日照与遮阳ppt课件

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1、建筑日照与遮阳n寒冷地区的建筑一般都需要争取较好的日照；n温和地区的多数建筑，也需要至少在冬季正午前后有一定的日照时间；这时的阳光含有较多紫外线，有利于消灭细菌和预防一些疾病，使室内保持良好的卫生环境。n日照还可使房间在冬季获得较多的太阳辐射效，提高室内温度。n据研究表明,冬季的日照会对多数人产生良好的心理作用。2023/9/11董语制造n在有些情况下，建筑需要避免日照。防止室内过热 避免眩光或暴晒 n为满足建筑对日照的需求，应在设计时按照使用要求，综合考虑地区气候条件、日照特点、当地地形及前后建筑的遮挡条件、房间的自然通风要求，以及节约用地等因素，从而采取相应的措施，正确地选择房屋朝向、间距

2、、建筑体型、窗口位置、遮阳处理等。2023/9/12董语制造太阳的运行规律与特点n太阳在天空中的位置是因时、因地时刻都在变化着，而建筑物的状况也是多种多样的，要在设计之初预知日照情况，便需掌握太阳相对运动的规律原理，在此基础上学会运用必要的图表或作简单计算。2023/9/13董语制造第一节 地球绕日运动的规律n 经度和纬度伦敦格林威治天文台伦敦格林威治天文台伦敦格林威治天文台伦敦格林威治天文台经线或子午线经线或子午线经线或子午线经线或子午线纬线纬线纬线纬线东经东经西经西经北纬北纬南纬南纬18090002023/9/14董语制造0 0+23 27-23 27 第一节 地球绕日运动的规律n 太阳的

3、位置与日照的关系q 赤纬：太阳光线与地球赤道平面之间的夹角赤纬赤纬赤纬赤纬d d北回归线北回归线北回归线北回归线南回归线南回归线南回归线南回归线2023/9/15董语制造南北回归线北极圈北极圈66 33 北回归线北回归线 23 27 2023/9/16董语制造赤纬和太阳高度角有什么区别？时角和太阳方位角有什么区别？太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳方位角太阳方位角太阳方位角太阳方位角sin =cos cos h cos +sin sin sin A=cos sin h/cos 2023/9/17董语制造第二节 太阳辐射可见光可见光可见光可见光紫外线紫外线紫外线紫外线近红外线近红外线近

4、红外线近红外线长波长波长波长波红外线红外线红外线红外线2023/9/18董语制造太阳总辐射能量比例n 太阳常数1353W/m2：大气层外的辐射强度n 进入大气层后被反射和吸收，光谱成分有所改变，辐射强度有所改变。太阳高度角是重要影响因素。2023/9/19董语制造大气层对太阳辐射的吸收 n 超短波q X射线和其它一些超短波射线在通过电离层时，被O2、N2及其它大气成分强烈吸收 n 短波q 受到天空中的各种气体分子、尘埃、微小水珠等质点的散射，使得天空呈现蓝色 q 紫外线被大气中的臭氧所吸收 n 长波q被CO2和水蒸气等温室气体所吸收 n 剩下的q 可见光近红外线2023/9/110董语制造落到

5、地球上的太阳辐射能量n 由三部分组成q 直射辐射：为可见光和近红外线q 散射辐射：被大气中的水蒸汽和云层散射，为可见光和近红外线q 大气长波辐射：大气（水蒸汽和CO2）吸收后再向地面辐射，为长波辐射。在日间比例很小，可以忽略。n 所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分2023/9/111董语制造太阳辐射能的去向2023/9/112董语制造太阳辐射能与太阳高度角I02023/9/113董语制造太阳日总辐射照度与朝向n地点：北纬402023/9/114董语制造关于太阳高度角n 太阳高度角与太阳通过的路径长度密切相关，从而影响日射强度。太阳高度角低则日射强度小n 冬季太阳高度角低，夏季太阳高度角高n

6、清晨和傍晚太阳高度角低，中午太阳高度角高n 高纬度地区太阳高度角低，低纬度地区太阳高度角高2023/9/115董语制造太阳高度角冬夏不同2023/9/116董语制造大气透明度n 定义：I1/I0=P=exp(-kL)，P1 最透明n 变化范围：0.650.75，在一个月份的晴天中可近似认为是常数n 我国将大气透明度作了6个等级的分区，1级最透明 东京晴天的大东京晴天的大东京晴天的大东京晴天的大气透明度逐月值气透明度逐月值气透明度逐月值气透明度逐月值大气层消光系数大气层消光系数大气层消光系数大气层消光系数2023/9/117董语制造我国的大气透明度分区6 65 54 44 43 33 32 22

