建筑日照设计说明

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1、1 第七章建筑日照设计第七章建筑日照设计 design of daylight in buildingdesign of daylight in building 2 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理 日照的作用与建筑对日照的要求日照的作用与建筑对日照的要求 日照日照: :就是物体表面被太阳光直接照射的现象就是物体表面被太阳光直接照射的现象 . . 日照时数日照时数: :是表示太阳照射的时数是表示太阳照射的时数 . . 日照率日照率: :是以实际日照时数与同时间内是以实际日照时数与同时间内 ( (如年、月、日等如年、月、日等 ) )的最大可照时数的百分比。的最大可照时数的百分比。 日

2、照的作用日照的作用: :促进生物机体的新陈代谢促进生物机体的新陈代谢; ;防病防病; ;杀菌杀菌; ;供热供热; ; 立体立体. . 建筑对日照的要求：是根据建筑的不同使用性质而定建筑对日照的要求：是根据建筑的不同使用性质而定 .2h;3h.2h;3h 3 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理 地球绕太阳运行的规律地球绕太阳运行的规律 公转公转: :地球按一定的轨道绕太阳的运动地球按一定的轨道绕太阳的运动 . . 黄道面黄道面: :地球公转轨道地球公转轨道. .由于地轴是倾斜的，它由于地轴是倾斜的，它 与黄道面约成与黄道面约成6666。3333的交角的交角. . 太阳赤纬角太阳赤纬角 :

3、 :太阳光线与地球赤道面所夹的圆太阳光线与地球赤道面所夹的圆 心角来表示心角来表示 . . 4 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理 时时角角: :地球自转一周为地球自转一周为360360 o o ，因而每小时的时，因而每小时的时 角为角为15 15 o o . .即时角即时角=15t, t=15t, t表示时数表示时数 . . 5 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理 太阳高度角和方位角的确定太阳高度角和方位角的确定 太阳光线与地平面间的太阳光线与地平面间的 夹角夹角h h s s 称为太阳高度角称为太阳高度角. . 太阳光线在地平面上的太阳光线在地平面上的 投射线与地平面正南线

4、投射线与地平面正南线 所夹的角所夹的角AsAs称为太阳方称为太阳方 位角位角。 6 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理 太阳高度角的计算太阳高度角的计算 7 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理 8 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理 地方时与标准时地方时与标准时 9 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 棒影日照图的基本原理及制作棒影日照图的基本原理及制作 设在地面上设在地面上0 0点立一任点立一任 意高度意高度 H H 的垂直棒，在的垂直棒，在 已知某时刻的太阳方位已知某时刻的太阳方位 角和高度角的情况下，角和高度角的情况下， 太阳照射棒的顶端太阳照

5、射棒的顶端a a在在 地面地面 上的投影为上的投影为aa，则，则 棒影棒影oaoa的长度的长度H=HctghH=Hctgh s s ， 这是棒与影的基本关系这是棒与影的基本关系 见图见图6-3(a)6-3(a)。 10 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 由于建筑物高度有不同，由于建筑物高度有不同， 根据上述棒与影的关系根据上述棒与影的关系 式，当式，当ctghctgh s s ，不变时，不变时，HH 与与 H H 成正比例变化。成正比例变化。 若把若把 H H 作为一个单位高作为一个单位高 度，则可求出其单位影度，则可求出其单位影 长长HH。若棒高由若棒高由 H H 增加

6、到增加到 2H2H，则影长亦增加到，则影长亦增加到2H2H， 等等等等 见图见图6-3(b)6-3(b)。 11 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 已知春分、秋分目的太阳高度角和方位角，可已知春分、秋分目的太阳高度角和方位角，可 给出其棒影轨迹图给出其棒影轨迹图( (图图6-4)6-4)。 12 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 棒影日照图的制作步骤，以广州地区棒影日照图的制作步骤，以广州地区 ( (北纬北纬2323 8)8)冬至日为例来说冬至日为例来说 明，其步骤如下明，其步骤如下: : 11由计算法或图解法求出广州冬至日各时刻的方位角和高度角，并

7、由计算法或图解法求出广州冬至日各时刻的方位角和高度角，并 据此求出影长及方位角。假定棒高据此求出影长及方位角。假定棒高lcmlcm，其计算结果见表，其计算结果见表6-26-2。 13 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 如图如图6-56-5所示，在图上作水平线和所示，在图上作水平线和 垂直线交于垂直线交于0 0，在水平线上按，在水平线上按1:1001:100 比例以比例以lcmlcm代表代表lmlm的高度。截取若干的高度。截取若干 段段( (也可以其他比例代表棒高的实也可以其他比例代表棒高的实 长长) )。由。由0 0点按各时刻方位角作射线点按各时刻方位角作射线 ( (用量

8、角器量出用量角器量出) )，并标明射线的钟，并标明射线的钟 点数。再按点数。再按HctghHctgh s s 值在相应的方位值在相应的方位 角线上截取若干段影长，即有角线上截取若干段影长，即有lcmlcm 棒高的日照图后，也可根据棒长加棒高的日照图后，也可根据棒长加 倍，影长随之加倍的关系，将影长倍，影长随之加倍的关系，将影长 沿方位射线截取而获得棒高为沿方位射线截取而获得棒高为2cm2cm、 3cm3cm等的影长，依此类推，并在图等的影长，依此类推，并在图 上标明上标明1 1，2 2，33等标记。然后等标记。然后 把各射线同一棒高的影长各点把各射线同一棒高的影长各点 连接，即成棒影日照图。连

