1、第六章第六章 建筑日照建筑日照2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用一、日照的作用與建筑對日照的要求一、日照的作用與建筑對日照的要求1.概念概念日照：物體表面被太陽光直接照射的現(xiàn)象日照：物體表面被太陽光直接照射的現(xiàn)象日照時數(shù)：表示太陽照射的時數(shù)日照時數(shù)：表示太陽照射的時數(shù)日照率：實際日照時數(shù)與同時間內(nèi)的最大可照時數(shù)的百日照率：實際日照時數(shù)與同時間內(nèi)的最大可照時數(shù)的百分比分比同一緯度的最大可照時數(shù)是相同的同一緯度的最大可照時數(shù)是相同的實際的日照時數(shù)有差異（因各地云量及其遮擋太陽實際的日照時數(shù)有差異（因各地云量及其遮擋太陽時間不同）時間不同）有利有利促進(jìn)生物機體新陳代謝促進(jìn)生物機體新陳代

2、謝(生物學(xué)反應(yīng)生物學(xué)反應(yīng))殺菌殺菌,預(yù)防和治療疾病預(yù)防和治療疾病(適度適度紫外線作用紫外線作用)良好的取暖和干燥作用良好的取暖和干燥作用(紅外輻射作用紅外輻射作用)增強建筑物立體感增強建筑物立體感(陰影作用陰影作用)不利不利易疲勞、易疲勞、降低效率降低效率室內(nèi)過熱室內(nèi)過熱(導(dǎo)致能量消耗增加導(dǎo)致能量消耗增加)產(chǎn)生眩光產(chǎn)生眩光(損害視力損害視力)物品損壞物品損壞(褪色、變質(zhì)、爆炸褪色、變質(zhì)、爆炸)危害人體健康、危害人體健康、致病（致病（過度紫外線作用過度紫外線作用）2.日照的作用日照的作用3.建筑對日照的要求建筑對日照的要求需爭取日需爭取日照的建筑照的建筑病房、幼兒活動室病房、幼兒活動室要求要求中

3、午前后中午前后的陽光的陽光農(nóng)業(yè)用日光室農(nóng)業(yè)用日光室要求要求整天整天的陽光的陽光居住建筑居住建筑要求要求一定時間一定時間的日照的日照需避免日需避免日照的建筑照的建筑要防止要防止室內(nèi)過熱室內(nèi)過熱炎熱地區(qū)的建筑炎熱地區(qū)的建筑紡織冶煉車間等紡織冶煉車間等展覽室、繪圖室、展覽室、繪圖室、閱覽室、精密儀器閱覽室、精密儀器車間、化工廠、實車間、化工廠、實驗室、藥品倉庫等驗室、藥品倉庫等要避免要避免眩光眩光和防和防止引起止引起化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)根據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)和當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r而定根據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)和當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r而定為什么呢為什么呢?4.建筑日照設(shè)計的目的建筑日照設(shè)計的目的 確定樓間距和朝向確定樓間距和朝

4、向確定建筑體形、位置和形式確定建筑體形、位置和形式房間平面布置房間平面布置確定進(jìn)深、窗戶構(gòu)造尺寸確定進(jìn)深、窗戶構(gòu)造尺寸確定道路寬度確定道路寬度確定遮陽構(gòu)件的形式、尺寸、確定遮陽構(gòu)件的形式、尺寸、構(gòu)造構(gòu)造住宅室內(nèi)的住宅室內(nèi)的日照標(biāo)準(zhǔn)日照標(biāo)準(zhǔn)決定住宅日照標(biāo)準(zhǔn)的主要因素：決定住宅日照標(biāo)準(zhǔn)的主要因素：n所處的地理緯度及氣候特征所處的地理緯度及氣候特征n所處城市的規(guī)模大小所處城市的規(guī)模大小日照質(zhì)量日照質(zhì)量日照時間的積累日照時間的積累每小時日照面積每小時日照面積日照時數(shù)日照時數(shù)日照質(zhì)量日照質(zhì)量城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范日照標(biāo)準(zhǔn)日照標(biāo)準(zhǔn)建筑氣候建筑氣候區(qū)劃區(qū)劃 、VII氣候區(qū)氣候區(qū) 氣候區(qū)

