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(duì)日照的要求一、日照的作用與建筑對(duì)日照的要求1.概念概念日照：物體表面被太陽(yáng)光直接照射的現(xiàn)象日照：物體表面被太陽(yáng)光直接照射的現(xiàn)象日照時(shí)數(shù)：表示太陽(yáng)照射的時(shí)數(shù)日照時(shí)數(shù)：表示太陽(yáng)照射的時(shí)數(shù)日照率：實(shí)際日照時(shí)數(shù)與同時(shí)間內(nèi)的最大可照時(shí)數(shù)的百日照率：實(shí)際日照時(shí)數(shù)與同時(shí)間內(nèi)的最大可照時(shí)數(shù)的百分比分比同一緯度的最大可照時(shí)數(shù)是相同的同一緯度的最大可照時(shí)數(shù)是相同的實(shí)際的日照時(shí)數(shù)有差異（因各地云量及其遮擋太陽(yáng)實(shí)際的日照時(shí)數(shù)有差異（因各地云量及其遮擋太陽(yáng)時(shí)間不同）時(shí)間不同）有利有利促進(jìn)生物機(jī)體新陳代謝促進(jìn)生物機(jī)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(qiáng)建筑物立體感增強(qiáng)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(guò)熱室內(nèi)過(guò)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?。ㄟ^(guò)度紫外線作用過(guò)度紫外線作用）2.日照的作用日照的作用3.建筑對(duì)日照的要求建筑對(duì)日照的要求需爭(zhēng)取日照的需爭(zhēng)取日照的建筑建筑病房、幼兒活動(dòng)室病房、幼兒活動(dòng)室要求要求中午前后中午前后的陽(yáng)光

3、的陽(yáng)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(yáng)光的陽(yáng)光居住建筑居住建筑要求要求一定時(shí)間一定時(shí)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(guò)熱室內(nèi)過(guò)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(shí)驗(yàn)室、藥品倉(cāng)庫(kù)等實(shí)驗(yàn)室、藥品倉(cāng)庫(kù)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(jì)的目的建筑日照設(shè)計(jì)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(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(yáng)構(gòu)件的形式、尺寸、確定遮陽(yáng)構(gòu)件的形式、尺寸、構(gòu)造構(gòu)造二、地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律二、地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律1.公轉(zhuǎn)：地球按一定軌道繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)一周的時(shí)公轉(zhuǎn)：地球按一定軌道繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)一周的時(shí)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(yáng)光線與地球赤道平面之間的夾角。從赤太陽(yáng)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(fù)向北為正

5、，向南為負(fù)，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(yáng)赤緯。同的太陽(yáng)赤緯。主要季節(jié)的太陽(yáng)赤緯角主要季節(jié)的太陽(yáng)赤緯角值值4.緯度：地球表面某地的緯度是該點(diǎn)對(duì)赤道平面偏北或緯度：地球表面某地的緯度是該點(diǎn)對(duì)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(wú)正負(fù)）北緯，南半球稱南緯（無(wú)正負(fù)）5.時(shí)角時(shí)角：通過(guò)地心通過(guò)地心O點(diǎn)與觀察點(diǎn)點(diǎn)與觀察點(diǎn)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(shí)間平面上的投影與

6、當(dāng)?shù)貢r(shí)間12點(diǎn)時(shí)日地中心連線在赤道平點(diǎn)時(shí)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(shí)間有不同的時(shí)角地球自轉(zhuǎn)一周為一天，不同的時(shí)間有不同的時(shí)角 =15t（度）度）t太陽(yáng)經(jīng)正午后至觀測(cè)時(shí)所經(jīng)時(shí)間（午后正，午前負(fù)）太陽(yáng)經(jīng)正午后至觀測(cè)時(shí)所經(jīng)時(shí)間（午后正，午前負(fù)）6.太陽(yáng)高度角太陽(yáng)高度角hs：太陽(yáng)光線與地平面之間的夾角。日出、日落時(shí)太陽(yáng)高度角為零，一太陽(yáng)光線與地平面之間的夾角。日出、日落時(shí)太陽(yáng)高度角為零，一天中正午時(shí)分即當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)天中正午時(shí)分即當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)12時(shí)太陽(yáng)高度角最大。時(shí)太陽(yáng)高度角最大。7.太陽(yáng)方位角太陽(yáng)方位角As ：太陽(yáng)光線在地平面上的投射線偏離南

