建筑物理1.5.1

1、1.5.1 1.5.1 日照的基本原理王宇辉、李祝华、张凯一、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.概念概念日照：物体表面被太阳光直接照射的现象日照：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分比同一纬度的最大可照时数是相同的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）时间不同）有利有利促进生物机体新陈代谢促进生物机体新陈代谢(生物学反应生物学

2、反应)杀菌杀菌,预防和治疗疾病预防和治疗疾病(适度适度紫外线作用紫外线作用)良好的取暖和干燥作用良好的取暖和干燥作用(红外辐射作用红外辐射作用)增强建筑物立体感增强建筑物立体感(阴影作用阴影作用)不利不利易疲劳、易疲劳、降低效率降低效率室内过热室内过热(导致能量消耗增加导致能量消耗增加)产生眩光产生眩光(损害视力损害视力)物品损坏物品损坏(褪色、变质、爆炸褪色、变质、爆炸)危害人体健康、危害人体健康、致病（致病（过度紫外线作用过度紫外线作用）2.日照的作用日照的作用3.建筑对日照的要求建筑对日照的要求需争取日照的需争取日照的建筑建筑病房、幼儿活动室病房、幼儿活动室要求要求中午前后中午前后的阳光

3、的阳光农业用日光室农业用日光室要求要求整天整天的阳光的阳光居住建筑居住建筑要求要求一定时间一定时间的日照的日照需避免日照需避免日照的建筑的建筑要防止要防止室内过热室内过热炎热地区的建筑炎热地区的建筑纺织冶炼车间等纺织冶炼车间等展览室、绘图室、阅览室、展览室、绘图室、阅览室、精密仪器车间、化工厂、精密仪器车间、化工厂、实验室、药品仓库等实验室、药品仓库等要避免要避免眩光眩光和防止引起和防止引起化学反应化学反应根据建筑的不同使用性质和当地气候情况而定根据建筑的不同使用性质和当地气候情况而定4.建筑日照设计的目的建筑日照设计的目的 确定楼间距和朝向确定楼间距和朝向确定建筑体形、位置和形式确定建筑体形

4、、位置和形式房间平面布置房间平面布置确定进深、窗户构造尺寸确定进深、窗户构造尺寸确定道路宽度确定道路宽度确定遮阳构件的形式、尺寸、确定遮阳构件的形式、尺寸、构造构造二、地球绕太阳运行的规律二、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黄道面：地球公转的轨道平面，地球自转轴与黄道面成成66.5夹角夹角（一）概念（一）概念3.赤纬赤纬：太阳光线与地球赤道平面之间的夹角。从赤太阳光线与地球赤道平面之间的夹角。从赤道平面算起，道平面算起，向北为正，向南为负向北为正

5、，向南为负，是表证不同季节的，是表证不同季节的数值，全年在数值，全年在 23.5之间变化。一年中不同季节有不之间变化。一年中不同季节有不同的太阳赤纬。同的太阳赤纬。主要季节的太阳赤纬角主要季节的太阳赤纬角值值4.纬度：地球表面某地的纬度是该点对赤道平面偏北或纬度：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。偏南的角位移。 赤道纬度为零，由赤道向两极各分赤道纬度为零，由赤道向两极各分90，北半球称，北半球称北纬，南半球称南纬（无正负）北纬，南半球称南纬（无正负）5.时角时角：通过地心通过地心O点与观察点点与观察点P的连线的连线OP在地球赤道在地球赤道平面上的投影与当地时间平面上的投影与

6、当地时间12点时日地中心连线在赤道平点时日地中心连线在赤道平面上的投影之间的夹角。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地球自转一周为一天，不同的时间有不同的时角 =15t（度）度）t太阳经正午后至观测时所经时间（午后正，午前负）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天中正午时分即当地太阳时12时太阳高度角最大。时太阳高度角最大。7.太阳方位角太阳方位角As ：太阳光线在地平面上的投射线偏离南

7、向的角度。以正南点为零，顺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，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太阳位于上午的范围hsAs三、太阳高度角和方位角的确定三、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影响太阳高度角和方位角的因素赤纬赤纬 ：表明季节（即日期）的变化表明季节（即日期）的变化时角时角h：表明时间的变化表明时间的变化纬度：表明观察点所在的位置纬度：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、房屋朝向和间目的：

8、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。距以及房屋周围阴影区范围等问题的设计。3.计算式计算式：coscoscossinsinsinhs求太阳高度角求太阳高度角求太阳方位角求太阳方位角coscoshsinsinsinhcossssA求日出、日落的时角和方位角求日出、日落的时角和方位角tgtgcoscossincossA中午的太阳高度角中午的太阳高度角 90sh 90sh四、地方时与标准时四、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标准时日照设计时需换算日照设计时需换算1.概念：概念

9、：地方时：即当地平均太阳时，是日照时间所用时间地方时：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点来计算一天的时间 世界时：本初子午线处的平均太阳时世界时：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的时间为标准时间 我国从东我国从东5时区到东时区到东9时区横跨时区横跨5个时区，标准时间为东经个时区，标准时间为东经120（东（东8时区）的平均太时区）的平均太

10、阳时，称北京时间。阳时，称北京时间。2.关系式：关系式：本初子午线：穿过伦敦的格林威治天文台的子午本初子午线：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，自零度线向东和向线（经线），是经度的零度线，自零度线向东和向西各分西各分180，称为东经和西经。，称为东经和西经。 T0=Tm4（L0Lm） 式中式中 T0标准时间，标准时间，min； Tm地方平均太阳时，地方平均太阳时，min； L0标准时间子午线的经度，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，当地时间子午线所在处的经度，deg；4（L0Lm）时差，时差，min。容易混淆的问题：容易混淆的问题：1.赤

11、纬赤纬值值有有正负之分，从赤道平面算起，向北为正，向南为负。正负之分，从赤道平面算起，向北为正，向南为负。2.纬度纬度无无正负之分，赤道为零，由赤道向两极各分正负之分，赤道为零，由赤道向两极各分90，北半球称北纬，南半球称南纬。，北半球称北纬，南半球称南纬。3.时角时角h有有正负之分，一天中正午即当地平均太阳时正负之分，一天中正午即当地平均太阳时12时（地方时）为零，午前为负，时（地方时）为零，午前为负，午后为正。每小时的时角为午后为正。每小时的时角为15。4.太阳高度角太阳高度角无无正负之分，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时12时（地方时）高度角最大。时（地方时）高度角最大。5.太阳方位角太阳方位角A有