5、氣候區(qū) 、氣候區(qū)氣候區(qū) 大城市大城市 中小城市中小城市 大城市大城市 中小城市中小城市 日照標(biāo)準(zhǔn)日日照標(biāo)準(zhǔn)日 大寒日大寒日 冬至日冬至日日照時數(shù)日照時數(shù)(h) 2 3 1 有效日照時有效日照時間帶間帶(h) 816 915 日照時間計日照時間計算起點算起點 底層窗臺面底層窗臺面 幼兒園、中小學(xué)、病房、老年人居住建筑：冬至日幼兒園、中小學(xué)、病房、老年人居住建筑：冬至日 2h二、地球繞太陽運行的規(guī)律二、地球繞太陽運行的規(guī)律1.公轉(zhuǎn)：地球按一定軌道繞太陽的運動，公轉(zhuǎn)一周的時公轉(zhuǎn)：地球按一定軌道繞太陽的運動，公轉(zhuǎn)一周的時間為一年間為一年2.黃道面：地球公轉(zhuǎn)的軌道平面，地球自轉(zhuǎn)軸與黃道面黃道面：地球公轉(zhuǎn)

6、的軌道平面，地球自轉(zhuǎn)軸與黃道面成成66.5夾角夾角（一）概念（一）概念3.赤緯赤緯：太陽光線與地球赤道平面之間的夾角。從赤道太陽光線與地球赤道平面之間的夾角。從赤道平面算起，平面算起，向北為正，向南為負(fù)向北為正，向南為負(fù)，是表證不同季節(jié)的數(shù)，是表證不同季節(jié)的數(shù)值，全年在值，全年在 23.5之間變化。一年中不同季節(jié)有不同之間變化。一年中不同季節(jié)有不同的太陽赤緯。的太陽赤緯。主要季節(jié)的太陽赤緯角主要季節(jié)的太陽赤緯角值值季節(jié)季節(jié)日期日期赤緯赤緯d日期日期季節(jié)季節(jié)夏至夏至6月月21日或日或22日日+2327小滿小滿5月月21日左右日左右+20007月月21日左右日左右大暑大暑立夏立夏5月月6日左右日左

7、右+15008月月8日左右日左右立秋立秋谷雨谷雨4月月21日左右日左右+11008月月21日左右日左右處暑處暑春分春分3月月21日或日或22日日09月月22日或日或23日日秋分秋分雨水雨水2月月21日左右日左右-110010月月21日左右日左右霜降霜降立春立春2月月4日左右日左右-150011月月7日左右日左右立冬立冬大寒大寒1月月21日左右日左右-200011月月21日左右日左右小雪小雪-232712月月22或或23日日冬至冬至4.緯度：地球表面某地的緯度是該點對赤道平面偏北或緯度：地球表面某地的緯度是該點對赤道平面偏北或偏南的角位移。偏南的角位移。 赤道緯度為零，由赤道向兩極各分赤道緯度為

8、零，由赤道向兩極各分90，北半球稱，北半球稱北緯，南半球稱南緯（無正負(fù)）北緯，南半球稱南緯（無正負(fù)）5.時角時角：通過地心通過地心O點與觀察點點與觀察點P的連線的連線OP在地球赤道在地球赤道平面上的投影與當(dāng)?shù)貢r間平面上的投影與當(dāng)?shù)貢r間12點時日地中心連線在赤道平點時日地中心連線在赤道平面上的投影之間的夾角。面上的投影之間的夾角。地球自轉(zhuǎn)一周為一天，不同的時間有不同的時角地球自轉(zhuǎn)一周為一天，不同的時間有不同的時角 =15t（度）度）t太陽經(jīng)正午后至觀測時所經(jīng)時間（午后正，午前負(fù)）太陽經(jīng)正午后至觀測時所經(jīng)時間（午后正，午前負(fù)）6.太陽高度角太陽高度角hs：太陽光線與地平面之間的夾角。日出、日落時太

