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——公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)一周的時間是一年。 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,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,延長地軸與天球相交的兩點成為天極，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，在天球上則稱為時圈。,9,10,以赤緯和時角表示太陽的位置。 時角：是指太陽所在的時圈與通過南點的時圈構(gòu)成 的夾角，單位為度。自天球北極看，順時針方向為正，逆時針方向為負(fù)。 時角表示太陽的方位，因為太陽在天球上一天24小時內(nèi)旋轉(zhuǎn)360

4、6;，所以每小時為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、下午太陽的位置對稱于中午。,13,2.3 太陽高度角與太陽方位角計算,14,日出、日沒時

5、，hs=0°，所以其方位角和時角為下式： 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 地方時與標(biāo)準(zhǔn)時,一天時間的測定，是以地球自轉(zhuǎn)為依據(jù)的。日照設(shè)計所用的時間，均為當(dāng)?shù)仄骄枙r，它與日常鐘表所指的時間之間有一定差值，需加以換算。 平均太陽時是以太陽通過該地子午線為正午12h來計算一天的時間。 經(jīng)國際協(xié)議，以本初子午線處的平均太陽時為世界時間的標(biāo)準(zhǔn)，叫“世界時”。,3.1 基本概念,18,將整個地球按地理經(jīng)度劃分為24個時區(qū)，每個時區(qū)含地理經(jīng)度15°。以本初子

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

8、度：Ep——均時差，分；,對于一般建筑日照工程，所用的時間不需要十分精確，為簡化計算，修正之Ep可忽略不計。計算式可簡化為：,3.2 地方平均太陽時與標(biāo)準(zhǔn)時換算,第二節(jié) 建筑遮陽,21,一 建筑遮陽的意義,在我國南方炎熱地區(qū)，日照時間長，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： 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。,這三點對于處于低緯地區(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 建筑遮陽實例,26,長沙山水芙蓉別墅,27,實例2：垂直遮陽,亞利桑那州鳳凰城中央圖書館,28,實例3：格柵式遮陽(綜合式遮陽),昌迪加爾議會大廈及高等法院,29,波士頓市政廳,30,實例4：建筑自遮陽,孟買干城章嘉公寓,31,實例5：