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1、第六章 建筑日照 2 棒影图的原理及其应用 一、日照的作用与建筑对日照的要求 1.概念 日照：物体表面被太阳光直接照射的现象 日照时数：表示太阳照射的时数 日照率：实际日照时数与同时间内的最大可照时数的 百分比 同一纬度的最大可照时数是相同的 实际的日照时数有差异（因各地云量及其遮挡太阳 时间不同） 有利 促进生物机体新陈代谢(生物学反应) 杀菌,预防和治疗疾病(适度紫外线作用) 良好的取暖和干燥作用(红外辐射作用) 增强建筑物立体感(阴影作用) 不利 易疲劳、 降低效率 室内过热(导致能量消耗增加) 产生眩光(损害视力 ) 物品损坏(褪色、变质、爆炸) 危害人体健康、致病（过度紫外线作用）
2、2.日照的作用 3.建筑对日照的要求 需争取日 照的建筑 病房、幼儿活动室要求中午前后的阳光 农业用日光室要求整天的阳光 居住建筑要求一定时间的日照 需避免日 照的建筑 要防止室内过热 炎热地区的建筑 纺织冶炼车间等 展览室、绘图室、 阅览室、精密仪器 车间、化工厂、实 验室、药品仓库等 要避免眩光和防 止引起化学反应 根据建筑的不同使用性质和当地气候情况而定 为什么呢 ? 4.建筑日照设计的目的 确定楼间距和朝向 确定建筑体形、位置和形式 房间平面布置 确定进深、窗户构造尺寸 确定道路宽度 确定遮阳构件的形式、尺寸 、构造 住宅室内的日照标准 决定住宅日照标准的主要因素： 所处的地理纬度及气
3、候特征 所处城市的规模大小 日照质量 日照时间的积累 每小时日照面积 日照时数 日照质量 城市居住区规划设计规范日照标准 建筑气候 区划 、VII气候区 气候区 、 气候区 大城市 中小城市 大城市 中小城市 日照标标准 日 大寒日 冬至日 日照时时数 (h) 2 3 1 有效日照 时间带时间带 (h) 816 915 日照时间时间 计计算起点 底层层窗台面 幼儿园、中小学、病房、老年人居住建筑：冬至日2h 二、地球绕太阳运行的规律 1.公转：地球按一定轨道绕太阳的运动，公转一周的时 间为一年 2.黄道面：地球公转的轨道平面，地球自转轴与黄道面 成66.5夹角 （一）概念 3.赤纬：太阳光线与
4、地球赤道平面之间的夹角。从赤道 平面算起，向北为正，向南为负，是表证不同季节的数 值，全年在 23.5之间变化。一年中不同季节有不同的 太阳赤纬。 主要季节的太阳赤纬角值 季节节日期赤纬纬d日期季节节 夏至6月21日或22日+2327 小满满5月21日左右+20007月21日左右大暑 立夏5月6日左右+15008月8日左右立秋 谷雨4月21日左右+11008月21日左右处处暑 春分3月21日或22日09月22日或23日秋分 雨水2月21日左右-110010月21日左右霜降 立春2月4日左右-150011月7日左右立冬 大寒1月21日左右-200011月21日左右小雪 -232712月22或23
5、日冬至 4.纬度：地球表面某地的纬度是该点对赤道平面偏北或偏 南的角位移。 赤道纬度为零，由赤道向两极各分90，北半球称北 纬，南半球称南纬（无正负） 5.时角：通过地心O点与观察点P的连线OP在地球赤道 平面上的投影与当地时间12点时日地中心连线在赤道平 面上的投影之间的夹角。 地球自转一周为一天，不同的时间有不同的时角 =15t（度） t太阳经正午后至观测时所经时间（午后正，午前负） 6.太阳高度角hs：太阳光线与地平面之间的夹角。日出、日落时太 阳高度角为零，一天中正午时分即当地太阳时12时太阳高度角最 大。 7.太阳方位角As ：太阳光线在地平面上的投射线偏离南向的角度 。以正南点为零
6、，顺时针方向的角度为正值，表示太阳位于下午 的范围；反时针方向的角度为负值，表示太阳位于上午的范围 hs As 三、太阳高度角和方位角的确定 2.影响太阳高度角和方位角的因素 赤纬 ：表明季节（即日期）的变化 时角h：表明时间的变化 纬度：表明观察点所在的位置 1.目的：用于进行日照时数、日照面积、房屋朝向和间距 以及房屋周围阴影区范围等问题的设计。 3.计算式： 求太阳高度角 求太阳方位角 求日出、日落的时角和方位角 中午的太阳高度角 【例6-1】求北纬35地区在立夏日午后3点的太阳高度角 和方位角。 【解】 【例6-2】求北纬35地区在夏至日的日出、日落时刻和方 位角。 【解】 日出时刻
7、日落时刻 日出时刻日落时刻 -7时11分 7时11分 4时49分 19时11分 【例6-3】求 北纬238和北纬40夏至日中午的太阳高度 角。 【解】 北纬40地区 北纬238地区 四、地方时与标准时 日照设计所用时间均为地方时，日常钟表指示的时间为 标准时日照设计时需换算 1.概念： 地方时：即当地平均太阳时，是日照时间所用时间 平均太阳时：以太阳通过该地的子午线时为正午12点来计算一 天的时间 世界时：本初子午线处的平均太阳时 标准时：各国家按所处地理位置的某一范围划定所有地区的时 间以某一中心子午线的时间为标准时间 我国从东5时区到东9时区横跨5个时区，标准时间为东经120（ 东8时区）
