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1、第六章第六章 建筑日照与遮阳建筑日照与遮阳 第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理日照是指物体表面被太阳直接照射的现象。若被日照是指物体表面被太阳直接照射的现象。若被照到的物体是建筑物照到的物体是建筑物,则称为建筑日照则称为建筑日照.建筑日照研建筑日照研究日照对建筑物的影响及建筑物对日照的要求究日照对建筑物的影响及建筑物对日照的要求.一、日照的作用与建筑对日照的要求：一、日照的作用与建筑对日照的要求：一、日照的作用与建筑对日照的要求：一、日照的作用与建筑对日照的要求：1. 日照的作用: 阳光照射，引起动植物各种光生物学反应，促阳光照射，引起动植物各种光生物学反应，促进生物体新陈代谢；进生物
2、体新陈代谢； 阳光中的紫外线可起到预防和治疗一些疾病（如感阳光中的紫外线可起到预防和治疗一些疾病（如感冒、支气管炎、扁桃腺炎和佝偻病等）作用，因此，冒、支气管炎、扁桃腺炎和佝偻病等）作用，因此，建筑争取适宜的日照，具有重大卫生意义；建筑争取适宜的日照，具有重大卫生意义；有利的一面：有利的一面：研究表明，冬季的日照会对多数人产生良好的研究表明，冬季的日照会对多数人产生良好的心理作用。心理作用。 阳光中含大量红外线，冬季照射入室，产生辐阳光中含大量红外线，冬季照射入室，产生辐射热，提高室内温度，有良好的取暖和干燥作用；射热，提高室内温度，有良好的取暖和干燥作用； 日照对建筑物的造型艺术也有一定的影
3、响，能增日照对建筑物的造型艺术也有一定的影响，能增强建筑物的立体感，不同角度的阴影给人的艺术感强建筑物的立体感，不同角度的阴影给人的艺术感觉不同。觉不同。不利的一面：不利的一面： 过量的日照，特别是南方炎热地区的夏季，易造过量的日照，特别是南方炎热地区的夏季，易造成室内过热，对人体不利；成室内过热，对人体不利； 阳光直射工作面上会产生眩光，损害视力，尤其阳光直射工作面上会产生眩光，损害视力，尤其在工业厂房中，工人会因室内过热与眩光而易疲劳，在工业厂房中，工人会因室内过热与眩光而易疲劳，降低工作效率；降低工作效率； 直射阳光对物品有褪色、变质等损坏作用；有直射阳光对物品有褪色、变质等损坏作用；有
4、些化学药品被晒，还会发生爆炸的危险。些化学药品被晒，还会发生爆炸的危险。 2. 建筑对日照的要求建筑对日照的要求 建筑对日照的要求据建筑的不同使用性质而定建筑对日照的要求据建筑的不同使用性质而定: 需要争取日照的建筑：病房、幼儿活动室和农用需要争取日照的建筑：病房、幼儿活动室和农用日光室等，它们对日照各有特殊要求日光室等，它们对日照各有特殊要求; 需要避免日照的建筑有两类：一类是防止室内过需要避免日照的建筑有两类：一类是防止室内过热；另一类是避免眩光和防止化学作用的建筑，如热；另一类是避免眩光和防止化学作用的建筑，如展览室、阅览室、精密仪器车间，以及某些工厂，展览室、阅览室、精密仪器车间，以及
5、某些工厂，实验室，药品车间等。实验室，药品车间等。为满足建筑对日照的要求，在设计时应按照使用为满足建筑对日照的要求，在设计时应按照使用要求，结合当地气候条件、日照特点、地形及前后建要求，结合当地气候条件、日照特点、地形及前后建筑的遮挡条件、房间的自然通风要求以及节约用地等筑的遮挡条件、房间的自然通风要求以及节约用地等因素，综合考虑，正确地选择房屋间距、朝向、建筑因素，综合考虑，正确地选择房屋间距、朝向、建筑体型、窗口位置、遮阳处理等。体型、窗口位置、遮阳处理等。 二二.地球绕太阳运行的规律地球绕太阳运行的规律 建筑日照与地球相对太阳的运动即相对太阳的位置建筑日照与地球相对太阳的运动即相对太阳的
