02建筑日照啊.ppt

建筑日照 建筑日照的基本知识棒影日照图 5 5 1建筑日照基本知识 一 地球绕太阳运行规律地球绕地轴自转同时绕太阳公转 地球公转的轨道平面称为黄道面 由于地轴 即地球南北极联线 是倾斜的 与黄道面成66 33 的交角 而且在公转运行中 这个交角和地轴的倾斜方向都是不变的 这样就使太阳光线的照射范围在南北纬23 27 之间作周期性变动 从而形成一年中春 夏 秋 冬四季的更替 春分 0 夏至 十23 27 秋分 o 冬至 23 27 地球在公转中 阳光照射地球的变动范围用赤纬 表示 赤纬即太阳光与地球赤道面的夹角 赤纬从赤道面算起 向北为正 向南为负 春分时 约在3月21日 太阳光线与地球赤道面平行 赤纬为0 阳光直射赤道 并且正好切过两极 南 北半球的昼夜均等长 春分以后 赤纬逐渐增加 到夏至 约在6月22日 赤纬 23 27 达到最大值 太阳光线直射地球北纬23 27 即北回归线上 以后 赤纬一天天变小 秋分日 约9月22日 赤纬 0 在北半球 从夏至到秋分为夏季 北极圈处在向太阳一侧 北半球昼长夜短 南半球夜长昼短 到秋分时又是日夜等长 当阳光继续向南半球移动 到冬至日 约l2月22日 阳光直射南纬23 27 即南回归线 赤纬 一23 27 这情况恰好与夏至日相反 冬至以后 阳光又向北移动返回赤道 至春分太阳光线与赤道面平行 如此周而复始 为了进一步确定太阳对地球上某点的相对位置 可以根据相对运动原理 假定地球不动而太阳绕地球旋转 以地球上的一观测点为圆心O 以任意长度为半径 作一假想球面 设天空中一切星体包括太阳均在此球面上作相对运动 这个球称为天球 在天球图上有天轴与地轴平行 有天球赤道面与地球赤道面平行 并以赤纬圈表示一天里太阳在天球上运行的轨迹 此外 过地球上观测点O作与地球的切面与天球相接成的大圆 即O点的地平面 从O点作一与地平面相垂直的线与天球相交称为天顶 天顶线与天球赤道面的交角表示了观测点的地理纬度 对观测者来说 任何一天 任何时刻的太阳位置 在天球图上均可用赤纬 和时角 t 表示 称为天球坐标 二 天球坐标 时角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度的原理 不同的时角可表示在一天里不同时间的太阳位置 以其所在时间的角度表示 即l小时相当于时角15度 并规定以太阳在观测点正南向 即当地时间正午l2时的时角为0度 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 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 太阳光线与地平面夹角 h 称为太阳高度角 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 任何一个地区 在日出 日落时 太阳高度角为零 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 太阳方位角以正南为0度 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 在任何一天里 上 下午太阳的位置对称于中午 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用的数值相同 只是方位角的符号相反 三 地平坐标 在天球图上 根据观测点所在的纬度 也可用高度角和方位角表示太阳的位置 如图中L为太阳在天球图上位置 将赤纬 时角 t 纬度 和高度角 h 方位角 A 同时表示在天球图上 用球面三角原理即可得出用赤纬 时角和地理纬度表示的太阳高度角和方位角 在以上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 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的变化范围约在一14分到十16分之间 四 