7、023/9/118董语制造高度角、方位角n人在地平面观测太阳位置，需用地平坐标，即以高度角和方位角表示太阳位置。n太阳光线与地平面夹角（h）称太阳高度角。n太阳光线在地平面上的投影线与地平面正南方向所夹的角（A）称为太阳方位角。2023/9/119董语制造高度角、方位角n任何一个地区，在日出、日落时，太阳高度角为零；n一天中在正午，即当地太阳时为12点的时候，高度角最大，在北半球此时的太阳位于正南。n太阳方位角以正南为0，顺时针方向的角度为正值，表示太阳位于下午的范围；逆时针方向的角度为负值，表示太阳位于上午的范围。2023/9/120董语制造高度角、方位角n在任何一天里，上、下午太阳的位置对

8、称于中午，例如下午1点对称于上午11点，二者太阳的太阳高度角和方位角的数值相同，只是方位角的符号相反。n影响太阳高度角和方位角的因素有3，即：赤纬（表明日期的变化）、时角（表明时间的变化）和地理纬度（表明测点所在位置的差异）。2023/9/121董语制造真太阳时n在计算太阳高度角和方位角的公式中，时角（t）所用的时间为观测点的当地太阳时，或称“真太阳时”，即太阳在当地正南时为12点、地球自转一周又回到正南时为一天。2023/9/122董语制造时角n是按照地球自转一周（24小时）相当于太阳在天球图上绕天轴一周即360的原理，不同的时角可表示在一天里不同时间的太阳位置，以其所在时圈的角度表示，即1

9、小时相当于时角15。并规定以太阳在观测点正南向，即当地时间正午12时的时角为0，这时的时圈称为当地的子午圈；对应于上午的时角（12时以前）为负值，下午的时角为正值。n时角的计算公式为：t=15(h-12)q t时角，度；h时间（小时），按当地太阳时计算。2023/9/123董语制造地方平均太阳时n但地球自转速度并不完全均匀，为计算方便，按一天为24小时计算称“地方平均太阳时”。真太阳时与平均太阳时之间的差称为均时差（Ep）。Ep的变化范围约在14分到16分之间。2023/9/124董语制造经线n各地区所采用的标准时间是各国按所处地理经度位置以某一中心子午线的时间为标准时。我国标准时是以东经12

10、0作为北京时间的标准。国际上在1884年经过各国协议，以穿过英国伦敦格林尼治（Greenwich）天文台的经线为本初经线，是经度的零度线，由此向东和向西各分为180，称为东经和西经。2023/9/125董语制造有关日照的规范与标准n日照间距为了得到充分的日照，南北方向相邻的楼间距不得低于一定限值 适用于南北行列式排列的板式建筑 北京北京 39 57 冬至日冬至日2023/9/126董语制造日照间距n建筑物必需的日照间距，常以在冬至日（12月22日）或大寒日（l月22日）保证室内在正午前后有不少于1小时或2小时的日照时间来确定的。n在小区规划中，如果已知前后两栋建筑的朝向及其外形尺寸，以及建筑所

11、在的地理纬度，则可用计算法按照当地所规定日期各小时的太阳高度角和方位角，计算出为保证规定的日照时间所需间距。繁杂的计算工作可用计算机代替。2023/9/127董语制造城市居住区规划设计规范规定建筑气候区划、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)816 915 日照时间计算起点 底层窗台面 2023/9/128董语制造城市居住区规划设计规范规定主要城市不同日照标准的间距系数主要城市不同日照标准的间距系数 2023/9/129董语制造n在住宅小区的布局中，满足日照间距的要求常与提高建筑密度、节约用地

12、存在一定矛盾。在设计中如掌握日照规律，便可采取一些灵活的手法，既满足建筑的日照要求，又提高建筑的密度。2023/9/130董语制造日照间距n首先，可适当调整建筑朝向，从朝向正南北改为朝向南偏东或偏西30的范围内，使日照时间偏于上午或偏于下午。n据研究结果，朝向在南偏东西15范围内对建筑冬季日照辐射得热影响很小。朝向在南偏东西1530，建筑仍能获得较好的日辐射热。但如偏转角度超过30，则不利于日照需要。2023/9/131董语制造日照间距n其次，调节建筑布局和外形，也可在满足日照要求的基础上增加建筑密度的效果。n北侧错台式 正南向行列式布置改为错排行列式或交叉错排行列式布置，利用上下午的斜向日照

13、。2023/9/132董语制造建筑遮阳及遮阳构件尺寸2023/9/133董语制造设置条件n在炎热地区的夏季，日辐射强度大，气温也高，人们在室内会感到闷热不舒适。n因此，目前一般建筑以气温29C、日辐射强度280Wm2左右作为必需设遮阳的参考界限。2023/9/134董语制造外部环境对建筑的热辐射包括：n太阳对建筑的短波辐射（直射）、天空短波漫反射辐射（散射）、周围地表短波反射辐射（反射）以及地表及周围受热物体的长波辐射。2023/9/135董语制造外部环境对建筑的热辐射主要从两个方面影响建筑的热环境：n 一是透过窗户进入室内，并被室内表面所吸收，产生了加热的效果；n 二是被建筑的外围护结构表面

