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1、第第1.5章建筑日照与遮阳章建筑日照与遮阳第1页，共33页，编辑于2022年，星期日1.5-1 日照的基本原理日照的基本原理一、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 二、地球绕太阳运行的规律二、地球绕太阳运行的规律三、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四、地方时与标准时四、地方时与标准时第2页，共33页，编辑于2022年，星期日一、一、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：l日照日照：物体表面被太阳光直接照射的现象。：物体表面被太阳光直接照射的现象。l日照时数日照时数：太阳照射的时数。：太阳照射的时数。l日照率日照率：实际日照数与同
2、时间内：实际日照数与同时间内(如年、月、日如年、月、日)的最的最大可照射数的百分比。大可照射数的百分比。同一纬度的最大可照时数相同，但因各地云量及其遮同一纬度的最大可照时数相同，但因各地云量及其遮挡太阳时间的不同，实际日照时数有所差异。挡太阳时间的不同，实际日照时数有所差异。第3页，共33页，编辑于2022年，星期日1.1.日照的作用日照的作用:有利的一面：阳光照射，引起动植物各种光生物学反应，促有利的一面：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；紫外线预防和治疗一些疾病（如感冒、支进生物体新陈代谢；紫外线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），因此，建筑
3、争取适宜的日照，气管炎、扁桃腺炎和佝偻病等），因此，建筑争取适宜的日照，具有重大卫生意义；阳光中含大量红外线，冬季照射入室，产具有重大卫生意义；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；日照对生辐射热，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响，能增强建筑物的立体感，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觉不同。不同角度的阴影给人的艺术感觉不同。第4页，共33页，编辑于2022年，星期日 不利的一面：过量的日照，特别是南方炎热地区的夏季，不利的一面：过量的日照，特别是南方炎热地区
4、的夏季，易造成室内过热，对人体不利；阳光直射工作面上会产生易造成室内过热，对人体不利；阳光直射工作面上会产生眩光，损害视力，尤其在工业厂房中，工人会因室内过热眩光，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，降低工作效率；直射阳光对物品有褪色、与眩光而易疲劳，降低工作效率；直射阳光对物品有褪色、变质等损坏作用；有些化学药品被晒，还会发生爆炸的危变质等损坏作用；有些化学药品被晒，还会发生爆炸的危险。险。第5页，共33页，编辑于2022年，星期日2.2.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、幼儿活动室和农用日需要
5、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。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：一类是防止室内过热；另一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，如展览室、阅览室、精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，实验室，药品车间等。密仪器车间，以及某些工厂，实验室，药品车间等。第6页，共33页，编辑于2022年，星期日3.3.建筑日照设计的要求建筑日照设计的要求:应考虑日照时间、面积及其变化范围，以应考虑日照时间、面积及其变化范围，以保证必保证必需的日照或避免阳光过量射
6、入需的日照或避免阳光过量射入以防室内过热。以防室内过热。要相应地采取建筑措施，正确选择房屋的朝向、间要相应地采取建筑措施，正确选择房屋的朝向、间距和布局形式，做好窗口的遮阳处理，且综合考虑地区距和布局形式，做好窗口的遮阳处理，且综合考虑地区气候特点，房间的自然通风及节约用地等因素而防止片气候特点，房间的自然通风及节约用地等因素而防止片面性。面性。第7页，共33页，编辑于2022年，星期日二、地球绕太阳运行的规律：二、地球绕太阳运行的规律：1.1.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:四季的形成四季的形成：如图：如图12-112-1地球绕太阳一周的行程。地球绕太阳一周的行程。第8
7、页，共33页，编辑于2022年，星期日太阳赤纬角太阳赤纬角 ：太阳光线与地球赤道面太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角。所夹的圆心角。是表征不同季节的一个是表征不同季节的一个数值。从赤道面算起，向北数值。从赤道面算起，向北为正，向南为负。为正，向南为负。如图如图12-2 12-2 阳光直射阳光直射地球的范围。地球的范围。第9页，共33页，编辑于2022年，星期日 第10页，共33页，编辑于2022年，星期日 为说明地球面上任一观察点的位置，通常以该地铅垂线为说明地球面上任一观察点的位置，通常以该地铅垂线对赤道面的夹角对赤道面的夹角 表示，即该地的地理纬度。表示，即该地的地理纬度。3.3.位置和地理
8、纬度位置和地理纬度:2.2.时间和时角时间和时角:地球自转一周为一天，地球自转一周为一天，2424小时，不同的时间用不同的小时，不同的时间用不同的时角时角 表示。表示。地球自转一周为地球自转一周为 ，每小时时角就是，每小时时角就是 ，即，即 ，为时数。为时数。第11页，共33页，编辑于2022年，星期日如图如图 太阳光线与地平面间的夹角叫太阳光线与地平面间的夹角叫太阳高度角太阳高度角，用，用 表示；表示；太阳光线在地平面上的投影线与地平面正南线所夹的角太阳光线在地平面上的投影线与地平面正南线所夹的角 叫叫太阳方位角太阳方位角，用，用 表示；表示；4.4.太阳位置和太阳高度角、方位角太阳位置和太