6、位置有关有关.地球的运动有公转及自转地球的运动有公转及自转.地球上不同的位置日地球上不同的位置日照的规律也有所不同照的规律也有所不同. 地球上任一点的位置用地理经度和地理纬度两个坐地球上任一点的位置用地理经度和地理纬度两个坐标值确定标值确定.1.地球上任一点位置的确定地球上任一点位置的确定纬线圈、纬线、纬度：纬线圈、纬线、纬度：经度圈、经线经度圈、经线(子午线子午线)、经度、经度：北纬北纬 南纬南纬 赤道赤道本初子午线本初子午线 东经东经 西经西经2. 2. 2. 2. 地球的四季变化与太阳赤纬角地球的四季变化与太阳赤纬角地球的四季变化与太阳赤纬角地球的四季变化与太阳赤纬角: : : :地球按
7、一定的轨道绕太阳运动地球按一定的轨道绕太阳运动公转，公转一周公转，公转一周的时间是一年。的时间是一年。地球公转轨道平面叫黄道面地球公转轨道平面叫黄道面。地球的地轴与黄道面成地球的地轴与黄道面成6633的交角。的交角。在公转的过程中，地轴的倾斜方向和黄道面的交角在公转的过程中，地轴的倾斜方向和黄道面的交角是固定不变的。是固定不变的。太阳光线直射地球的范围，在南北纬太阳光线直射地球的范围，在南北纬2327之间之间作周期性的变化，从而形成了春夏秋冬四季的更替。作周期性的变化，从而形成了春夏秋冬四季的更替。太阳赤纬角太阳赤纬角：太阳光线与地球赤道面所夹的角度。：太阳光线与地球赤道面所夹的角度。赤纬角从
8、赤道面算起，向北为正，向南为负。一年当赤纬角从赤道面算起，向北为正，向南为负。一年当中，不同的季节，赤纬角不同。主要季节的赤纬角可中，不同的季节，赤纬角不同。主要季节的赤纬角可以查表：以查表：三三.天球天球天球天球：地球绕太阳运行，相对来讲，我们在地球上：地球绕太阳运行，相对来讲，我们在地球上见到的却是太阳在天空中移动。为了确切地描述太阳见到的却是太阳在天空中移动。为了确切地描述太阳在天空中的位置，用相对运动的原理，假定地球不动，在天空中的位置，用相对运动的原理，假定地球不动，而太阳绕地球旋转，以地球为中心，以地球到太阳的而太阳绕地球旋转，以地球为中心，以地球到太阳的距离为距离为半径半径作一假
9、想球面，太阳在这一假想球面上绕作一假想球面，太阳在这一假想球面上绕地球旋转，这个假想的球体称为地球旋转，这个假想的球体称为天球天球。延长地轴与天球相交的两点成为天极，延长地轴与天球相交的两点成为天极，PN为北天为北天极，极，PS为南天极，为南天极，PNPS为天轴。为天轴。扩展地球赤道面与天球相交所成的圆扩展地球赤道面与天球相交所成的圆QQ成为天球成为天球赤道。赤道。黄赤角黄赤角= 2327赤道坐标系和地平坐标系赤道坐标系和地平坐标系太阳在天球上的位置每日每时都有变化，为了确定太阳在天球上的位置每日每时都有变化，为了确定其位置，常用其位置，常用赤道坐标系赤道坐标系和和地平坐标系地平坐标系共同表示
10、。共同表示。赤道坐标系赤道坐标系：是把地球上的经、纬度坐标系扩展：是把地球上的经、纬度坐标系扩展到天球，在天球上与赤道面平行的到天球，在天球上与赤道面平行的纬度圈纬度圈，在天球，在天球上叫上叫赤纬圈赤纬圈；在地球上通过南北极的；在地球上通过南北极的经度圈经度圈，在天，在天球上则称为球上则称为时圈时圈。以以赤纬和时角赤纬和时角描述太阳在天球上的位置描述太阳在天球上的位置.时角：是指太阳所在的时时角：是指太阳所在的时圈与通过圈与通过南点南点的时圈构成的的时圈构成的夹角，单位为度。自天球北夹角，单位为度。自天球北极看，顺时针方向为正，逆极看，顺时针方向为正，逆时针方向为负。时针方向为负。时角表示太阳
11、的方位，因为时角表示太阳的方位，因为太阳在天球上一天太阳在天球上一天24小时内旋小时内旋转转360，所以每小时为，所以每小时为15。假如已知太阳经南点后至观察假如已知太阳经南点后至观察时刻的位置所经历的时间时刻的位置所经历的时间t，乘，乘以以15，即得出在观察时刻太，即得出在观察时刻太阳所处位置时角阳所处位置时角的度数，的度数，=15t0注意：地球上某处的赤纬角随季节变化；时角随时注意：地球上某处的赤纬角随季节变化；时角随时间变化，间变化，12时时角为时时角为0，上午为正，下午为负。，上午为正，下午为负。地平坐标系地平坐标系：是以地平圈为基圈，：是以地平圈为基圈，用太阳高度用太阳高度角和方位角