14、吸收，其中一部分热量通过建筑围护结构的热传导逐渐进入室内。2023/9/136董语制造建筑遮阳的目的n阻断阳光直射，这样做的好处有三个：q 可以防止透过玻璃的直射阳光使室内过热；q 可以防止建筑围护结构过热并造成对室内环境的热辐射；q 可以防止直射阳光造成的强烈眩光。n 这三点对于处于低纬地区尤为重要。2023/9/137董语制造建筑遮阳方式n由于日辐射强度随地点、日期、时间和朝向而异，建筑中各向窗口要求遮阳的日期、时间以及遮阳的形式和尺寸，也需根据具体地区的气候和窗口朝向而定。n建筑遮阳类型很多，可以利用建筑的其他构件，如挑檐、阁板或各种突出构件，也可以专为遮阳目的而设置。2023/9/13

15、8董语制造按照构件遮挡阳光的特点来区分，主要分为几类：n一、人工遮阳方式 q水平式遮阳 垂直式遮阳 综合式遮阳（格栅）挡板式遮阳n二、绿化遮阳n三、建筑自遮阳和群体互遮阳2023/9/139董语制造遮阳方式n 常见遮阳方式q 内遮阳：普通窗帘、百页窗帘q 外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬q 窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗帘，百页可调控n 我国目前常见遮阳方式q 内遮阳：窗帘q 外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬2023/9/140董语制造 n大自然给我们提供了一些天然的遮阳手段，树木或攀缘植物可以用来遮挡阳光，形成阴影，其效果总体来说相当不错。绿化遮阳不同于建筑构件遮阳之处还在于它的能量流向。

16、植被通过光合作用将太阳能转化为生物能，植被叶片本身的温度并未显著升高。而遮阳构件在吸收太阳能后温度会显著升高，其中一部分热量还会通过各种方式向室内传递。2023/9/141董语制造绿化遮阳n最为理想的遮阳植被是落叶乔木，茂盛的枝叶可以阻挡夏季灼热的阳光，而冬季温暖的阳光又会透过稀疏枝条射入室内。2023/9/142董语制造建筑自遮阳n这类遮阳方式没有明显的遮阳构件，而是通过建筑自身的凸凹来形成大面积阴影，最主要的采光窗都位于阴影之中，而暴露在墙体表面的窗洞口往往尺寸较小。n遮阳构件的形式和尺寸一般可根据当地需遮阳日期、时间及窗口朝向用图表法求得，但针对某一时间的窗口遮阳也可按当时的太阳高度角和

17、方位均得出准确尺寸。2023/9/143董语制造水平遮阳计算 n （l）任意朝向水平遮阳板挑出的长度按下式计算：LH ctghcos n式中：L水平板挑出长度，m；H水平板下沿至窗台高度，m；h太阳高度角，度；太阳方位角与墙方位角差，度。n（2）水平板两翼挑出的长度按下式计算：DHctghsin 式中：D从窗口到遮阳板侧边的长度，m。2023/9/144董语制造垂直式遮阳计算 n 任意朝向窗口的垂直遮阳板挑出长度按下式计算：L=B ctgn式中：L垂直板挑出长度，m；B两面垂直板间净距，或垂直板内侧至窗口另一边距离），m。2023/9/145董语制造Phoenix Central Librar

18、y USA 1994 Will Bruder2023/9/146董语制造2023/9/147董语制造综合式遮阳计算 n任意朝向窗口综合式遮阳的挑出长度，可先计算出垂直板和水平板两者的挑出长度，然后根据两者的计算数值按构造要求确定出综合式遮阳板的挑出长度。2023/9/148董语制造挡板式遮阳 n意朝向窗口的挡板式遮阳尺寸计算，可先按照构造需要确定挡板面至墙外表面的距离L，然后按公式求出挡板下端至窗台的高度Ho，2023/9/149董语制造勒柯布西耶昌迪加尔法院、议会大楼屋顶及墙面遮阳屋顶自然通风2023/9/150董语制造 在美国一本中学在美国一本中学教科书教科书 “Cities and Su

19、burbs”中提中提到印度昌迪加尔的到印度昌迪加尔的规划。规划。2023/9/151董语制造遮阳与隔热 n 窗口设置遮阳可有效地遮挡进入室内的太阳辐射热和降低室内气温，应注意的是，遮阳设施的隔热效果除取决于遮阳形式及所处朝向外，还与其构造处理、材料及颜色有很大关系。n专门用作遮阳的构件，一般宜采用浅色且蓄热系数小的轻材料做成，因为颜色深及蓄热系数大的材料会吸收并储存较多的热量，影响隔热效果。2023/9/152董语制造遮阳设施n各种遮阳设施遮挡太阳辐射热量的效果一般以“遮阳系数”表示。遮阳系数是指在照射时间内、透进有遮阳窗口的太阳辐射热量与透进无遮阳窗口的太阳辐射热量的比值。系数愈小说明透进窗