9、阳高度角、方位角 :第12页，共33页，编辑于2022年，星期日三、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：l 确定确定 和和 的目的：为了进行日照时数、日照面积、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问题设计。房屋朝向和间距以及房屋周围阴影区范围等问题设计。l 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）第13页，共33页，编辑于2022年，星期日太阳高度角和方位角计算公式太阳
10、高度角和方位角计算公式l （1.5-1）l l (1.5-2)l 太阳高度角（太阳高度角（deg）l 太阳方位角（太阳方位角（deg）l 观察地点的地理纬度（观察地点的地理纬度（deg）l 赤纬（赤纬（deg）l 时角（时角（deg）第14页，共33页，编辑于2022年，星期日四、地方时与标准时：四、地方时与标准时：l地方时地方时：当地平均太阳时，日照设计所用的时间。：当地平均太阳时，日照设计所用的时间。l标准时标准时：各个国家按所处地理位置的某一范围，划定：各个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。所有地区的时间以某一中心子午线的时间为标准时。我国以
11、东经我国以东经 为依据作为北京时间的标准。为依据作为北京时间的标准。l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：标准时地方太阳时标准时所处的经度地方时所处的经度4 4的确定的确定：自转自转2424小时，地球经度小时，地球经度 ，每转，每转 为为 地方位置在中心经度线以西，每差地方位置在中心经度线以西，每差 减减 在以东时，每差在以东时，每差 加加 。第15页，共33页，编辑于2022年，星期日例题：例题：l教材教材P115 例例1.5-1,l教材教材P116 例例1.5-2，l教材教材P116 例例1.5-3第16页，共33页，编辑于2022年，星期日1.5-2
12、 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用一、棒影日照图的基本原理一、棒影日照图的基本原理二、棒影日照图的绘制步骤二、棒影日照图的绘制步骤三、用棒影日照图求解日照问题三、用棒影日照图求解日照问题第17页，共33页，编辑于2022年，星期日一、棒影日照图的基本原理一、棒影日照图的基本原理1.1.棒与影的关系：棒与影的关系：设在地面上立一任意高设在地面上立一任意高 的垂直棒。若已知某时刻太阳方位角和高的垂直棒。若已知某时刻太阳方位角和高度角，太阳照射棒的顶端度角，太阳照射棒的顶端 在地面上投影在地面上投影 ，则有棒影的长度，则有棒影的长度 如图如图12-412-4。第18页，共33页，编辑于202
13、2年，星期日2.2.棒影日照图：棒影日照图：利用棒与影的关系原理，可求一天的棒影变化范围。例利用棒与影的关系原理，可求一天的棒影变化范围。例如：已知春、秋分日的如：已知春、秋分日的 和和 ，可绘出其棒影轨迹图。，可绘出其棒影轨迹图。如图如图12-512-5。第19页，共33页，编辑于2022年，星期日棒影日照图表示两个内容：棒影日照图表示两个内容：位于观察点的直棒在某一时刻的影的长度位于观察点的直棒在某一时刻的影的长度 及方及方位角位角 。某一时刻太阳的高度角某一时刻太阳的高度角 及方位角及方位角 。据同一时。据同一时刻影的长度和方位角的数据，刻影的长度和方位角的数据，和和 由下式确定：由下式
14、确定：第20页，共33页，编辑于2022年，星期日二、棒影日照图的绘制步骤：二、棒影日照图的绘制步骤：以广州地区（北纬以广州地区（北纬 ）冬至日为例：）冬至日为例：由计算法或图解法求出广州冬至日各时刻的方位角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，据此求出影长及方位角。设棒高和高度角，据此求出影长及方位角。设棒高 ，其计算结果见表，其计算结果见表12-212-2。第21页，共33页，编辑于2022年，星期日 如图如图12-612-6。棒影日照图上注明纬度、季节日期、比例及指北方向等。棒影日照图上注明纬度、季节日期、比例及指北方向等。第22页，共33页，编辑于2022年，星期日第2
15、3页，共33页，编辑于2022年，星期日第24页，共33页，编辑于2022年，星期日三、用棒影日照图求解日照问题：三、用棒影日照图求解日照问题：（一）建筑物阴影区和日照区的确定（一）建筑物阴影区和日照区的确定（一）建筑物阴影区和日照区的确定（一）建筑物阴影区和日照区的确定：1 1。建筑物阴影区的确定：。建筑物阴影区的确定：例：求北纬例：求北纬 地区一幢地区一幢 高平面呈凹形，开口部分高平面呈凹形，开口部分朝北的平屋顶建筑物，夏至上午朝北的平屋顶建筑物，夏至上午1010点在周围地面上的阴点在周围地面上的阴影区。影区。第25页，共33页，编辑于2022年，星期日第26页，共33页，编辑于2022年
16、，星期日2 2 室内日照区的确定：室内日照区的确定：例：求广州冬至日例：求广州冬至日1414点，正南朝向的室内日照面点，正南朝向的室内日照面积，设窗台高积，设窗台高 ，窗高，窗高 ，墙厚，墙厚 。第27页，共33页，编辑于2022年，星期日第28页，共33页，编辑于2022年，星期日（二）确定建筑物的日照时间和遮阳尺寸（二）确定建筑物的日照时间和遮阳尺寸（二）确定建筑物的日照时间和遮阳尺寸（二）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，这类问题，不能直接利用原有的棒影图，而需改变指向，如图如图12-812-8。第29页，共33页，编辑于2022年，星期日
17、1 1。日照时间的计算：。日照时间的计算：例：求广州冬至日正南朝向底层房间窗口例：求广州冬至日正南朝向底层房间窗口 点的日照时间，窗台高点的日照时间，窗台高 ，房间外围房屋见，房间外围房屋见图。图。第30页，共33页，编辑于2022年，星期日第31页，共33页，编辑于2022年，星期日2 2。建筑朝向与间距的选择：。建筑朝向与间距的选择：例：设北纬例：设北纬 地区冬至日，在室内需要有地区冬至日，在室内需要有3 3小时（正午小时（正午前后）以上的日照时数，需依要求确定建筑物朝向与间前后）以上的日照时数，需依要求确定建筑物朝向与间距。距。北纬北纬4040地区冬至日正午时，太阳高度角为地区冬至日正午时，太阳高度角为第32页，共33页，编辑于2022年，星期日第33页，共33页，编辑于2022年，星期日