8、的平均太阳时，称北京时间。 2.关系式： 本初子午线：穿过伦敦的格林威治天文台的子午线 （经线），是经度的零度线，自零度线向东和向西各 分180，称为东经和西经。 T0=Tm4（L0Lm） 式中 T0标准时间，min； Tm地方平均太阳时，min； L0标准时间子午线的经度，deg； Lm 当地时间子午线所在处的经度，deg； 4（L0Lm）时差，min。 【例6-4】求广州地区地方平均太阳时12点钟相当于北京 标准时几点几分。 【解】 即相当于北京标准时间12时27分。 容易混淆的问题： 1.赤纬值有正负之分，从赤道平面算起，向北为正，向南为负。 2.纬度无正负之分，赤道为零，由赤道向两极各
9、分90，北半球称 北纬，南半球称南纬。 3.时角h有正负之分，一天中正午即当地平均太阳时12时（地方时 ）为零，午前为负，午后为正。每小时的时角为15。 4.太阳高度角无正负之分，日出、日落时太阳高度角为零，一天 中正午即当地平均太阳时12时（地方时）高度角最大。 5.太阳方位角A有正负之分，观察点所在地平面的正南点为零，顺 时针方向的角度为正值（下午时分），反时针方向的角度为负值 （上午时分）。 6.正午或中午指当地平均太阳时12点（地方时），下午2时指标准 时间。 2 棒影图的原理及其应用 一、棒影日照图基本原理及制作 不变时与H成正比 2 棒影图的原理及其应用 棒影日照图表示的内容： 位
10、于观察点之直棒在某一时刻的影长 及方位角 某时刻太阳高度角和方位角的计算： 2 棒影图的原理及其应用 棒影日照图的制作步骤： 计算某日各时刻的方位角和高度角 假定棒高H=1cm，求影长和影方位角 时间时间 项项目 日出7891011 12 日落1716151413 高度角hs0324152426835441124327 方位角As 4622 6238 5531 4617 346 1830 0 影长长19.673.632.031.421.141.06 影方位角 2 棒影图的原理及其应用 图上应注明纬度、季节日期、比例及指北方向等 2 棒影图的原理及其应用 二、用棒影日 照图求解日照 问题 （一）
11、建筑物 阴影区和日照 区的确定 1.建筑阴影区的 确定 【例】北纬40地区 ，建筑高度20m， 开口朝北，平屋顶 ，夏至日10点钟 2 棒影图的原理及其应用 2.室内日照区确定 【例】广州地区，正南朝向，窗台 高1m，窗高1.5m，墙厚16cm，冬至 日14点钟 2 棒影图的原理及其应用 (二)确定建筑物日照时间和遮阳尺寸 2 棒影图的原理及其应用 正南低 层P点窗 台高1m ，B1高 9m，B2 高3m， B3高6m 。 P点实际受到日照时间 2 棒影图的原理及其应用 北纬40地区 冬至日 需日照时数正午 前后3h 前楼高15m，正南 朝向 3h 1.7H 2.建筑朝向与间距的选择 2 棒影
12、图的原理及其应用 3.遮阳尺寸的确定 朝南偏东10度 窗宽1.5m，窗高2m，墙厚 0.18m 秋分日 上午9点到下午1点遮阳 窗比例1：50 棒影图比例1：100 基地选择：向阳的平地或山坡 建筑前方避免固定遮挡 选择最佳朝向范围、日照间距 群体布局：错列排列、点状与条状结合、围合 2 棒影图的原理及其应用 Think，在满足日照 要求的基础上如何 增加建筑密度？ 屋顶设计 考虑有效日照时间段 （10时至14时） 2 棒影图的原理及其应用 建筑外形设计 根据太阳高度角最低的时间（12月21日）确 定建筑北向围合体的坡度 根据太阳高度角最高的时间（6月21日）确定 建筑南向围合体的坡度 2 棒
13、影图的原理及其应用 楼间距计算： 后栋建筑墙面法线与太阳方位的夹角，=A-a； H1计算点（后栋建筑底层窗台）高度，m； H0前栋建筑高度，m； D0日照间距，m； 太阳高度角； A太阳方位角； a墙面方位角， 南偏西为正，偏东 为负。 2 棒影图的原理及其应用 高度角相同，方位 角和时角符号相反 【例】设上海平坦场地上有前后两栋高均为18m的正南建 筑，要求大寒日底层在正午前后得到2小时满窗日照，窗 台高度1.2m，求楼间距。 【解】 已知 ： 11：00-13：00 2 棒影图的原理及其应用 本章小结本章小结 了解赤纬、时角、高度角和方位角 理解棒影图的原理 掌握高度角和方位角的计算、日照要求 热学计算综合练习 北京某办公建筑的外墙由外至 内的做法是：20mm厚水泥砂 浆；泡沫混凝土保温层； 240mm厚砖墙；20mm厚白 灰内粉刷层。 已知Ri=0.11m2k/W， Re=0.04 m2k/W，ti=16 ，te= -14，n=1， t=6。 求外墙的最小传热阻、泡沫混 凝土保温层的厚度、传热系数 、热流强度、内部温度、内外 表面温度和外墙的总蒸汽渗透 阻。 分析讨论 轻型结构和重型结构在维持房间稳定性 和保温隔热性能方面各有何优点和缺点 ？如何协调两者之间的矛盾？请提出改 善措施，可绘图说明。 热学综合练习
