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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 building1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。日照的作用日照的作用:
2、: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 2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 : :太阳光线与地球赤道面所夹的圆太阳
3、光线与地球赤道面所夹的圆心角来表示心角来表示 . . 3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360360o 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, =15t, t t表示时数表示时数 .4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 hs 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
4、太阳方 位角位角。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的计算太阳高度角的计算6第一节第一节 日照的基本原理日照的基本原理7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8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射棒的顶端a a在在 地面地面
5、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=H=HctghHctghs 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)。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ctghctghs 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增加到增加到 2H2H，则影长亦增加到，则影长亦增加到2H2H
6、， 等等等等 见图见图6-3(b)6-3(b)。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)。 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) )冬至日为例来说明，冬至日为例来说明，其步骤如下其步骤如下: : 1 1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
7、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。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Hc
8、tghHctghs 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 2，3 3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。连接，即成棒影日照图。 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棒影日照图上应注明纬度
9、、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. 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用棒影日照图求解日照问题用棒影日照图求解日照问题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 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
10、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。 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
11、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. .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，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
12、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。则它。则它在这一时刻之影就应该落在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A A 处处 ( (建筑图比例为建筑图比例为1:5001:500，故棒高，故棒高4cm4cm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
13、。处外墙角的影。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。 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旋转旋转180180 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
14、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。如点上。如果将棒立于连线果将棒立于连线OOOO之上任一位置，则之上任一位置，则0 0点就受到遮点就受到遮挡，即挡，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以外时，以外时，棒端点棒端点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有日照。有日照。 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
15、围房屋见图6-6-9 9。 图中图中B B1 1幢房屋高幢房屋高9m9m，B B2 2高高3m3m，B B3 3高高6m6m。由于。由于减去减去1m1m窗台高，故窗台高，故B B1 1相对高相对高8m8m，B B2 2相对高相对高2m2m，B B3 3相对高相对高5m5m。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 B3 3平面图上的平面图上的 CDCD与轨迹相交
16、，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。 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建筑朝向与间距的选择建筑朝向与间距的选择建筑朝向与间距的选择建筑朝向与间距的选择图图6-106-10中前幢房屋中前幢房屋 ( (相对相对) )高度为高度为15m15m， 位于北纬位于北纬4040 地区，地区， 已知冬至日后幢房已知冬至日后幢房 屋所需日照时数为屋所需