太阳时与标准时 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度作为北京时间的标准 国际上以穿过英国伦敦格林威治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度 称为东经和西经 地方经度在中心经度以西时 经度每差1度地方时比标准时提前4分钟 在中心经度以东时 经度每差1度地方时比标准时推后4分钟 4 换算系数 分 度 对一般建筑日照工程 所用的时间不需要十分精确 为简化计算 修正值EP可忽略 则当地太阳时与标准太阳时的关系为 例如我国广州市的经度为113度19分 在我国的标准经度120度以西6度41分 则广州地方时12点相当于标准时12点26分44秒 五 建筑日照间距的确定 建筑物日照间距的计算 建筑物必需的日照间距 常以在冬至日 12月22日 或大寒日 1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 在小区规划中 如果巳知前后两栋建筑的朝向及其外形尺寸 以及建筑所在的地理纬度 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 基本的计算公式为 H 前栋建筑计算高度 前栋建筑总高减后栋建筑第一层窗台高 h 太阳高度角 度 后栋建筑墙面法线与太阳方位角的夹角 即太阳方位角与墙面方位角之差 写成计算式为 A aa 墙面法线与正南方向所夹的角 度 以南偏西为正 偏东为负 建筑间距 住宅建筑间距住宅建筑间距是指两栋住宅之间的水平距离 这一指标决定了后栋住宅楼各户的日照条件 这一指标也决定了居住用地的利用率 是居住区规划设计的重要指标之一 建筑间距 住宅建筑应尽可能争取较好朝向 南偏东15 南西15 避免西向布置 住宅间距以大寒日满窗日照时数计 大城市不少于2h 中小城市不少于3h 旧城改建区不少于1h 不同形式的住宅建筑 考虑日照 采光 通风 消防等综合因素 其间距参照值如下 1 南北向平行布置的住宅建筑 其间距平原地区不少于南侧建筑高度的1 18倍 老城区不少于0 8倍 山区不少于0 6倍 南向坡 和1 0倍 北向坡 2 东西向平行布置的住宅建筑 其间距不少于较高建筑高度的0 8倍 3 多层住宅建筑侧间距不小于6m 两侧为高层建筑时 其侧间距不小于13m 4 高层住宅建筑正面间距不小于较高建筑物高度的0 5倍 且最小间距不小于24m 侧间距不小于13m 建筑间距 例 北京 40 有一组住宅建筑 室外地平的高度相同 设其朝向正南 后栋建筑一层窗台高1 5m 距室外地平 前栋建筑总高15m 从室外地平至檐口 要求后栋建筑在大寒日正午前后有2小时日照 求其必需的建筑间距 解 确定太阳赤纬角和时角 查表得大寒日 1月22日赤纬角 为 20 由于建筑朝向正南 若要正午前后有2小时日照则最理想的日照时间是从11点到13点 在11点和13点二者的太阳高度角相同而方位角的正负号相反 因此 可以只取其中一个时角即可 如取11点 则其时角t计算为 计算建筑日照间距 先求太阳方位角和高度角 如建筑地点 高度及日照要求均与上例相同 但建筑朝向为南偏东15 求最小建筑日照间距 先求太阳方位角和高度角 最后求距离 再求Y角 A aa 墙面法线与正南方向所夹的角 度 以南偏西为正 偏东为负 5 5 2建筑日照 建筑日照设计的主要任务 确定城乡的规划及道路的宽度 居住区的位置 居住区的布置形式和建筑物的体形 确定建筑物的朝向和间距 确定采光口及建筑构件的位置 形状及大小 正确设计遮阳构件的形式 尺寸与构造 棒影日照图 以地面上某点的棒及其影的关系来描述太阳运行的规律 也就是棒在直射阳光下产生的棒影端点移动的轨迹 来代表太阳的运行轨迹 作用 不同纬度的地点 尽管日期相同 棒影日照图是不同的 如果地理纬度相同的地点 日期不同 棒影日照图也是不同的 内容 它说明了某一观测点某日 某时刻棒高的影长及方位 通过棒高与影长的关系及棒影的方位 可知该地这一天相应时刻的太阳高度角与方位角 