建筑物理日照.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、日照的作用与建筑对日照的要求,1.概念,日照：物体表面被太阳光直接照射的现象,日照时数：表示太阳照射的时数,日照率：实际日照时数与同时间内的最大可照时数的百分比,同一纬度的最大可照时数是相同的,实际的日照时数有差异（因各地云量及其遮挡太阳时间不同）,有利,促进生物机体新陈代谢(,生物学反应,),杀菌,预防和治疗疾病(适度,紫外线作用,),良好的取暖和干燥作用(,红外辐射作用,),增强建筑物立体感(,阴影作用,),不利,易疲劳、,降低效率,室内过热(,导致能量消耗增加,),产生眩光(,损害视力,),物品损坏(,褪色、变质、爆炸,),危害人体健康、,致病（,过度紫外线作用,）,2.日照的作用,3.建筑对日照的要求,需争取日照的建筑,病房、幼儿活动室要求,中午前后,的阳光,农业用日光室要求,整天,的阳光,居住建筑要求,一定时间,的日照,需避免日照的建筑,要防止,室内过热,炎热地区的建筑,纺织冶炼车间等,展览室、绘图室、阅览室、精密仪器车间、化工厂、实验室、药品仓库等,要避免,眩光,和防止引起,化学反应,根据建筑的不同使用性质和当地气候情况而定,为什么呢?,城市居住区规划设计规范,日照标准,建筑气候,区划,、,、,、,VII,气候区,气候区,、,气候区,大城市,中小城市,大城市,中小城市,日照标准日,大寒日,冬至日,日照时数,(h),2,3,1,有效日照时间带,(h),8,16,9,15,日照时间计算起点,底层窗台面,幼儿园、中小学、病房、老年人居住建筑：冬至日,2h,二、地球绕太阳运行的规律,1.公转：地球按一定轨道绕太阳的运动，公转一周的时间为一年,2.黄道面：地球公转的轨道平面，地球自转轴与黄道面成66.5夹角,（一）概念,3.赤纬,：,太阳光线与地球赤道平面之间的夹角。从赤道平面算起，,向北为正，向南为负,，是表证不同季节的数值，全年在 23.5之间变化。一年中不同季节有不同的太阳赤纬。,主要季节的太阳赤纬角,值,季节,日期,赤纬,d,日期,季节,夏至,6月21日或22日,+2327,小满,5月21日左右,+2000,7月21日左右,大暑,立夏,5月6日左右,+1500,8月8日左右,立秋,谷雨,4月21日左右,+1100,8月21日左右,处暑,春分,3月21日或22日,0,9月22日或23日,秋分,雨水,2月21日左右,-1100,10月21日左右,霜降,立春,2月4日左右,-1500,11月7日左右,立冬,大寒,1月21日左右,-2000,11月21日左右,小雪,-2327,12月22或23日,冬至,4.纬度：地球表面某地的纬度是该点对赤道平面偏北或偏南的角位移。,赤道纬度为零，由赤道向两极各分90，北半球称北纬，南半球称南纬（无正负）,5.时角,：,通过地心,O,点与观察点,P,的连线,OP,在地球赤道平面上的投影与当地时间12点时日地中心连线在赤道平面上的投影之间的夹角。,地球自转一周为一天，不同的时间有不同的时角,=15t（,度）,t,太阳经正午后至观测时所经时间（午后正，午前负）,6.太阳高度角,h,s,：,太阳光线与地平面之间的夹角。日出、日落时太阳高度角为零，一天中正午时分即当地太阳时12时太阳高度角最大。,7.太阳方位角,A,s,：,太阳光线在地平面上的投射线偏离南向的角度。以正南点为零，顺时针方向的角度为正值，表示太阳位于下午的范围；反时针方向的角度为负值，表示太阳位于上午的范围,h,s,A,s,三、太阳高度角和方位角的确定,2.影响太阳高度角和方位角的因素,赤纬,：,表明季节（即日期）的变化,时角,h：,表明时间的变化,纬度：表明观察点所在的位置,1.目的：用于进行日照时数、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的设计。,3.计算式,：,求太阳高度角,求太阳方位角,求日出、日落的时角和方位角,中午的太阳高度角,【例6-1】求,北纬35,地区在,立夏,日,午后3点,的太阳高度角和方位角。,【解】,【例6-2】求,北纬35,地区在,夏至,日的,日出、日落,时刻和方位角。,【解】,日出时刻,日落时刻,日出时刻,日落时刻,-7时11分,7时11分,4时49分,19时11分,【例6-3】求,北纬238,和,北纬40夏至,日,中午,的太阳高度角。,【解】,北纬40地区,北纬238地区,四、地方时与标准时,日照设计所用时间均为地方时，日常钟表指示的时间为标准时,日照设计时需换算,1.概念：,地方时：即当地平均太阳时，是日照时间所用时间,平均太阳时：以太阳通过该地的子午线时为正午12点来计算一天的时间,世界时：本初子午线处的平均太阳时,标准时：各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间,我国从东5时区到东9时区横跨5个时区，标准时间为东经120（东8时区）的平均太阳时，称北京时间。,2.关系式：,本初子午线：穿过伦敦的格林威治天文台的子午线（经线），是经度的零度线，自零度线向东和向西各分180，称为东经和西经。