17、日照时数为 正午前后正午前后3h3h，确定，确定 前后房屋的间距和前后房屋的间距和 朝向朝向. .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若两幢房屋朝向正南，如图中若两幢房屋朝向正南，如图中A(A(实践实践) )布置。假设布置。假设1 1个单位棒高代个单位棒高代表表10m10m，即，即H=10mH=10m，则前幢房屋相当于，则前幢房屋相当于1.51.5个单位棒高，因而讨论这个单位棒高，因而讨论这一问题时，必须利用棒影图中的一问题时，必须利用棒影图中的1.51.5个单位影长曲线。根据图个单位影长曲线。根据图6-86-8原理。为保证后幢房屋正午前后有原理。为保证后幢房屋正午前后有
18、3h3h日照，即从日照，即从1010点点3030分到分到1313点点3030分，前幢不得遮挡后幢，则前幢房屋北墙外皮，必须位于分，前幢不得遮挡后幢，则前幢房屋北墙外皮，必须位于1.51.5个个单位影长曲线与单位影长曲线与1010点点3030分、分、1313点点3030分两条射线分两条射线( (虚线虚线) )之二交点的联之二交点的联结线上。确定了北墙皮的位置以后，即可从图中结线上。确定了北墙皮的位置以后，即可从图中1212点钟时间线上点钟时间线上量出前后房屋之间距量出前后房屋之间距D D为为1.7H1.7H。由于北纬。由于北纬4040 地区冬至正午时，地区冬至正午时，单位影长等于单位棒高的单位影
19、长等于单位棒高的2 2倍，倍，故间距故间距 34m 34m 。故改用故改用B(B(虚线虚线) )的布置方法，即将朝向转到南偏东的布置方法，即将朝向转到南偏东1515 ，则虽间距未，则虽间距未变，而日照时间却可达变，而日照时间却可达4h4h以上以上。 23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24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25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分析说明日照分析说明: : 办公距住宅南墙办公距住宅南墙62m62m40m1.2=48m,40m1.2=48m,商场距住宅商场距住宅南墙南墙28m28m20m1.2=24m
20、,20m1.2=24m,所以办公与商场对住宅所以办公与商场对住宅的日照可不作日照分析的日照可不作日照分析. .旅馆对住宅的日照影响旅馆对住宅的日照影响: : 住宅住宅A A 13:00-15:00 13:00-15:00不受不受遮挡，所以住宅遮挡，所以住宅，日照时间大于小时日照时间大于小时. .26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作业作业: 场地场地 设计设计 比例比例 1:500,单位单位 m解题关键解题关键: :日照间距控制线日照间距控制线视线控制线视线控制线餐饮与旅馆用廊子相连餐饮与旅馆用廊子相连800800的开放绿地的开放绿地商场附近的非机动车停车场商场附近的非机
21、动车停车场2525个车位的停车场以及个车位的停车场以及4+44+4个车位的临时停车场个车位的临时停车场正确的标注正确的标注27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考点及评分标准考点及评分标准 考点及分数考点及分数考点及分数考点及分数 扣分点扣分点扣分点扣分点总总总总体体体体布布布布局局局局布局合理布局合理布局合理布局合理, ,功能分区合理功能分区合理功能分区合理功能分区合理, ,空间景观较空间景观较空间景观较空间景观较好好好好总体布局欠佳总体布局欠佳总体布局欠佳总体布局欠佳商场长向面向城市主干道商场长向面向城市主干道商场长向面向城市主干道商场长向面向城市主干道, ,有利景观有
22、利景观有利景观有利景观及营业及营业及营业及营业商场布局不合理商场布局不合理商场布局不合理商场布局不合理旅馆居中，南北朝向旅馆居中，南北朝向旅馆居中，南北朝向旅馆居中，南北朝向旅馆位置不好旅馆位置不好旅馆位置不好旅馆位置不好餐饮旅馆相连餐饮旅馆相连餐饮旅馆相连餐饮旅馆相连餐饮旅馆不相连餐饮旅馆不相连餐饮旅馆不相连餐饮旅馆不相连旅馆，办公前有较大广场，入口朝旅馆，办公前有较大广场，入口朝旅馆，办公前有较大广场，入口朝旅馆，办公前有较大广场，入口朝东，南东，南东，南东，南旅馆，办公前广场空间不旅馆，办公前广场空间不旅馆，办公前广场空间不旅馆，办公前广场空间不好好好好规规规规划划划划要要要要求求求求满
23、足规划后退红线以及视觉控制的满足规划后退红线以及视觉控制的满足规划后退红线以及视觉控制的满足规划后退红线以及视觉控制的要求要求要求要求东，西，南未退红线东，西，南未退红线东，西，南未退红线东，西，南未退红线mmnn北未退红线北未退红线北未退红线北未退红线mm未满足视觉控制线要求未满足视觉控制线要求未满足视觉控制线要求未满足视觉控制线要求28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 考点及分数考点及分数考点及分数考点及分数 扣分点扣分点扣分点扣分点道道道道路路路路道路贯通，便捷，合理，符合要求道路贯通，便捷，合理，符合要求道路贯通，便捷，合理，符合要求道路贯通，便捷，合理，符合要求
24、东侧入口多于一个或未设东侧入口多于一个或未设东侧入口多于一个或未设东侧入口多于一个或未设南侧入口多于个或少于个南侧入口多于个或少于个南侧入口多于个或少于个南侧入口多于个或少于个车辆出入口距干道交叉口少于车辆出入口距干道交叉口少于车辆出入口距干道交叉口少于车辆出入口距干道交叉口少于mm道路不合理，宽度不符合要求道路不合理，宽度不符合要求道路不合理，宽度不符合要求道路不合理，宽度不符合要求停停停停车车车车场场场场各种停车场设计位置合理，数量满足要求各种停车场设计位置合理，数量满足要求各种停车场设计位置合理，数量满足要求各种停车场设计位置合理，数量满足要求集中停车位置不好集中停车位置不好集中停车位置
25、不好集中停车位置不好临时停车数量不够临时停车数量不够临时停车数量不够临时停车数量不够nn集中停车车道，尺寸有误集中停车车道，尺寸有误集中停车车道，尺寸有误集中停车车道，尺寸有误集中停车车辆数不够集中停车车辆数不够集中停车车辆数不够集中停车车辆数不够 nn非机动车面积不够，停车位置不非机动车面积不够，停车位置不非机动车面积不够，停车位置不非机动车面积不够，停车位置不佳佳佳佳29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 考点及分数考点及分数考点及分数考点及分数 扣分点扣分点扣分点扣分点绿绿绿绿地地地地集中绿地位置正确，面积不少于集中绿地位置正确，面积不少于集中绿地位置正确，面积不少于
26、集中绿地位置正确，面积不少于开放绿地位置不好，面积不足开放绿地位置不好，面积不足开放绿地位置不好，面积不足开放绿地位置不好，面积不足日日日日照照照照管理用房靠近出入口管理用房靠近出入口管理用房靠近出入口管理用房靠近出入口漏画或未画分析线漏画或未画分析线漏画或未画分析线漏画或未画分析线住宅日照不符和要求住宅日照不符和要求住宅日照不符和要求住宅日照不符和要求未作日照分析说明未作日照分析说明未作日照分析说明未作日照分析说明消消消消防防防防间间间间距距距距检举应符合消防规范要求检举应符合消防规范要求检举应符合消防规范要求检举应符合消防规范要求高层间距小于高层间距小于高层间距小于高层间距小于mm商场与高层的间距小于商场与高层的间距小于商场与高层的间距小于商场与高层的间距小于mm 图图图图面面面面尺寸标注，建筑主入口，机动车出入口表尺寸标注，建筑主入口，机动车出入口表尺寸标注，建筑主入口，机动车出入口表尺寸标注，建筑主入口，机动车出入口表示示示示表示，标注不全表示，标注不全表示，标注不全表示，标注不全nn30
