第6章 建筑日照

第6章建筑日照本章提綱：日照的作用及建筑對日照的要求可以采用什么方式來描述太陽的位置Φ，δ，Ω，hs，As日照間距的概念及計算日照棒影圖簡介1.6.1日照的基本原理1.6.1.1日照的作用建筑日照:

陽光直射到建筑地段、建筑物外圍護結(jié)構(gòu)表面和房間內(nèi)部的現(xiàn)象稱為建筑日照。建筑日照主要是研究太陽直射輻射對建筑物的作用和建筑物對日照的要求。日照的優(yōu)缺點：優(yōu)點（作用）：促進生物體新陳代謝；紫外線殺菌；取暖和干燥；建筑造型；節(jié)約采光用電。缺點：室內(nèi)過熱；眩光；褪色變質(zhì)。日照設計的任務：（1）按地理緯度、地形和環(huán)境條件，合理地確定城鄉(xiāng)規(guī)劃的道路網(wǎng)方位、道路寬度、居住區(qū)位置、居住區(qū)布置形式和建筑物的形體；（2）根據(jù)建筑物對日照的要求及相鄰建筑的遮擋情況，合理選擇和確定建筑物朝向和間距；（3）根據(jù)陽光通過采光口進入室內(nèi)的時間、面積和太陽輻射照度等的變化情況，確定采光口及建筑構(gòu)件的位置、形狀及大??；（4）正確設計遮陽構(gòu)件的形式、尺寸與構(gòu)造。1.6.1.2地球繞太陽運行的規(guī)律

陽光直射地球范圍與四季變化。夏至6、22赤道南回歸線北回歸線冬至12、22春分3、21秋分9、23地球繞太陽運行的規(guī)律

地理經(jīng)緯度Φ地理經(jīng)緯度與時間系統(tǒng)經(jīng)度線北極南極23?27?緯度線太陽直射地球范圍冬至夏至春秋分北極南極赤道面23o27′23o27′北回歸線南回歸線1.6.1.3太陽位置的確定太陽運動軌跡（天球）冬至夏至春秋分Z天頂Z′天底SNEW地平圈hAPN北天極PS南天極φA—太陽方位角h—太陽高度角φ—地理緯角（一）

赤道坐標系——太陽赤緯角與時角δ—太陽赤緯角PN北天極PS南天極天赤道δ?Ω—時角赤緯圈S（一）

赤道坐標系1、赤緯角δ赤緯角是太陽光線與赤道面的夾角，deg。（1）規(guī)定：太陽光線直射赤道時δ=0

從赤道面起，指向北極

δ>0

從赤道面起，指向南極

δ

<0（2）范圍：–23°27′~23°27′（3）赤緯角δ的值：一般季節(jié)可查表。特殊季節(jié)赤緯角δ的值：春、秋分，δ=0；

冬至日，δ=–23°27′；

夏至日，

δ=23°27′（一）赤道坐標系1.赤緯角δ2.時角Ω時角：是太陽所在的時圈與通過當?shù)卣戏较虻臅r圈構(gòu)成的夾角,deg。（1）規(guī)定:正午Ω=0;

從北天極向順時針方向(下午)Ω>0

從北天極向逆時針方向(上午)Ω<0

（2）時角Ω的計算:Ω=15?（Tm–12）式中Tm：當?shù)仄骄枙r,h。平均太陽時：是以太陽通過該地子午線為正午12h來計算一天的時間。（二）地平坐標系——太陽高度角與方位角h—太陽高度角Z天頂Z′天底SNEW地平圈hAA—太陽方位角（二）地平坐標系1.太陽高度角hs:太陽高度角是太陽光線與地平面的夾角，deg

