建筑日照與遮陽

1、第十四講 建筑日照與遮陽,第一節(jié) 日照的基本原理,3,地球按一定的軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)——公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是一年。 地球公轉(zhuǎn)軌道平面叫黃道面。地球的地軸與黃道面成66°33′的交角。 在公轉(zhuǎn)的過程中，地軸的傾斜方向和黃道面的交角是固定不變的。,一 太陽的運(yùn)行規(guī)律與特點(diǎn),1.1 基本概念,4,太陽光線直射地球的范圍，在南北緯23°27′之間作周期性的變化，從而形成了春夏秋冬四季的更替。,5,1.2 太陽赤緯角δ,

2、太陽赤緯角δ:太陽光線與地球赤道面所夾的角度。 赤緯角從赤道面算起，向北為正，向南為負(fù)。一年當(dāng)中，不同的季節(jié)，赤緯角不同。,6,7,延長(zhǎng)地軸與天球相交的兩點(diǎn)成為天極，PN為北天極，PS 為南天極， PNPS為天軸。 擴(kuò)展地球赤道面與天球相交所成的圓QQ′成為天球赤道，黃赤角=23°27′。 天球赤道與黃道相交的兩點(diǎn)即為春分與秋分。,1.3 天球圖,8,二 赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系,太陽在天球上的位置每日每時(shí)都有變化，為了確

3、定其位置，常用赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系共同表示。,2.1 赤道坐標(biāo)系,赤道坐標(biāo)系：是把地球上的經(jīng)、緯度坐標(biāo)系擴(kuò)展到天球，在天球上與赤道面平行的緯度圈，在天球上叫赤緯圈；在地球上通過南北極的經(jīng)度圈，在天球上則稱為時(shí)圈。,9,10,以赤緯和時(shí)角表示太陽的位置。 時(shí)角：是指太陽所在的時(shí)圈與通過南點(diǎn)的時(shí)圈構(gòu)成 的夾角，單位為度。自天球北極看，順時(shí)針方向?yàn)檎?，逆時(shí)針方向?yàn)樨?fù)。 時(shí)角表示太陽的方位，因?yàn)樘栐谔烨蛏弦惶?4小時(shí)內(nèi)旋轉(zhuǎn)360

4、6;，所以每小時(shí)為15°。,11,地平坐標(biāo)系：是以地平圈為基圈，用太陽高度角和方位角來確定太陽在天球中的位置。,太陽高度角(hs)：是指太陽直射光線與地平面間的夾角。 太陽方位角(As)：是指太陽直射光線在地平面上的投影線與地平面正南向所夾的角。正南點(diǎn)As=0°，向西為正，向東為負(fù)。,2.2 地平坐標(biāo)系,12,在任何一天里，上、下午太陽的位置對(duì)稱于中午。,13,2.3 太陽高度角與太陽方位角計(jì)算,14,日出、日沒時(shí)

5、，hs=0°，所以其方位角和時(shí)角為下式： cosΩ=-tanФtanδ cosA=-sinδ/cosФ,15,春分、秋分正午太陽高度角： hs=90°-L，L—地球緯度,16,冬至日，正午太陽高度角： hs=90°-（L+23°27’）， L—地球緯度 夏至日，正午太陽高度角: hs=90°-（L-23&

6、#176;27’）， L—地球緯度,17,三 地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí),一天時(shí)間的測(cè)定，是以地球自轉(zhuǎn)為依據(jù)的。日照設(shè)計(jì)所用的時(shí)間，均為當(dāng)?shù)仄骄枙r(shí)，它與日常鐘表所指的時(shí)間之間有一定差值，需加以換算。 平均太陽時(shí)是以太陽通過該地子午線為正午12h來計(jì)算一天的時(shí)間。 經(jīng)國(guó)際協(xié)議，以本初子午線處的平均太陽時(shí)為世界時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)，叫“世界時(shí)”。,3.1 基本概念,18,將整個(gè)地球按地理經(jīng)度劃分為24個(gè)時(shí)區(qū)，每個(gè)時(shí)區(qū)含地理經(jīng)度15°。以本初子

7、午線東西各7.5°為零時(shí)區(qū)，向東西各分12個(gè)時(shí)區(qū)。每個(gè)時(shí)區(qū)都按它的中央子午線的平均太陽時(shí)為計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，稱為該時(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，相鄰兩個(gè)時(shí)區(qū)的時(shí)差為1小時(shí)。 北京時(shí)間：我國(guó)統(tǒng)一采用東八區(qū)的時(shí)間，即以東經(jīng)120°的平均太陽時(shí)為全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。,19,精確的當(dāng)?shù)靥枙r(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：T?！獦?biāo)準(zhǔn)時(shí)間，時(shí)；分；Tm——地方平均太陽時(shí)，時(shí)；分；L?！獦?biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午圈所處的經(jīng)度，度；Lm——當(dāng)?shù)刈游缛λ幍慕?jīng)度，

8、度：Ep——均時(shí)差，分；,對(duì)于一般建筑日照工程，所用的時(shí)間不需要十分精確，為簡(jiǎn)化計(jì)算，修正之Ep可忽略不計(jì)。計(jì)算式可簡(jiǎn)化為：,3.2 地方平均太陽時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)換算,第二節(jié) 建筑遮陽,21,一 建筑遮陽的意義,在我國(guó)南方炎熱地區(qū)，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽輻射強(qiáng)烈，建筑物的某些部位或構(gòu)件如窗口、外廊、櫥窗、中庭屋頂與玻璃幕墻等需要調(diào)節(jié)太陽直射輻射，以揚(yáng)其利而避其害。最常見與最具代表性的是窗口遮陽。 目前一般建筑以氣溫29 ℃、日輻射強(qiáng)度280

9、W／m²左右作為必需設(shè)遮陽的參考界限。,22,建筑遮陽的目的是阻斷陽光直射，這樣做的好處有三個(gè)： 可以防止透過玻璃的直射陽光，使室內(nèi)過熱； 可以防止建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)過熱并造成對(duì)室內(nèi)環(huán)境的熱輻射； 可以防止直射陽光造成的強(qiáng)烈眩光。,這三點(diǎn)對(duì)于處于低緯地區(qū)尤為重要。,23,二 建筑遮陽方式,建筑遮陽類型很多，可以利用建筑的其他構(gòu)件，如挑檐、閣板或各種突出構(gòu)件，也可以專為遮陽目的設(shè)置。,24,按照構(gòu)件遮擋陽光的特點(diǎn)來區(qū)分，主要分為

10、幾類：,人工遮陽方式 水平式遮陽 垂直式遮陽 綜合式遮陽 擋板式遮陽 綠化遮陽 建筑自遮陽和群體互遮陽,2.1 遮陽方式的分類,25,實(shí)例1：水平式遮陽,印第安昔埃布洛人懸崖宮殿遮陽,2.2 建筑遮陽實(shí)例,26,長(zhǎng)沙山水芙蓉別墅,27,實(shí)例2：垂直遮陽,亞利桑那州鳳凰城中央圖書館,28,實(shí)例3：格柵式遮陽(綜合式遮陽),昌迪加爾議會(huì)大廈及高等法院,29,波士頓市政廳,30,實(shí)例4：建筑自遮陽,孟買干城章嘉公寓,31,實(shí)例5：