20、口的太阳辐射热量愈少，即防热效果愈好。2023/9/153董语制造 n由于遮阳对日辐射的遮挡，可使夏季室内气温，尤其是室内最高气温明显地降低；特别是对不开窗的有空调的房间，增加遮阳后一般可降低室温达2C；而且使房间里的温度波动小，室内出现高温的时间也较晚。显然，遮阳对有空调的房间减少冷负荷十分有利。对一般房间，在开窗情况下，遮阳也可使室温降低1多，加上挡住了从窗口进入的直接热辐射影响，都有助于为人们在夏季创造良好的室内热环境。2023/9/154董语制造遮阳与采光 n从天然采光的观点来看，遮阳设施一方面可阻挡直射阳光，防止眩光，有助于视觉的正常工作；但是，遮阳有挡光作用，从而会降低室内照度，在

21、阴天更为不利。n据观察，一般室内照度可降低2058。几种形式遮阳对室内照度的影响大致如下:水平和垂直遮阳板约可使照度降低约2040，综合遮阳可使照度降低约3055左右。2023/9/155董语制造遮阳与通风n 遮阳对房间通风有一定阻挡作用，使室内风速有所降低。实测资料表明，在有遮阳的房间，室内风速约减弱2247。风速的减弱程度和风场流向都与遮阳的设置方式有很大关系。图为几种遮阳设施的通风效果。2023/9/156董语制造外遮阳和内遮阳有何区别?外遮阳：外遮阳：外遮阳：外遮阳：只有透过只有透过只有透过只有透过和吸收中和吸收中和吸收中和吸收中的一部分的一部分的一部分的一部分成为得热成为得热成为得热

22、成为得热内遮阳：内遮阳：内遮阳：内遮阳：遮阳设施遮阳设施遮阳设施遮阳设施吸收和透吸收和透吸收和透吸收和透过部分全过部分全过部分全过部分全部为得热部为得热部为得热部为得热对流对流透过透过反射反射反射反射对流对流透过透过2023/9/157董语制造实实例例：通通风风双双层层百百叶叶窗窗2023/9/158董语制造实实例例：通通风风双双层层百百叶叶窗窗2023/9/159董语制造实实例例：通通风风双双层层百百叶叶窗窗2023/9/160董语制造带外百页带外百页带外百页带外百页带遮阳蓬带遮阳蓬带遮阳蓬带遮阳蓬没有百页没有百页没有百页没有百页带内百页带内百页带内百页带内百页朝西向四种玻璃的冷负荷比较：普

23、通玻璃、热反射玻璃、吸热玻璃、热镜玻璃2023/9/161董语制造日照图表与计算 n 日照图表是辅助设计的一种工具，在建筑设计手册中常有各主要地区的日照图表，供建筑设计者使用。2023/9/162董语制造例：利用日照分析软件确定建筑的极限容积例：利用日照分析软件确定建筑的极限容积受已有建筑窗口日照约束示例受已有建筑窗口日照约束示例2023/9/163董语制造极限容积计算极限容积计算建筑师先决模式建筑师先决模式2023/9/164董语制造大块地段预测结果大块地段预测结果2023/9/165董语制造条式联排住宅预测结果条式联排住宅预测结果2023/9/166董语制造8:008:009:009:00

24、10:0010:0016:0016:0015:0015:0014:0014:0013:0013:0012:0012:0011:0011:002023/9/167董语制造建筑布局与日照n 日影q 终日日影：一天中都没有日照q 永久日影：终年没有日照n 建筑布局与日照q 建筑的互遮挡：不同建筑物相互遮挡q 建筑的自遮挡：建筑物一部分被另一部分遮挡2023/9/168董语制造8:008:00建筑的互遮挡建筑的互遮挡建筑的互遮挡建筑的互遮挡 冬至日的情况冬至日的情况冬至日的情况冬至日的情况8:009:0016:0014:0013:0012:0011:0010:00终日日影区终日日影区终日日影区终日日影区15:00北北北北2023/9/169董语制造永久日影红线区内为永久日影区2023/9/170董语制造东东东东客厅客厅客厅客厅卧室卧室卧室卧室卧室卧室卧室卧室这三个房间无法这三个房间无法这三个房间无法这三个房间无法满足冬至日日照满足冬至日日照满足冬至日日照满足冬至日日照至少至少至少至少1 1小时的要求小时的要求小时的要求小时的要求2023/9/171董语制造