。計算公式為：

sinhs

=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ

式中φ—當?shù)鼐暥龋琩eg；

日出、日沒時太陽高度角hs為0；正午時，太陽高度角最大。2.太陽方位角As：

太陽方位角是太陽光線在地平線上的投影線與地平面正南線所夾的角，；（1）規(guī)定：正南方向As=0

從正南方向順時針（下午）As>0

從正南方向逆時針（上午）As<0（2）太陽方位角As的計算：

sinφ?sinhs

–sinδ

cosAs=————————

cosφ?cos

hs

（三）日出、日沒的時間和方位角

1、日出、日沒的時角Ω（hs=0o）

sinhs

=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ

cosΩ=–tgφ·tgδ2、日出、日沒的時間TmΩTm=——+12153、日出、日沒太陽的方位角（hs=0o）

sinδsinφ?sinhs

–sinδ

cosAs=–——（

cosAs=————————）

cosφ

cosφ?cos

hs

（四）正午時太陽的高度角（As=0o、Ω=0o）

sinhs

=

cos（

φ-δ）

hs=90–（φ–δ）（φ>δ）

hs=90–（δ–φ）（φ<δ）12159-Ω+Ω1.6.1.4地方時與標準時地方平均太陽時是以太陽通過該地子午線為正午12h來計算一天的時間。地方標準時以該地區(qū)中央子午線的平均太陽時為計時標準來計算一天的時間。世界時以本初子午線的平均太陽時為世界時間的標準。

To=Tm+4（Lo

–Lm）+Ep式中To——標準時間（h：min）；Tm——地方平均太陽時（h：min）；

Lo——標準時間子午線的經(jīng)度（deg）；Lm——當?shù)貢r間子午線的經(jīng)度（deg）；4（Lo–Lm）——時差（min）24*60/360=4；Ep

——均時差（min）；To=Tm+4（Lo–Lm）(日照設計中，

Ep值較小一般忽略不計）問題：求福州、廣州、西安、新疆地區(qū)當?shù)仄骄枙r12h相當于北京時間多少？東經(jīng)180o本初子午線西經(jīng)180o北極南極東八時區(qū)北京時間東經(jīng)120o福州簡介福州是福建省省會，福州位于福建省東部閩江下游，東經(jīng)118°08’～120°31’，北緯25°15’～26°29’之間，背山依江面海，氣候宜人，地理環(huán)境優(yōu)越，有榕城、溫泉城之雅稱，還有“江南勝地”之美譽。它屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫在19度左右，最佳的旅游季節(jié)為每年的四至十一月。全市總面積為11968平方公里，2005年末總?cè)丝?66萬，居民以漢族為主，還有滿、苗、回等20多個少數(shù)民族。西安：109；新疆：87。1.6.2棒影日照圖的原理及應用1.6.2.1棒形圖的原理與繪制影的長度L和影的方位角As為：

L=H?ctg

hs

A's=As+180°

式中H——棒高，mAs——太陽的方位角，degSNWEhsHa′aAsLoA's1.6.2.2棒影圖的應用1、確定建筑物的陰影區(qū);2、確定室內(nèi)的日照區(qū);3、確定建筑物的日照時間;4、確定適宜的建筑間距和朝向;5、確定遮陽尺寸。1.6.3建筑的日照間距

1、建筑朝向為南——太陽方位線與建筑墻面法線重合

D=（H°–

h）ctghsSNH°hDhs2、建筑朝向為南——太陽方位線在建筑墻面法線左和右時

D=H°ctghscosASNSASASDHohsDS歷年逐年，特指整編氣象資料時，所采用的以往一段連續(xù)年份中的每一年累年多年，特指整編氣象資料時，所采用的以往一段連續(xù)年份(不少于3年)的累計設計計算用采暖期天數(shù)累年日平均溫度低于或等于5℃的天數(shù)。這一天數(shù)僅用于建筑熱工設計計算，故稱設計計算用采暖期天數(shù)。各地實際的采暖期天數(shù)，應按當?shù)匦姓蛑鞴懿块T的規(guī)定執(zhí)行。采暖期度日數(shù)室內(nèi)溫度18℃與采暖期室外平均溫度之間的溫差值乘以采暖期天數(shù)地方太陽時以太陽正對當?shù)刈游缇€的時刻為中午12時所推算出的時間外表面換熱阻外表面換熱系數(shù)的倒數(shù)建筑熱工名詞解釋太陽輻射照度以太陽為輻射源，在某一表面上形成的輻射照度