棒影图及其应用 1 棒影图绘制原理 在地面上0点立一高度为H的垂直棒oa 在已知某时刻的太阳方位角A和高度角h的情况下 太阳照射到棒的顶端a在地面上的投影为a 则棒影aa 的长度L应为L H ctgh 即在太阳高度角相同时 棒高增加则影长也按比例增加 影的方向则反映了日照方向 日照方位角A与影的方位角A 间的关系为A A 180 棒影日照图是以地面上某点的棒及其影的关系来描述太阳运行的规律 也就是以棒在直射阳光下产生的棒影端点移动的轨迹 来代表太阳运行的轨迹 而棒影轨迹线的制作基础在于求出棒影影长L及方位角A 1 通过A和h的计算 求出影长L H ctgh及影线方位角A A 180 2 以棒高及南北极为基础建立正交坐标系 并在其上分别制作相应于不同高度1H 2H 3H 4H 的棒影轨迹线 标上地理纬度及季节 即为所求棒影日照图 2 棒影日照图的制作步骤 棒影日照图的原理及应用 绘制 1 先求出某地某时刻的太阳方位角和高度角 并以此求出单位棒高的影长及方位角 2 按比例作出棒影日照图 3 标出图的指北符号 4 再把各端点联系起来即成了棒影图了 棒影图的作用 求建筑物的阴影区求建筑物室内日照面积求建筑物的日照时间求建筑物朝向与间距 棒影日照图的应用举例 1 求建筑物的阴影区在设计某建筑物或规划建筑群时 以居住区为例 往往并不是孤立的一幢建筑物 而是在其周边已有或将有其它建筑物相邻 特别是近些年随着经济的发展 城镇建筑出现了高密度 高层化的趋势 建筑物互相遮挡问题日渐突出 因此 在设计时也应掌握建筑物阴影的变化 设求北纬40 地区一栋二层住宅在冬至日 12月22日 上午10点钟的地面阴影 建筑平面如图 采用1 300比尺绘成 建筑高度6m 平屋顶 首先将绘于透明纸上的屋顶平面图覆盖于棒影图上 使平面上欲求之A点与棒影图上O点重合 并使两图的指北针方向一致 平面图的比例最好与棒影图比例一致较为简单方便 当比例不同时 要注意棒影图上影长的折算 如棒影图比例为1 100时 棒高1cm代表1m 比例为1 200时 棒高lcm代表2m 余类推 在棒影图比尺为1 100 而平面图所用比尺为1 300 建筑高度为6m 则应选2cm处的影长代表6m高建筑的阴影 这时A点在上午10点的阴影就应落在棒影图的10点钟线上 长度在2cm的棒影处 即AA 用相同的方法依次将B C D E各点放在棒影图O点上 可求出它们的阴影B C D E点的影只有一部分落在地上 其他被建筑遮挡 依次连AA BB CC 和DD 等 并从A 作与建筑外边的平行线 即求得建筑影区的边界 2 确定建筑物的日照时间或按要求的日照时间调整建筑物间距为了解决这一类问题 只需把棒影图旋转180 即将其指北向改为指南向 目的是如将某一高度的棒放在其相应的轨迹上 如1m高的棒放在lm的棒影位置 则棒的端点的影应恰好落在棒影图的原点O上 如将2m高的棒放在1m的棒影位置上 则原点O处必然受到棒影的遮挡而无日照 如将小于1m的棒放在1m的棒影上 则对原点O处日照无影响 因此 将棒影图转180 后 可以根据棒高及其在棒影图上的位置判断其对原点0的日照有无影响 设有一组南偏东12 的建筑 需要在冬至日正午前后有l小时的日照 检查其布置是否能满足要求 首先将建筑平面与棒影图相同比尺画在透明纸上 选择后面一栋建筑中对日照不利的一点M 或N点 与棒影图O点相重合 并使建筑对准实际朝向 从棒影图中可看出A B两幢建筑均位于其相应棒影的前面 肯定对M点的日照有遮挡 只有从两栋建筑的间隔中可以有直射光 从O点向两建筑的角部联线OC和OD 可以从时间线上看出对M点有日照的时间为从12时50分至14时20分 总计日照时间为1 5小时 可以满足该点对日照的要求 用这个方法还可以检查其他点的日照 另外 如果不满足要求 可以调节建筑的布局 直到满足要求 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 节约用地存在一定矛盾 设计中若了解日照的一些规律 便可采取一些灵活的手法 既满足建筑的间距要求 又