,T,0,=T,m,4（L,0,L,m,）,式中,T,0,标准时间，,min；,T,m,地方平均太阳时，,min；,L,0,标准时间子午线的经度，,deg；,L,m,当地时间子午线所在处的经度，,deg；,4（L,0,L,m,）,时差，,min。,【例6-4】求,广州地区,地方平均太阳时,12点钟,相当于,北京,标准时几点几分。,【解】,即相当于北京标准时间12时27分。,容易混淆的问题：,1.赤纬,值,有,正负之分，从赤道平面算起，向北为正，向南为负。,2.纬度,无,正负之分，赤道为零，由赤道向两极各分90，北半球称北纬，南半球称南纬。,3.时角,h,有,正负之分，一天中正午即当地平均太阳时12时（地方时）为零，午前为负，午后为正。每小时的时角为15。,4.太阳高度角,无,正负之分，日出、日落时太阳高度角为零，一天中正午即当地平均太阳时12时（地方时）高度角最大。,5.太阳方位角,A,有,正负之分，观察点所在地平面的正南点为零，顺时针方向的角度为正值（下午时分），反时针方向的角度为负值（上午时分）。,6.正午或中午指当地平均太阳时12点（地方时），下午2时指标准时间。,2 棒影图的原理及其应用,一、棒影日照图基本,原理,及制作,不变时,与,H,成正比,2 棒影图的原理及其应用,棒影日照图表示的内容：,位于观察点之直棒在某一时刻的影长 及方位角,某时刻太阳高度角和方位角的计算：,2 棒影图的原理及其应用,棒影日照图的制作步骤：,计算某日各时刻的方位角和高度角,假定棒高,H=1cm，,求影长和影方位角,时间,项目,日出,7,8,9,10,11,12,日落,17,16,15,14,13,高度角,h,s,0,324,1524,268,354,4112,4327,方位角,A,s,4622,6238,5531,4617,346,1830,0,影长,19.67,3.63,2.03,1.42,1.14,1.06,影方位角,2 棒影图的原理及其应用,图上应注明纬度、季节日期、比例及指北方向等,2 棒影图的原理及其应用,二、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,1.建筑阴影区的确定,【例】北纬40地区，建筑高度20,m，,开口朝北，平屋顶，夏至日10点钟,2 棒影图的原理及其应用,2.室内日照区确定,【例】广州地区，正南朝向，窗台高1,m，,窗高1.5,m，,墙厚16,cm，,冬至日14点钟,2 棒影图的原理及其应用,(二)确定建筑物日照时间和遮阳尺寸,2 棒影图的原理及其应用,正南低层,P,点窗台高1,m，B,1,高9,m，B,2,高3,m，B,3,高6,m。,P,点实际受到日照时间,2 棒影图的原理及其应用,北纬40地区,冬至日,需日照时数正午前后3,h,前楼高15,m，,正南朝向,3,h,1.7,H,2.建筑朝向与间距的选择,2 棒影图的原理及其应用,3.遮阳尺寸的确定,朝南偏东10度,窗宽1.5,m，,窗高2,m，,墙厚0.18,m,秋分日,上午9点到下午1点遮阳,窗比例1：50,棒影图比例1：100,基地选择：向阳的平地或山坡,建筑前方避免固定遮挡,选择最佳朝向范围、日照间距,群体布局：错列排列、点状与条状结合、围合,2 棒影图的原理及其应用,Think,，在满足日照要求的基础上如何增加建筑密度？,屋顶设计,考虑有效日照时间段（,10,时至,14,时）,2 棒影图的原理及其应用,建筑外形设计,根据太阳高度角,最低,的时间（,12,月,21,日）确定建筑,北向,围合体的坡度,根据太阳高度角,最高,的时间（,6,月,21,日）确定建筑,南向,围合体的坡度,2 棒影图的原理及其应用,楼间距计算：,后栋建筑墙面法线与太阳方位的夹角，,=A-a,；,H,1,计算点（后栋建筑底层窗台）高度，,m,；,H,0,前栋建筑高度，,m,；,D,0,日照间距，,m,；,太阳高度角；,A,太阳方位角；,a,墙面方位角，,南偏西为正，偏东,为负。,2 棒影图的原理及其应用,高度角相同，方位角和时角符号相反,【,例,】,设上海平坦场地上有前后两栋高均为,18m,的正南建筑，要求大寒日底层在,正午前后得到,2,小时,满窗日照，窗台高度,1.2m,，求楼间距。,【解】,已知：,11,：,00-13,：,00,2 棒影图的原理及其应用,本章小结,了解,赤纬、时角、高度角和方位角,理解,棒影图的原理,掌握,高度角和方位角的计算、日照要求,热学计算综合练习,北京某办公建筑的外墙由外至内的做法是：,20mm,厚水泥砂浆；泡沫混凝土保温层；,240mm,厚砖墙；,20mm,厚白灰内粉刷层。,已知,R,i,=0.11m,2,k/W,，,R,e,=0.04 m,2,k/W,，,t,i,=16,，,t,e,=-14,，,n=1,，,t=6,。,求外墙的最小传热阻、泡沫混凝土保温层的厚度、传热系数、热流强度、内部温度、内外表面温度和外墙的总蒸汽渗透阻。,分析讨论,轻型结构和重型结构在维持房间稳定性和保温隔热性能方面各有何优点和缺点？如何协调两者之间的矛盾？请提出改善措施，可绘图说明。,热学综合练习,