導熱系數(shù)在穩(wěn)態(tài)條件下，1m厚的物體，兩側(cè)表面溫差為1℃，1h內(nèi)通過1m2面積傳遞的熱量

比熱容1kg的物質(zhì)，溫度升高或降低1℃所需吸收或放出的熱量

密度1m3的物體所具有質(zhì)量

材料蓄熱系數(shù)當某一足夠厚度單一材料層一側(cè)受到諧波熱作用時，表面溫度將按同一周期波動，通過表面的熱流波幅與表面溫度波幅的比值。其值越大，材料的熱穩(wěn)定性越好

表面蓄熱系數(shù)在周期性熱作用下，物體表面溫度升高或降低1℃時，在1h內(nèi)，1m2表面積貯存或釋放的熱量

導溫系數(shù)材料的導熱系數(shù)與其比熱容和密度乘積的比值。表征物體在加熱或冷卻時各部分溫度趨于一致的能力。其值越大，溫度變化的速度越快。

圍護結(jié)構(gòu)建筑物及房間各面的圍擋物。它分透明和不透明兩部分：不透明的圍護結(jié)構(gòu)有墻、屋頂和樓板等；透明圍護結(jié)構(gòu)有窗戶、天窗和陽臺門等。按是否同室外空氣直接接觸，又可分外圍護結(jié)構(gòu)和內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)外圍護結(jié)構(gòu)同室外空氣直接接觸的圍護結(jié)構(gòu)，如外墻、屋頂、樓板、外門和外窗等內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)不同室外空氣直接接觸的圍護結(jié)構(gòu)，如隔墻、樓板、內(nèi)門和內(nèi)窗等熱阻表征圍護結(jié)構(gòu)本身或其中某層材料阻抗傳熱能力的物理量內(nèi)表面換熱系數(shù)圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度與室內(nèi)空氣溫度之差為1℃，1h內(nèi)通過1m2表面積傳遞的熱量內(nèi)表面換熱阻內(nèi)表面換熱系數(shù)的倒數(shù)外表面換熱系數(shù)圍護結(jié)構(gòu)外表面溫度與室外空氣溫度之差為1℃，1h內(nèi)通過1m2表面積傳遞的熱量總傳熱系數(shù)在穩(wěn)態(tài)條件下，圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫度為1℃，1h內(nèi)通過1m2面積傳遞的熱量總熱阻表征圍護結(jié)構(gòu)(包括兩側(cè)表面空氣邊界層)阻抗傳熱能力的物理量。為傳熱系數(shù)的倒數(shù)最小總熱阻特指設計計算中容許采用的圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻的下限值。規(guī)定最小傳熱阻的目的，是為了限制通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量過大，防止內(nèi)表面冷凝，以及限制內(nèi)表面與人體之間的輻射換熱量過大而使人體受涼經(jīng)濟傳熱阻圍護結(jié)構(gòu)單位面積的建造費用(初次投資的折舊費)與使用費用(由圍護結(jié)構(gòu)單位面積分攤的采暖運行費和設備折舊費)之和達到最小值時的傳熱阻熱惰性指標(D值)

表征圍護結(jié)構(gòu)對溫度波衰減快慢程度的無量綱指標。單一材料圍護結(jié)構(gòu)，D=RS；多層材料圍護結(jié)構(gòu)，D=ΣRS式中R為圍護結(jié)構(gòu)材料層的熱阻，S為相應材料層的蓄熱系數(shù)。D值越大，溫度波在其中衰減越快，圍護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性越好圍護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性在周期性熱作用下，圍護結(jié)構(gòu)本身抵抗溫度波動的能力。圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性是影響其熱穩(wěn)定性的主要因素房間的熱穩(wěn)定性在室內(nèi)外周期性熱作用，整個房間抵抗溫度波動的能力。房間的熱穩(wěn)定性主要取決于內(nèi)外圍護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性窗墻面積比窗戶洞口面積與房間立面單元面積(即房間層高與