建筑物理1.5.1

1、1.5.1 1.5.1 日照的基本原理王宇輝、李祝華、張凱一、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）有利有利促進生物機體新陳代謝促進生物機體新陳代謝(生物學(xué)反應(yīng)生物學(xué)

2、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?。ㄖ虏。ㄟ^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照的需爭取日照的建筑建筑病房、幼兒活動室病房、幼兒活動室要求要求中午前后中午前后的陽光

3、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照需避免日照的建筑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、閱覽室、展覽室、繪圖室、閱覽室、精密儀器車間、化工廠、精密儀器車間、化工廠、實驗室、藥品倉庫等實驗室、藥品倉庫等要避免要避免眩光眩光和防止引起和防止引起化學(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向確定建筑體形、位置和形式確定建筑體形

4、、位置和形式房間平面布置房間平面布置確定進深、窗戶構(gòu)造尺寸確定進深、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)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。從赤太陽光線與地球赤道平面之間的夾角。從赤道平面算起，道平面算起，向北為正，向南為負向北為正

5、，向南為負，是表證不同季節(jié)的，是表證不同季節(jié)的數(shù)值，全年在數(shù)值，全年在 23.5之間變化。一年中不同季節(jié)有不之間變化。一年中不同季節(jié)有不同的太陽赤緯。同的太陽赤緯。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）北緯，南半球稱南緯（無正負）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

6、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）太陽經(jīng)正午后至觀測時所經(jīng)時間（午后正，午前負）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、日落時太陽高度角為零，一太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天中正午時分即當(dāng)?shù)靥枙r12時太陽高度角最大。時太陽高度角最大。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

7、向的角度。以正南點為零，順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范圍；反時針方向的角度為負值，表示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值，表示太陽位于上午的范圍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：用于進行日照時數(shù)、日照面積、房屋朝向和間目的：

8、用于進行日照時數(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中午的太陽高度角中午的太陽高度角 90sh 90sh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

9、：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點來計算一天的時間點來計算一天的時間 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)的時間以某一中心子午線標(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)）的平均太時區(qū)）的平均太

10、陽時，稱北京時間。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)度，deg；4（L0Lm）時差，時差，min。容易混淆的問題：容易混淆的問題：1.赤

11、緯赤緯值值有有正負之分，從赤道平面算起，向北為正，向南為負。正負之分，從赤道平面算起，向北為正，向南為負。2.緯度緯度無無正負之分，赤道為零，由赤道向兩極各分正負之分，赤道為零，由赤道向兩極各分90，北半球稱北緯，南半球稱南緯。，北半球稱北緯，南半球稱南緯。3.時角時角h有有正負之分，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄枙r正負之分，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄枙r12時（地方時）為零，午前為負，時（地方時）為零，午前為負，午后為正。每小時的時角為午后為正。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栒撝郑粘觥⑷章鋾r太陽高度角為零，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄枙r時12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