7、向的角度。以正南點(diǎn)為零，順太陽(yáng)光線在地平面上的投射線偏離南向的角度。以正南點(diǎn)為零，順時(shí)針?lè)较虻慕嵌葹檎?，表示太?yáng)位于下午的范圍；反時(shí)針?lè)较虻慕嵌葹樨?fù)值，表示時(shí)針?lè)较虻慕嵌葹檎担硎咎?yáng)位于下午的范圍；反時(shí)針?lè)较虻慕嵌葹樨?fù)值，表示太陽(yáng)位于上午的范圍太陽(yáng)位于上午的范圍hsAs三、太陽(yáng)高度角和方位角的確定三、太陽(yáng)高度角和方位角的確定2.影響太陽(yáng)高度角和方位角的因素影響太陽(yáng)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(shí)角時(shí)角h：表明時(shí)間的變化表明時(shí)間的變化緯度：表明觀察點(diǎn)所在的位置緯度：表明觀察點(diǎn)所在的位置1.目的：用于進(jìn)行日照時(shí)數(shù)、日照面積、房屋朝向和間目的：

8、用于進(jìn)行日照時(shí)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(wèn)題的設(shè)計(jì)。距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等問(wèn)題的設(shè)計(jì)。3.計(jì)算式計(jì)算式：coscoscossinsinsinhs求太陽(yáng)高度角求太陽(yáng)高度角求太陽(yáng)方位角求太陽(yáng)方位角coscoshsinsinsinhcossssA求日出、日落的時(shí)角和方位角求日出、日落的時(shí)角和方位角tgtgcoscossincossA中午的太陽(yáng)高度角中午的太陽(yáng)高度角 90sh 90sh四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)日照設(shè)計(jì)所用時(shí)間均為地方時(shí)，日常鐘表指示的時(shí)間為日照設(shè)計(jì)所用時(shí)間均為地方時(shí)，日常鐘表指示的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)日照設(shè)計(jì)時(shí)需換算日照設(shè)計(jì)時(shí)需換算1.概念：概念

9、：地方時(shí)：即當(dāng)?shù)仄骄?yáng)時(shí)，是日照時(shí)間所用時(shí)間地方時(shí)：即當(dāng)?shù)仄骄?yáng)時(shí)，是日照時(shí)間所用時(shí)間平均太陽(yáng)時(shí)：以太陽(yáng)通過(guò)該地的子午線時(shí)為正午平均太陽(yáng)時(shí)：以太陽(yáng)通過(guò)該地的子午線時(shí)為正午12點(diǎn)來(lái)計(jì)算一天的時(shí)間點(diǎn)來(lái)計(jì)算一天的時(shí)間 世界時(shí)：本初子午線處的平均太陽(yáng)時(shí)世界時(shí)：本初子午線處的平均太陽(yáng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：各國(guó)家按所處地理位置的某一范圍劃定所有地區(qū)的時(shí)間以某一中心子午線標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：各國(guó)家按所處地理位置的某一范圍劃定所有地區(qū)的時(shí)間以某一中心子午線的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 我國(guó)從東我國(guó)從東5時(shí)區(qū)到東時(shí)區(qū)到東9時(shí)區(qū)橫跨時(shí)區(qū)橫跨5個(gè)時(shí)區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為東經(jīng)個(gè)時(shí)區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為東經(jīng)120（東（東8時(shí)區(qū)）的平均太時(shí)區(qū)）的平均太

10、陽(yáng)時(shí)，稱北京時(shí)間。陽(yáng)時(shí)，稱北京時(shí)間。2.關(guān)系式：關(guān)系式：本初子午線：穿過(guò)倫敦的格林威治天文臺(tái)的子午本初子午線：穿過(guò)倫敦的格林威治天文臺(tái)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(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，min； Tm地方平均太陽(yáng)時(shí)，地方平均太陽(yáng)時(shí)，min； L0標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午線的經(jīng)度，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午線的經(jīng)度，deg； Lm 當(dāng)?shù)貢r(shí)間子午線所在處的經(jīng)度，當(dāng)?shù)貢r(shí)間子午線所在處的經(jīng)度，deg；4（L0Lm）時(shí)差，時(shí)差，min。容易混淆的問(wèn)題：容易混淆的問(wèn)題：1.赤

11、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(wú)無(wú)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，北半球稱北緯，南半球稱南緯。，北半球稱北緯，南半球稱南緯。3.時(shí)角時(shí)角h有有正負(fù)之分，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄?yáng)時(shí)正負(fù)之分，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄?yáng)時(shí)12時(shí)（地方時(shí)）為零，午前為負(fù)，時(shí)（地方時(shí)）為零，午前為負(fù)，午后為正。每小時(shí)的時(shí)角為午后為正。每小時(shí)的時(shí)角為15。4.太陽(yáng)高度角太陽(yáng)高度角無(wú)無(wú)正負(fù)之分，日出、日落時(shí)太陽(yáng)高度角為零，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄?yáng)正負(fù)之分，日出、日落時(shí)太陽(yáng)高度角為零，一天中正午即當(dāng)?shù)仄骄?yáng)時(shí)時(shí)12時(shí)（地方時(shí)）高度角最大。時(shí)（地方時(shí)）高度角最大。5.太陽(yáng)方位角太陽(yáng)方位角A有