9、接，即成棒影日照图。 14 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 棒影日照图上应注明纬度、季节日期、比列及指北棒影日照图上应注明纬度、季节日期、比列及指北 方向等。按上述制作方法，可制作不同纬度地区在方向等。按上述制作方法，可制作不同纬度地区在 不同季节的棒影日照图。北纬不同季节的棒影日照图。北纬4040 和北纬和北纬2323 地区的地区的 夏至。冬至、春分、秋分的棒影日照见附录夏至。冬至、春分、秋分的棒影日照见附录3. 3. 15 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 用棒影日照图求解日照问题用棒影日照图求解日照问题 建筑建筑物阴影区和建筑建筑物阴影区和

10、日照区的确定日照区的确定 建筑阴影区建筑阴影区 试求北纬试求北纬4040地区地区 一幢一幢20m20m高，高， 平面呈平面呈U U形，开口部分朝北的形，开口部分朝北的 平屋顶建筑物平屋顶建筑物( (见图见图6-6)6-6)，在夏，在夏 至上午至上午1010点，在周围地面上的点，在周围地面上的 阴影区。阴影区。 16 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 室内日照区的确定室内日照区的确定 利用棒影日照图也可以求利用棒影日照图也可以求 出采光口在室内地面或墙出采光口在室内地面或墙 面上的投影面上的投影 即室内日照区。即室内日照区。 了解室内日照面积与变化了解室内日照面积与变化 范

11、围，对室内地面、墙面范围，对室内地面、墙面 等接收太阳辐射所得的热等接收太阳辐射所得的热 量计算，窗口的形式与尺量计算，窗口的形式与尺 寸及室内的日照深度等，寸及室内的日照深度等， 均有莫大的关系均有莫大的关系. . 17 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 首先将绘于透明纸上的平屋顶房屋的平面图覆盖于首先将绘于透明纸上的平屋顶房屋的平面图覆盖于 棒影图上，使平面上欲求之棒影图上，使平面上欲求之A A点与棒图上的点与棒图上的OO点重合点重合 ，并使两图的指北针方向一致。，并使两图的指北针方向一致。 平面图的比例最好与棒影比例一致，较为简单。但平面图的比例最好与棒影比例一致，

12、较为简单。但 亦可以随意，当比例不同时，要注意在棒影图上影亦可以随意，当比例不同时，要注意在棒影图上影 长的折算。例如选用长的折算。例如选用1:1001:100时，棒高时，棒高1cm1cm代表代表1m;1m;选选 用用1:5001:500时，棒高时，棒高1cm1cm代表代表5m5m，余类推。如平面图，余类推。如平面图 上上A A为房屋右翼北向屋檐的一端，高度为为房屋右翼北向屋檐的一端，高度为20m20m。则。则 它在这一时刻之影就应该落在它在这一时刻之影就应该落在1010点这根射线的点这根射线的4cm4cm 点点AA处处 ( (建筑图比例为建筑图比例为1:5001:500，故棒高，故棒高4cm

13、4cm代表代表 2Om)2Om)，连接，连接AAAA线即为建筑物过线即为建筑物过A A处外墙角的影。处外墙角的影。 18 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 确定建筑物日照时间和遮阳尺寸确定建筑物日照时间和遮阳尺寸 为了求解这一类问题，不为了求解这一类问题，不 能直接利用上述解阴影区能直接利用上述解阴影区 日照区所用的棒影图，需日照区所用的棒影图，需 要把它的指北向改为指南要把它的指北向改为指南 向，然后应用。如图向，然后应用。如图6-86-8 表示旋转表示旋转180180 后的棒影图。后的棒影图。 19 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 旋转旋转18

14、0 180 就意味着将某一高度的棒放在相应的棒影就意味着将某一高度的棒放在相应的棒影 轨迹轨迹OO上，则其棒的端点上，则其棒的端点A A的影恰好落在的影恰好落在0 0点上。点上。 如果将棒立于连线如果将棒立于连线OOOO之上任一位置，则之上任一位置，则0 0点就受点就受 到遮挡，即到遮挡，即0 0点无日照，如果将棒立于连线点无日照，如果将棒立于连线oooo以以 外时，棒端点外时，棒端点A A的影就达不到的影就达不到0 0点，则点，则0 0点受即点受即OAOA有有 日照。日照。 20 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 日照时间的计算日照时间的计算 例如：求广州冬至日正南向底

15、层房间窗口例如：求广州冬至日正南向底层房间窗口P P点点 的日照时间，窗台高的日照时间，窗台高1m1m，房间外围房屋见图，房间外围房屋见图6-6- 9 9。 图中图中B B 1 1 幢房屋高幢房屋高9m9m，B B 2 2 高高3m3m，B B 3 3 高高6m6m。由。由 于减去于减去1m1m窗台高，故窗台高，故B B 1 1 相对高相对高8m8m，B B 2 2 相对高相对高 2m2m，B B 3 3 相对高相对高5m5m。 21 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 将棒影图将棒影图OO与与P P点重合，点重合， 使图的使图的SNSN旋转旋转180180，并，并 使与建筑朝向相重合。由使与建筑朝向相重合。由 图内找出图内找出5 5个单位影长个单位影长 的的 轨迹线，则轨迹线，则B B 3 3 平面图上的平面图上的 CDCD与轨迹相交，这是有与轨迹相交，这是有 无照射的分界点。而平面无照射的分界点。而平面 上的上的ABCABC D D 均在轨迹线范均在轨迹线范 围内，故这些点均对围内，故这些点均对P P点点 有遮挡，由时间线查出有遮挡，由时间线查出1010 点点1010分之前遮挡分之前遮挡P P点。点。 22 第二节第二节 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用 建筑朝