9、陽光線與地平面之間的夾角。日出、日落時太陽高度角為零，一天中正午時分即當(dāng)?shù)靥枙r太陽高度角為零，一天中正午時分即當(dāng)?shù)靥枙r12時太陽高度角時太陽高度角最大。最大。7.太陽方位角太陽方位角As ：太陽光線在地平面上的投射線偏離南向的角度。太陽光線在地平面上的投射線偏離南向的角度。以正南點為零，順時針方向的角度為正值，表示太陽位于下午的以正南點為零，順時針方向的角度為正值，表示太陽位于下午的范圍；反時針方向的角度為負(fù)值，表示太陽位于上午的范圍范圍；反時針方向的角度為負(fù)值，表示太陽位于上午的范圍hsAs三、太陽高度角和方位角的確定三、太陽高度角和方位角的確定2.影響太陽高度角和方位角的因素影響太陽高

10、度角和方位角的因素赤緯赤緯 ：表明季節(jié)（即日期）的變化表明季節(jié)（即日期）的變化時角時角h：表明時間的變化表明時間的變化緯度：表明觀察點所在的位置緯度：表明觀察點所在的位置1.目的：用于進(jìn)行日照時數(shù)、日照面積、房屋朝向和間目的：用于進(jìn)行日照時數(shù)、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等問題的設(shè)計。距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等問題的設(shè)計。3.計算式計算式：coscoscossinsinsinhs求太陽高度角求太陽高度角求太陽方位角求太陽方位角coscoshsinsinsinhcossssA求日出、日落的時角和方位角求日出、日落的時角和方位角tgtgcoscossincossA中午的太陽高度角

11、中午的太陽高度角 90sh 90sh【例【例6-1】求】求北緯北緯35地區(qū)在地區(qū)在立夏立夏日日午后午后3點點的太陽高度的太陽高度角和方位角。角和方位角。【解】【解】 35154531515t708. 045cos15cos35cos15sin35sincoscoscossinsinsinhs0445sh255. 035cos45cos15sin35sin45sincoscoshsinsinsinhcossssA1575sA【例【例6-2】求】求北緯北緯35地區(qū)在地區(qū)在夏至夏至日的日的日出、日落日出、日落時刻和時刻和方位角。方位角。【解】【解】 352723 0sh3 . 045.2335cos

12、tgtgtgtg4858. 035cos45.23sincossincossA45107日出時刻日出時刻日落時刻日落時刻4510704119sA日出時刻日出時刻04119sA日落時刻日落時刻-7時時11分分7時時11分分4時時49分分19時時11分分【例【例6-3】求】求 北緯北緯238和和北緯北緯40夏至夏至日日中午中午的太陽高的太陽高度角。度角。【解】【解】82327230 4027732723409090hs418982327239090sh北緯北緯40地區(qū)地區(qū)北緯北緯238地區(qū)地區(qū)四、地方時與標(biāo)準(zhǔn)時四、地方時與標(biāo)準(zhǔn)時日照設(shè)計所用時間均為地方時，日常鐘表指示的時間為日照設(shè)計所用時間均為地

13、方時，日常鐘表指示的時間為標(biāo)準(zhǔn)時標(biāo)準(zhǔn)時日照設(shè)計時需換算日照設(shè)計時需換算1.概念：概念：地方時：即當(dāng)?shù)仄骄枙r，是日照時間所用時間地方時：即當(dāng)?shù)仄骄枙r，是日照時間所用時間平均太陽時：以太陽通過該地的子午線時為正午平均太陽時：以太陽通過該地的子午線時為正午12點來計算一點來計算一天的時間天的時間 世界時：本初子午線處的平均太陽時世界時：本初子午線處的平均太陽時標(biāo)準(zhǔn)時：各國家按所處地理位置的某一范圍劃定所有地區(qū)的時標(biāo)準(zhǔn)時：各國家按所處地理位置的某一范圍劃定所有地區(qū)的時間以某一中心子午線的時間為標(biāo)準(zhǔn)時間間以某一中心子午線的時間為標(biāo)準(zhǔn)時間 我國從東我國從東5時區(qū)到東時區(qū)到東9時區(qū)橫跨時區(qū)橫跨5個時

