《第5章：建筑日照及遮阳》

1、第第 5 5 章章 建筑日照与遮阳建筑日照与遮阳 5.1 日照的基本原理日照的基本原理日照的作用 对人体生理健康的作用对人体生理健康的作用 阳光照射，引起动植物的各种光生物反应，因而促进生物体的新陈代谢。 紫外线能预防和治疗一定的疾病。 可再生的、清洁的能源，可用于建筑取暖可再生的、清洁的能源，可用于建筑取暖 阳光中含有大量的红外线，冬季照射入室，产生辐射热，提高室内温度 建筑艺术建筑艺术 建筑艺术是在光照条件下对体量巧妙、正确和卓越的处理5.1.1 建筑日照的作用和建筑对日照的要求建筑日照：阳光直接照射到建筑地段、建筑维护结构表面及其房间内部的现象，称为建筑日照。建筑对日照的要求地球的公转、

2、自转5.1.2 地球绕太阳运行的规律地球的公转 地球按一定的轨道绕太阳的运动，称为公转。 公转一周的时间为一年 (365日5小时48分46秒) 。 地球公转的轨道平面叫黄道面。 由于地轴是倾斜的，它与黄道面约成 66度33分的交角 。 太阳赤纬角 : 太阳光线与赤道平面的夹角。 夏至日夏至日 太阳赤纬角 =2327北半球昼长夜短（夏季），南半球昼短夜长北半球昼长夜短（夏季），南半球昼短夜长 北极圈永昼，南极圈长夜北极圈永昼，南极圈长夜 冬至日 太阳赤纬角 = 2327北半球昼短夜长（冬季），南半球昼长夜北半球昼短夜长（冬季），南半球昼长夜短。北极圈长夜，南极圈永昼短。北极圈长夜，南极圈永昼 春

3、分、秋分 太阳赤纬角 =0南北半球昼夜等长南北半球昼夜等长地球的公转 地球公转的日期 赤纬角 : 2327 2327 一年二十四节气的太阳赤纬角一年二十四节气的太阳赤纬角地球的自转 地球的自转是绕着通过它本身南极和北极的一根假想轴地轴，自西向东自转着。 从北极点上空看呈逆时针旋转，从南极点上空看呈顺时针旋转。 地球自转一周360，需要23时56分4秒（即一恒星日），我们习惯上称24小时，即一昼夜。 太阳时角规定:当地时间正午12时的时角为0，这时的时圈称为当地的子午圈，对应于上午的时角(12时以前)为负值，下午的时角为正值。 = 15(12)t 太阳方位角，太阳方位角，正南点为正南点为零零,向

4、西顺时针为正，向西顺时针为正，(太阳位于下午的范太阳位于下午的范围围)； 向东逆时针为向东逆时针为负，负，(太阳位于上午太阳位于上午的范围的范围)太阳位置的确定 太阳高度角hs: 太阳光线与地平面的夹角 太阳方位角As: 太阳光线在地平面上的投影线与地平面正南方 向的夹角5.1.3 太阳高度角hs和太阳方位角As的计算 一天中: 正午 As =0 , hs 最大 上午、下午 As , hs 对称分布hs 参数hs , As 位置 日期 时间ssin = sinsincoscoscoshssinsinsincos = coscossshAh太阳高度角和太阳方位角的计算1.正午时刻的太阳高度角（=

5、0）例如：太原 (=3752) 冬至日 = 2327 hs =90 3752 ( 2327 ) =2952 夏至日 = 2327 hs =90 3641 2327 =7646sinhs=sin sin+cos cos =cos () =cos ( )s = 90hssin = sinsincoscoscoshssinsinsincos = coscossshAh特殊时刻的hs和As的计算sinhs=sin sin+cos coscos = 0 2.日出、日没时间T 日出、日没: hs = 0 日出、日没 时角 : cos =tan tan 日出、日没 时间 T :12时0时 时间360 24小

