第6章 建筑日照

第6章建筑日照本章提纲：日照的作用及建筑对日照的要求可以采用什么方式来描述太阳的位置Φ，δ，Ω，hs，As日照间距的概念及计算日照棒影图简介1.6.1日照的基本原理1.6.1.1日照的作用建筑日照:

阳光直射到建筑地段、建筑物外围护结构表面和房间内部的现象称为建筑日照。建筑日照主要是研究太阳直射辐射对建筑物的作用和建筑物对日照的要求。日照的优缺点：优点（作用）：促进生物体新陈代谢；紫外线杀菌；取暖和干燥；建筑造型；节约采光用电。缺点：室内过热；眩光；褪色变质。日照设计的任务：（1）按地理纬度、地形和环境条件，合理地确定城乡规划的道路网方位、道路宽度、居住区位置、居住区布置形式和建筑物的形体；（2）根据建筑物对日照的要求及相邻建筑的遮挡情况，合理选择和确定建筑物朝向和间距；（3）根据阳光通过采光口进入室内的时间、面积和太阳辐射照度等的变化情况，确定采光口及建筑构件的位置、形状及大小；（4）正确设计遮阳构件的形式、尺寸与构造。1.6.1.2地球绕太阳运行的规律

阳光直射地球范围与四季变化。夏至6、22赤道南回归线北回归线冬至12、22春分3、21秋分9、23地球绕太阳运行的规律

地理经纬度Φ地理经纬度与时间系统经度线北极南极23˚27΄纬度线太阳直射地球范围冬至夏至春秋分北极南极赤道面23º27´23º27´北回归线南回归线1.6.1.3太阳位置的确定太阳运动轨迹（天球）冬至夏至春秋分Z天顶Z´天底SNEW地平圈hAPN北天极PS南天极φA—太阳方位角h—太阳高度角φ—地理纬角（一）

赤道坐标系——太阳赤纬角与时角δ—太阳赤纬角PN北天极PS南天极天赤道δΏΩ—时角赤纬圈S（一）

赤道坐标系1、赤纬角δ赤纬角是太阳光线与赤道面的夹角，deg。（1）规定：太阳光线直射赤道时δ=0

从赤道面起，指向北极

δ>0

从赤道面起，指向南极

δ

<0（2）范围：–23°27´~23°27´（3）赤纬角δ的值：一般季节可查表。特殊季节赤纬角δ的值：春、秋分，δ=0；

冬至日，δ=–23°27´；

夏至日，

δ=23°27´（一）赤道坐标系1.赤纬角δ2.时角Ω时角：是太阳所在的时圈与通过当地正南方向的时圈构成的夹角,deg。（1）规定:正午Ω=0;

从北天极向顺时针方向(下午)Ω>0

从北天极向逆时针方向(上午)Ω<0

（2）时角Ω的计算:Ω=15•（Tm–12）式中Tm：当地平均太阳时,h。平均太阳时：是以太阳通过该地子午线为正午12h来计算一天的时间。（二）地平坐标系——太阳高度角与方位角h—太阳高度角Z天顶Z´天底SNEW地平圈hAA—太阳方位角（二）地平坐标系1.太阳高度角hs:太阳高度角是太阳光线与地平面的夹角，deg

。计算公式为：

sinhs

=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ

式中φ—当地纬度，deg；

日出、日没时太阳高度角hs为0；正午时，太阳高度角最大。2.太阳方位角As：

太阳方位角是太阳光线在地平线上的投影线与地平面正南线所夹的角，；（1）规定：正南方向As=0

从正南方向顺时针（下午）As>0

从正南方向逆时针（上午）As<0（2）太阳方位角As的计算：

sinφ•sinhs

–sinδ

cosAs=————————

cosφ•cos

hs

（三）日出、日没的时间和方位角

1、日出、日没的时角Ω（hs=0º）

sinhs

=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ

cosΩ=–tgφ·tgδ2、日出、日没的时间TmΩTm=——+12153、日出、日没太阳的方位角（hs=0º）

sinδsinφ•sinhs

–sinδ

cosAs=–——（

cosAs=————————）

cosφ

cosφ•cos

hs

（四）正午时太阳的高度角（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地方时与标准时地方平均太阳时是以太阳通过该地子午线为正午12h来计算一天的时间。地方标准时以该地区中央子午线的平均太阳时为计时标准来计算一天的时间。世界时以本初子午线的平均太阳时为世界时间的标准。