14、區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)時間為東經(jīng)個時區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)時間為東經(jīng)120（東（東8時區(qū)）的平均太陽時，稱北京時間。時區(qū)）的平均太陽時，稱北京時間。2.關(guān)系式：關(guān)系式：本初子午線：穿過倫敦的格林威治天文臺的子午本初子午線：穿過倫敦的格林威治天文臺的子午線（經(jīng)線），是經(jīng)度的零度線，自零度線向東和向線（經(jīng)線），是經(jīng)度的零度線，自零度線向東和向西各分西各分180，稱為東經(jīng)和西經(jīng)。，稱為東經(jīng)和西經(jīng)。 T0=Tm4（L0Lm） 式中式中 T0標(biāo)準(zhǔn)時間，標(biāo)準(zhǔn)時間，min； Tm地方平均太陽時，地方平均太陽時，min； L0標(biāo)準(zhǔn)時間子午線的經(jīng)度，標(biāo)準(zhǔn)時間子午線的經(jīng)度，deg； Lm 當(dāng)?shù)貢r間子午線所在處的經(jīng)度，當(dāng)?shù)貢r間子午線所在處的經(jīng)

15、度，deg；4（L0Lm）時差，時差，min。【例【例6-4】求】求廣州地區(qū)廣州地區(qū)地方平均太陽時地方平均太陽時12點鐘點鐘相當(dāng)于相當(dāng)于北京北京標(biāo)準(zhǔn)時幾點幾分。標(biāo)準(zhǔn)時幾點幾分。【解】【解】19113mLhTm121200Lmin271219113120412400hhLLTTmm即相當(dāng)于北京標(biāo)準(zhǔn)時間即相當(dāng)于北京標(biāo)準(zhǔn)時間12時時27分。分。容易混淆的問題：容易混淆的問題：1.赤緯赤緯值值有有正負(fù)之分，從赤道平面算起，向北為正，向南為負(fù)。正負(fù)之分，從赤道平面算起，向北為正，向南為負(fù)。2.緯度緯度無無正負(fù)之分，赤道為零，由赤道向兩極各分正負(fù)之分，赤道為零，由赤道向兩極各分90，北半球，北半球稱北緯，

16、南半球稱南緯。稱北緯，南半球稱南緯。3.時角時角h有有正負(fù)之分，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄枙r正負(fù)之分，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄枙r12時（地方時）時（地方時）為零，午前為負(fù)，午后為正。每小時的時角為為零，午前為負(fù)，午后為正。每小時的時角為15。4.太陽高度角太陽高度角無無正負(fù)之分，日出、日落時太陽高度角為零，一天正負(fù)之分，日出、日落時太陽高度角為零，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄枙r中正午即當(dāng)?shù)仄骄枙r12時（地方時）高度角最大。時（地方時）高度角最大。5.太陽方位角太陽方位角A有有正負(fù)之分，觀察點所在地平面的正南點為零，順正負(fù)之分，觀察點所在地平面的正南點為零，順時針方向的角度為正值（下午時分），反時

17、針方向的角度為負(fù)值時針方向的角度為正值（下午時分），反時針方向的角度為負(fù)值（上午時分）。（上午時分）。6.正午或中午指當(dāng)?shù)仄骄枙r正午或中午指當(dāng)?shù)仄骄枙r12點（地方時），下午點（地方時），下午2時指標(biāo)準(zhǔn)時指標(biāo)準(zhǔn)時間。時間。2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用一、棒影日照圖基本一、棒影日照圖基本原理原理及制作及制作sctghHHsctgh不變時不變時H與與H成正比成正比2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影日照圖表示的內(nèi)容：棒影日照圖表示的內(nèi)容：位于觀察點之直棒在某一時刻的影長位于觀察點之直棒在某一時刻的影長 及方位角及方位角HsAHsA180ssAAHaoctg

18、hs/ 某時刻太陽高度角和方位角的計算：某時刻太陽高度角和方位角的計算：2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影日照圖的制作步驟：棒影日照圖的制作步驟：計算某日各時刻的方位角和高度角計算某日各時刻的方位角和高度角假定棒高假定棒高H=1cm，求影長和影方位角求影長和影方位角 時間時間項目項目日出日出789101112日落日落1716151413高度角高度角hs0324152426835441124327方位角方位角As 4622 6238 5531 4617 346 18300影長影長19.673.632.031.421.141.06影方位角影方位角180ssAAsctghHHHco