6、时 15 1小时 1 4分ssin = sinsincoscoscoshssinsinsincos = coscossshAh1512T5.1.4 地方时与标准时地方太阳时地方太阳时 当地太阳时，即太阳在当地正南时为12时、地球自转一周又回到正南时为一天。 太阳时T 与位置有关: 经度相同的位置, 太阳时相同。地方时与标准时时区划分时区划分 按经度每15为一个时区, 共24个时区,每个时区以其中央子午线所在处的太阳时为标准时,每两个相邻时区的标准时相差1小时时区划分时区划分 0时区标准时: 英国伦敦格林威治时间 中国: 东5时区至东9时区 中国标准时=北京时间=东8时区标准时 地方时和标准时的

7、换算T0标准时间，时；分；标准时间，时；分；Tm地方平均太阳时，时；分；地方平均太阳时，时；分；L0标准时间子午圈所处的经度，度；标准时间子午圈所处的经度，度；Lm当地子午圈所处的经度，度；当地子午圈所处的经度，度；mmLLTT0045.2 建筑日照间距的计算建筑日照间距的计算5.2.1 建筑日照间距的确定建筑日照间距的确定 日照时间 以建筑物向阳房间在规定的日照标准日受到的日照时数为计算标准； 日照质量是指每小时室内墙面阳光照射累积的多少以及阳光中紫外线效用的高低。表5-2 住宅建筑日照标准住宅日照 标准在特定情况下还应符合下列规定： 1.老年人居住的建筑不应低于冬至日日照2小时标准 2.在

8、原设计建筑外增设任何设施不应使相邻住宅原有日照标准降低 3.旧区改建的项目内新建住宅日照标准可酌情降低，但不低于大寒日日照1小时的标准。住宅建筑日照标准 住宅建筑日照标准的特点 按不利原则规定 日照标准日: 冬至日, 大寒日 计算起点: 底层窗台面住宅建筑日照标准的特点 在经济、人口集中的I, II, III, IV, VII气候区,大城市的日照要求低于中小城市建筑日照标准 民用建筑设计通则 503522005规定建筑日照标准应符合下列要求： 每套住宅至少应有一个居住空间获得日照，该日照标准应符合现行国家标准城市居住区规划设计规范有关规定 宿舍半数以上的居室，应能获得同住宅居住空间相等的日照标

9、准 托儿所、幼儿园的主要生活用房，应能获得冬至日不小3h的日照标准； 老年人住宅、残疾人住宅的卧室、起居室，医院、疗养院半数以上的病房和疗养室，中小学半数以上的教室应能获得冬至日不小于2h的日照标准。5.2.2 建筑日照间距的计算方法建筑日照间距的计算方法 日照间距：前后两排房屋之间,为保证后排房屋在规定的时日获得所需日照量而保持的一定间隔距离。日照间距系数 日照间距系数主要是针对城市住宅而出现的参数，根据日照标准确定的日照间距D 与遮挡计算高度H 的比值称为日照间距系数。/LD H 日照间距系数随纬度变化，应由各地城市规划主管部门依照日照标准制定相应的日照间距系数。建筑日照间距计算见公式co

10、scoth0sHD D 建筑所需的日照间距H 0 前栋建筑的计算高度。前栋建筑总高度减去后栋建筑底层窗台高度。 后栋建筑底墙面法线和太阳方位角的夹角。sA建筑朝向为正南时（=0），计算见公式ssAHDcoscoth05.4 建筑遮阳建筑遮阳 建筑日期及时间的确定建筑日期及时间的确定遮阳构件的尺寸计算遮阳构件的尺寸计算 1.水平式遮阳：适合于北回归线以北地区的南向附近窗口，北回归线以南地区的南向窗口和北向窗口； 2.垂直式遮阳：适用于北向、东北向、西北向附近的窗口； 3.综合式遮阳：主要适用于东南向或西南向附近窗口； 4.挡板式遮阳：适用于东向、西向附近窗口。5.4.1 固定式外遮阳种类固定式外