To=Tm+4（Lo

–Lm）+Ep式中To——标准时间（h：min）；Tm——地方平均太阳时（h：min）；

Lo——标准时间子午线的经度（deg）；Lm——当地时间子午线的经度（deg）；4（Lo–Lm）——时差（min）24*60/360=4；Ep

——均时差（min）；To=Tm+4（Lo–Lm）(日照设计中，

Ep值较小一般忽略不计）问题：求福州、广州、西安、新疆地区当地平均太阳时12h相当于北京时间多少？东经180º本初子午线西经180º北极南极东八时区北京时间东经120º福州简介福州是福建省省会，福州位于福建省东部闽江下游，东经118°08’～120°31’，北纬25°15’～26°29’之间，背山依江面海，气候宜人，地理环境优越，有榕城、温泉城之雅称，还有“江南胜地”之美誉。它属亚热带季风气候，年平均气温在19度左右，最佳的旅游季节为每年的四至十一月。全市总面积为11968平方公里，2005年末总人口666万，居民以汉族为主，还有满、苗、回等20多个少数民族。西安：109；新疆：87。1.6.2棒影日照图的原理及应用1.6.2.1棒形图的原理与绘制影的长度L和影的方位角As为：

L=H•ctg

hs

A's=As+180°

式中H——棒高，mAs——太阳的方位角，degSNWEhsHa´aAsLoA's1.6.2.2棒影图的应用1、确定建筑物的阴影区;2、确定室内的日照区;3、确定建筑物的日照时间;4、确定适宜的建筑间距和朝向;5、确定遮阳尺寸。1.6.3建筑的日照间距

1、建筑朝向为南——太阳方位线与建筑墙面法线重合

D=（H°–

h）ctghsSNH°hDhs2、建筑朝向为南——太阳方位线在建筑墙面法线左和右时

D=H°ctghscosASNSASASDHºhsDS历年逐年，特指整编气象资料时，所采用的以往一段连续年份中的每一年累年多年，特指整编气象资料时，所采用的以往一段连续年份(不少于3年)的累计设计计算用采暖期天数累年日平均温度低于或等于5℃的天数。这一天数仅用于建筑热工设计计算，故称设计计算用采暖期天数。各地实际的采暖期天数，应按当地行政或主管部门的规定执行。采暖期度日数室内温度18℃与采暖期室外平均温度之间的温差值乘以采暖期天数地方太阳时以太阳正对当地子午线的时刻为中午12时所推算出的时间外表面换热阻外表面换热系数的倒数建筑热工名词解释太阳辐射照度以太阳为辐射源，在某一表面上形成的辐射照度

导热系数在稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1℃，1h内通过1m2面积传递的热量

比热容1kg的物质，温度升高或降低1℃所需吸收或放出的热量

密度1m3的物体所具有质量

材料蓄热系数当某一足够厚度单一材料层一侧受到谐波热作用时，表面温度将按同一周期波动，通过表面的热流波幅与表面温度波幅的比值。其值越大，材料的热稳定性越好

表面蓄热系数在周期性热作用下，物体表面温度升高或降低1℃时，在1h内，1m2表面积贮存或释放的热量

导温系数材料的导热系数与其比热容和密度乘积的比值。表征物体在加热或冷却时各部分温度趋于一致的能力。其值越大，温度变化的速度越快。

围护结构建筑物及房间各面的围挡物。它分透明和不透明两部分：不透明的围护结构有墙、屋顶和楼板等；透明围护结构有窗户、天窗和阳台门等。按是否同室外空气直接接触，又可分外围护结构和内围护结构外围护结构同室外空气直接接触的围护结构，如外墙、屋顶、楼板、外门和外窗等内围护结构不同室外空气直接接触的围护结构，如隔墙、楼板、内门和内窗等热阻表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量内表面换热系数围护结构内表面温度与室内空气温度之差为1℃，1h内通过1m2表面积传递的热量内表面换热阻内表面换热系数的倒数外表面换热系数围护结构外表面温度与室外空气温度之差为1℃，1h内通过1m2表面积传递的热量总传热系数在稳态条件下，围护结构两侧空气温度为1℃，1h内通过1m2面积传递的热量总热阻表征围护结构(包括两侧表面空气边界层)阻抗传热能力的物理量。为传热系数的倒数最小总热阻特指设计计算中容许采用的围护结构传热阻的下限值。规定最小传热阻的目的，是为了限制通过围护结构的传热量过大，防止内表面冷凝，以及限制内表面与人体之间的辐射换热量过大而使人体受凉经济传热阻围护结构单位面积的建造费用(初次投资的折旧费)与使用费用(由围护结构单位面积分摊的采暖运行费和设备折旧费)之和达到最小值时的传热阻热惰性指标(D值)

表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。单一材料围护结构，D=RS；多层材料围护结构，D=ΣRS式中R为围护结构材料层的热阻，S为相应材料层的蓄热系数。D值越大，温度波在其中衰减越快，围护结构的热稳定性越好围护结构的热稳定性在周期性热作用下，围护结构本身抵抗温度波动的能力。围护结构的热惰性是影响其热稳定性的主要因素房间的热稳定性在室内外周期性热作用，整个房间抵抗温度波动的能力。房间的热稳定性主要取决于内外围护结构的热稳定性窗墙面积比窗户洞口面积与房间立面单元面积(即房间层高与