19、scoscossinsinsinhscoscoshsinsinsinhcossssA2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用圖上應(yīng)注明緯度、季節(jié)日期、比例及指北方向等圖上應(yīng)注明緯度、季節(jié)日期、比例及指北方向等2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用二、用棒影日二、用棒影日照圖求解日照照圖求解日照問題問題（一）建筑物（一）建筑物陰影區(qū)和日照陰影區(qū)和日照區(qū)的確定區(qū)的確定1.建筑陰影區(qū)的建筑陰影區(qū)的確定確定【例】北緯【例】北緯40地地區(qū)，建筑高度區(qū)，建筑高度20m，開口朝北，平屋頂，開口朝北，平屋頂，夏至日夏至日10點鐘點鐘2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用2.室內(nèi)日照

20、區(qū)確定室內(nèi)日照區(qū)確定【例】廣州地區(qū)，正南朝向，窗臺【例】廣州地區(qū)，正南朝向，窗臺高高1m，窗高窗高1.5m，墻厚墻厚16cm，冬至冬至日日14點鐘點鐘2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用(二二)確定建筑物日照時間和遮陽尺寸確定建筑物日照時間和遮陽尺寸2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用正南低正南低層層P點窗點窗臺高臺高1m，B1高高9m，B2高高3m，B3高高6m。P點實際受到日照時間點實際受到日照時間2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用北緯北緯40地區(qū)地區(qū)冬至日冬至日需日照時數(shù)正午需日照時數(shù)正午前后前后3h前樓高前樓高15m，正南正南朝向朝向3h1.7H2

21、.建筑朝向與間距的選擇建筑朝向與間距的選擇2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用3.遮陽尺寸的確定遮陽尺寸的確定朝南偏東朝南偏東10度度窗寬窗寬1.5m，窗高窗高2m，墻厚墻厚0.18m秋分日秋分日上午上午9點到下午點到下午1點遮陽點遮陽窗比例窗比例1：50棒影圖比例棒影圖比例1：100基地選擇：向陽的平地或山坡基地選擇：向陽的平地或山坡建筑前方避免固定遮擋建筑前方避免固定遮擋選擇最佳朝向范圍、日照間距選擇最佳朝向范圍、日照間距群體布局：錯列排列、點狀與條狀結(jié)合、圍合群體布局：錯列排列、點狀與條狀結(jié)合、圍合2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用Think，在滿足日照，在滿足

22、日照要求的基礎(chǔ)上如何要求的基礎(chǔ)上如何增加建筑密度？增加建筑密度？屋頂設(shè)計屋頂設(shè)計考慮有效日照時間段考慮有效日照時間段（10時至?xí)r至14時）時）2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用建筑外形設(shè)計建筑外形設(shè)計根據(jù)太陽高度角根據(jù)太陽高度角最低最低的時間（的時間（12月月21日）確日）確定建筑定建筑北向北向圍合體的坡度圍合體的坡度根據(jù)太陽高度角根據(jù)太陽高度角最高最高的時間（的時間（6月月21日）確定日）確定建筑建筑南向南向圍合體的坡度圍合體的坡度2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用樓間距計算：樓間距計算： 后棟建筑墻面法線與太陽方位的夾角，后棟建筑墻面法線與太陽方位的夾角，=A-a； H1計算點（后棟建筑底層窗臺）高度，計算點（后棟建筑底層窗臺）高度，m；H0前棟建筑高度，前棟建筑高度，m；D0日照間距，日照間距，m；太陽高度角；太陽高度角； A太陽方位角；太陽方位角； a墻面方位角，墻面方位角，南偏西為正，偏東南偏西為正，偏東為負(fù)。為負(fù)。coscot100）（HHD2 2 棒影圖的原理及其應(yīng)用棒影圖的原理及其應(yīng)用高度角相同，方位高度角相同，方位角和時角符號相反角和時角符號相反5996. 020cos15cos0131cos20sin0131sinsin）（）（【例例】