度會顯著升高，其中一部分熱量還會通過各種方式向室內(nèi)傳遞。1.2建筑遮陽弗冒尤斯地方中等職業(yè)學(xué)?！Z曼·福斯特建筑向陽的一側(cè)設(shè)計了一組精美的銀色遮陽板，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，陽光透過樹葉和遮陽板的縫隙投下縷縷光斑。所選用樹種的姿態(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)的采光遮陽窗⑦可調(diào)節(jié)遮陽構(gòu)件1.2建筑遮陽巴黎阿拉伯世界文化中心

——讓·努維爾像光圈一樣調(diào)節(jié)的采光遮陽窗1.2建筑遮陽巴黎阿拉伯世界文化中心——讓·努維爾像光圈一樣調(diào)節(jié)的采光遮陽窗1.2建筑遮陽1.2.2遮陽構(gòu)件尺寸計算1.2.3遮陽設(shè)施構(gòu)造設(shè)計要點(diǎn)圖1.5-32遮陽構(gòu)造示例1.2建筑遮陽①遮陽的板面組合與構(gòu)造設(shè)計者應(yīng)在滿足遮擋直射陽光的前提下，選擇對通風(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遮陽板的安裝位置遮陽板的安裝位置對防熱和通風(fēng)的影響很大1.2建筑遮陽室內(nèi)百葉和布簾吸熱緊貼墻壁遮陽板影響通風(fēng)③材料與顏色為減輕自重，以采用輕質(zhì)材料為宜；另外要求堅固耐久、輕便靈活、外表面對太陽輻射熱的吸收系數(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、中間色和白色的對太陽輻射熱透過的百分比分別為：86%、74%和62%。因此，遮陽板朝向陽光的一面，應(yīng)涂以淺色發(fā)亮的油漆，而在背陽光的一面，應(yīng)涂以較暗的無光澤油漆，以避免眩光。1.2建筑遮陽1.2建筑遮陽遮陽一方面可以隔熱降溫，同時又對采光、通風(fēng)有一定影響。在很多地區(qū)，夏季需遮陽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柛叨冉亲兓謩e計算，使其在室內(nèi)過熱時有滿窗遮陽，而在低溫時又有足夠的日照1.太陽與建筑1.3太陽能的利用在建筑上太陽能的利用主要包括：一是太陽能集熱系統(tǒng)，利用太陽能集熱，提供生活熱水、采暖等。二是太陽能光電系統(tǒng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。1.3.1太陽能集熱系統(tǒng)主動式太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器，熱傳遞裝置和交換器，蓄熱裝置和熱量供給裝置。主動式太陽能集熱系統(tǒng)可分為熱風(fēng)采熱式、熱水采熱式和太陽能空調(diào)。1.3太陽能的利用1.3.1太陽能集熱系統(tǒng)被動式太陽能建筑可分為直接受益式、集熱墻式、附加陽光間式、屋頂池式。前三種應(yīng)用比較廣泛。1.3太陽能的利用1.3.1太陽能集熱系統(tǒng)主動式太陽能建筑可分為熱風(fēng)采熱式供熱、熱水采熱式供熱和太陽能空調(diào)。主動式太陽能供熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器、熱傳遞裝置和交換器、蓄熱裝置和熱量供給裝置。1.3太陽能的利用1.3.2太陽能光電集成建筑(BIPV)太陽能光電集成建筑又稱光伏集成建筑，如太陽能光電屋頂、太陽能電力墻和太陽能光電玻璃。太陽能房安裝太陽能熱水器提供生活熱水，太陽電池板提供生活用電，通過對建筑方位的選取及設(shè)計，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太陽能的利用德國弗萊堡太陽能小區(qū)——羅爾夫·迪斯太陽船社區(qū)向日葵住宅1.3太陽能的利用洛杉磯水電局停車場太陽能板遮陽蓬加州州立工藝大學(xué)光伏系統(tǒng)太陽能房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)有的國內(nèi)日照分析規(guī)范，以《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》(GB50180—93／2002年版)日照相關(guān)條文為代表，國內(nèi)大多數(shù)城市在執(zhí)行日照規(guī)范時都以此為根本。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小時的標(biāo)準(zhǔn)。2、在原設(shè)計建筑外增加任何設(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)目內(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，