11、遮阳种类 常见的可调式外遮阳装置主要有遮阳篷、百叶窗、室外卷帘等形式。 可调式外遮阳装置除了可遮挡阳光以免室内过热外，还可以起到防止眩光、调节风量以及遮挡视线的作用。5.4.2 可调式外遮阳可调式外遮阳 通过在玻璃中添加色剂或者改变玻璃 界面属性可制成不同的功能性玻璃。常见的功能玻璃主要有吸热玻璃、反射玻璃、低辐射玻璃等。5.4.3 玻璃遮阳遮阳 5.4.4 遮阳设施对室内环境的影响 1.对太阳辐射热的阻挡 2.对室内气温的影响 3.对室内采光的影响 4.对室内通风的影响 1.外遮阳系数SD：阳光直射时间里，透进有遮阳设施窗口的太阳辐射量与透进没有遮阳设施窗口的太阳辐射量的比值，称为外遮阳系数

12、。SD越小，防热效果越好。 2.窗口综合遮阳系数SW,为窗玻璃遮阳系数SC与窗口的外遮阳系数SD的乘积。SDSCSw 3.窗玻璃遮阳系数SC：为透过窗玻璃的太阳辐射量与透过3mm厚普通透明窗玻璃的太阳辐射量比值。 水平遮阳板的外遮阳系数：12PFbPFaSDhhh垂直遮阳板的外遮阳系数：12PFbPFaSDvvv遮阳板外挑系数：BAPF A遮阳板外挑长度；B遮阳板根部到窗对边的距离1.水平式遮阳5.4.1 遮阳构件的尺寸计算遮阳构件的尺寸计算水平遮阳板应当计算挑出长度L-和两翼的挑出长度D 任意朝向窗口的水平遮阳板挑出长度可按下式计算wssHL,coscothL- 水平遮阳板挑出长度H 水平遮

13、阳板下沿至窗台高度hs 太阳高度角s,w太阳方位角和墙面方位角之差。 任意朝向窗口的水平遮阳板跳出长度可按下式计算wssHD,sincothD 水平遮阳板两翼的挑出长度H 水平遮阳板下沿至窗台高度hs 太阳高度角s,w太阳方位角和墙面方位角之差。2.垂直遮阳垂直遮阳板应当计算挑出长度L 任意朝向窗口的垂直遮阳板挑出长度可按下式计算wsBL,cotL垂直遮阳板挑出长度B 两边垂直遮阳板间净距s,w太阳方位角和墙面方位角之差。3.综合遮阳综合遮阳板应当计算水平遮阳板L-和垂直遮阳板的挑出长度L 4.挡板遮阳挡板遮阳应当计算水平板挑出长度L-和挡板的高度挡板下沿至窗台高度可按下式计算L-水平遮阳板挑

14、出长度H0 挡板下沿至窗台高度 遮阳的板面组合与构造 遮阳板的安装位置 材料和颜色5.4.6 遮阳设施构造设计要点（自学）5.4 棒影日照图的原理与应用棒影日照图的原理与应用 棒影日照图的原理与绘制棒影日照图的原理与绘制 棒影日照图的应用棒影日照图的应用日照图表应用举例日照图表应用举例（了解）棒影日照图日晷又称“日规”，是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。棒影日照图 棒与影的关系： 设在地面上立一任意高 H 的垂直棒。若已知某时刻太阳方位角和高度角，太阳照射棒的顶端 a 在地面上投影a，则有棒影的长度 = tanshlh180ssAA棒影日照图 棒影日照图上注明纬度、季节日期、比例及指北

15、方向等。棒影日照图上注明纬度、季节日期、比例及指北方向等。棒影日照图棒影日照图棒影日照图的应用 建筑物阴影区的确定例：求北纬40度地区一幢20m高平面呈凹形，开口部分朝北的平屋顶建筑物，夏至上午10点在周围地面上的阴影区。棒影日照图的应用 确定建筑物的日照时间和遮阳尺寸 这类问题，不能直接利用原有的棒影图，而需改变指向，如图棒影日照图的应用 建筑朝向与间距的选择例：设北纬 40。地区冬至日，在室内需要有3小时（正午前后）以上的日照时数，需依要求确定建筑物朝向与间距。北纬40地区冬至日正午时，太阳高度角为3326)722340(90)(90000sh本章作业 P135 4-2 ；4-3 ；4-4 ；4-54-2 计算杭州（北纬3014）春分（秋分）正午太阳高度角；冬至日及夏至日正午太阳高度角及日出、日落