12、来确定太阳在天球中的位置角和方位角来确定太阳在天球中的位置太阳高度角太阳高度角(hs)：是指太阳直射光线是指太阳直射光线与地平面间的夹角。与地平面间的夹角。太阳方位角太阳方位角(As)：是指：是指太阳直射光线在地平面太阳直射光线在地平面上的投影与地平面正南上的投影与地平面正南方向所夹的角。正南点方向所夹的角。正南点As=0，向西为正，向，向西为正，向东为负。东为负。根据地平坐标系里对高度角、方位角的定义可根据地平坐标系里对高度角、方位角的定义可以知道：以知道：在在日出、日落日出、日落时，任何一个地区，太阳的高度角时，任何一个地区，太阳的高度角hs=0；一天中的正午，即当地太阳时一天中的正午，即
13、当地太阳时12时时，太，太阳高度角最大，此时太阳位于正南，即太阳方位角阳高度角最大，此时太阳位于正南，即太阳方位角As=0在任何一天里，上、下午太阳的位置对称于中午，在任何一天里，上、下午太阳的位置对称于中午，例如下午例如下午1点对称于上午点对称于上午11点，二者太阳的高度角点，二者太阳的高度角和方位角的数值相同，只是方位角的符号相反。和方位角的数值相同，只是方位角的符号相反。需要指出的是，由于地理纬度的不同，从地平面需要指出的是，由于地理纬度的不同，从地平面观察到的太阳视轨迹也不一样，因此，太阳的准确观察到的太阳视轨迹也不一样，因此，太阳的准确位置应按太阳的高度角和方位角来确定。位置应按太阳
14、的高度角和方位角来确定。四、太阳高度角和方位角的确定：四、太阳高度角和方位角的确定： 确定确定 和和 的目的：为了进行日照时数、日照的目的：为了进行日照时数、日照面积、房屋朝向和间距以及房屋周围阴影区范围等面积、房屋朝向和间距以及房屋周围阴影区范围等问题设计。问题设计。 影响影响 和和 的三个因素：的三个因素： 赤纬赤纬 （表明季节或日期变化）（表明季节或日期变化） 时角时角 （表明时间变化）（表明时间变化） 地理纬度地理纬度 （表明观察点所在地方的差异）（表明观察点所在地方的差异） 太阳高度角和方位角太阳高度角和方位角：在日出、日落时在日出、日落时hs=0，所以其方位角和时角为，所以其方位角
15、和时角为下式：下式：如求正午时的太阳高度角，可按下式计算：如求正午时的太阳高度角，可按下式计算：春分、秋分正午太阳高度角：春分、秋分正午太阳高度角：冬至日，正午太阳高度角：冬至日，正午太阳高度角：四四.地方时和标准时地方时和标准时日照设计所用时间为当地太阳平均时日照设计所用时间为当地太阳平均时,它和日常钟它和日常钟表所指示的时间有一差值表所指示的时间有一差值,因此需要换算因此需要换算.平均太阳时平均太阳时:以太阳通过某地子午线时为正午点来计算当地以太阳通过某地子午线时为正午点来计算当地时间时间,不同的地方正午的时间不同不同的地方正午的时间不同.使用不方便使用不方便,因此因此经国际协议经国际协议
16、,使用国际标准时使用国际标准时.标准时标准时:以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准,叫叫“世界时世界时”。将整个地球按经度化为。将整个地球按经度化为24个时区个时区,每每个时区包含地理经度个时区包含地理经度15度度.以本初子午线东西各度为以本初子午线东西各度为零时区零时区,向东、西各分向东、西各分12个时区，每个时区按其中央个时区，每个时区按其中央子午线的平均太阳时为计时标准，称为该时区的标准子午线的平均太阳时为计时标准，称为该时区的标准时，相邻时区的时差为时，相邻时区的时差为1小时。小时。我国跨越我国跨越5个时区，从东到东。为了方便，个时区，从东到东。为了方便，统一使用东时区的时间为全国标准时，称为统一使用东时区的时间为全国标准时，称为“北北京时间京时间”。北京时间和世界时相差小时。北京时间和世界时相差小时。当地太阳时与标准时之间的近似计算公式：当地太阳时与标准时之间的近似计算公式：当地太阳时与标准时之间的近似计算公式：当地太阳时与标准时之间的近似计算公式：标准时标准时地方太阳时地方太阳时标准时所处的经度标准时所处的经度地方时所处的经度
