《建筑物理》课程授课教案（建筑热工学）第十讲 建筑日照（2/2）

第5周，第2进课程名称：《建筑物理》摘要第五章建筑日照与遮阳第二节棒影日照图的原理和应授课题目（章、节）用月第三节建筑遮阳【目的要求】掌握棒影日照图原理及应用方法，掌握各种建筑遮阳形式适用的条件

课程名称：《建筑物理》 第 5 周，第 2 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第五章 建筑日照与遮阳 第二节 棒影日照图的原理和应 用 第三节 建筑遮阳 【目的要求】掌握棒影日照图原理及应用方法，掌握各种建筑遮阳形式适用的条件

第二节棒影日照图的原理和应用一、原理与绘制1原理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。在地面上O点立一高度为H的垂直棒，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。在地面上的投影为a，则棒影oa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As与影的方位角As间的关系为As=As-180°。2棒影图绘制方法广州地区（23°8°）冬至日（8=-23°27'）（1）求出广州地区冬至日各时刻的太阳方位角，高度角，影长，影的方位角。广州地区冬至日棒影长度及方位表1.5-2一时89日出7101112项间日设1716151413目方位角A±64'22±62°38± 55'31±45'17'0'± 34'6±18°30高度角h,0°3'241524'26°8'35'443°27"41'12形长Hetgh.18.673.632.03001.421.141.06影的方位角AA'=A,+180°(2)作图棒高北纬238冬至01342日没出4741413121110图1.5-10棒影日照图制作步骤

第二节 棒影日照图的原理和应用 一、原理与绘制 1 原理 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。 在地面上 O 点立一高度为 H 的垂直棒，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。在地面上的投影为 a’，则棒影 oa’的长度 L 应为 L＝H·ctg h；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 As 与影的方位角 As’间的关系为 As＝As’ －180°。 2 棒影图绘制方法 广州地区( 23°8′)冬至日( δ= -23°27′) (1) 求出广州地区冬至日各时刻的太阳方位角，高度角， 影长，影的方位角。 (2) 作图

3棒影图的另一种属性图1.5-11旋转180°后的棒影图二、应用举例1求建筑物的阴影区平屋面高20例1.5-5试求北纬40°地区一幢高20m平面呈"形，开口部分朝北的平屋顶建筑物.在夏至日10点的阴影区。图1.5-12建筑物阴影区的确定2求建筑物室内日照面积例 1.5-6求广州地区一正南朝向房间冬至日14h的室内日照面积.设窗台高1m窗高为1.5m墙厚16cm图1.5-14求室内日照面积

3 棒影图的另一种属性 二、应用举例 1 求建筑物的阴影区 例 1.5-5 试求北纬 40°地区一幢高 20m,平面呈“ ”形,开口部分朝 北的平屋顶建筑物.在夏至日 10 点 的阴影区。 2 求建筑物室内日照面积 例 1.5-6 求广州地区一正南朝向房间冬 至日 14h 的室内日照面积．设窗台 高 1m,窗高为 1.5m,墙厚 16cm

3求建筑物的日照时间基本原理：图1.5-11旋转180°后的棒影图例 1.5-7求广州地区某一正南向底层房间窗口P点冬至日的日照时间.该窗台高1m,房间前幢建筑情况如图北纬23°8棒高1:100D冬至PoO67N日妆17时18分日24B,=8mB2=2m13:3012时810:10图1.5-15求日照时间

3 求建筑物的日照时间 基本原理： 例 1.5-7 求广州地区某一正南向底层房间窗口 P 点冬至日的日照时间.该窗台高 1m,房 间前幢建筑情况如图

4建筑朝向与间距的选择例1.5-8在北纬40°地区若冬至日正午前后有3h以上日照，试确定建筑物的朝向与间距。一房屋平面图1:1000OI纬40°234LB冬至棒高?35日没16E16A-F2H=15mYB.915313:3010:30/1314121110+图1.5-17房屋间距和朝向的选择

4 建筑朝向与间距的选择 例 1.5-8 在北纬 40°地区,若冬至日正午前后有 3h 以上日照,试确定建筑物的朝向与 间距

第三节建筑遮阳一、遮阳的几种形式（1）水平式遮阳适用范围：遮挡太阳高度角较大的直射阳光、北回归线以北地区南向窗口、北回归线以南地区南北向窗口。（2）垂直式遮阳适用范围：太阳高度角较小，从窗侧向斜射过来的直射阳光、北向，东北向，西北向窗口（3）综合式遮阳适用范围：从窗前侧向斜射过来的中等大小太阳高度角的直射阳光、东南或西南朝向的窗口（4）挡板式遮阳适用范围：太阳高度角较小，从窗正前方射入的直射阳光、东向，西向的窗口二、遮阳构件尺寸的计算1水平式遮阳(1）水平板挑出长度的计算L=Hctg hs'cos s,wD3墙面法线南(2）水平板端翼挑出长度的计算LD=H·ctghssins,w当A<A,时岚时点相Ad图1.5-20墙方位角与太阳方位角的关秀

第三节 建筑遮阳 一、遮阳的几种形式 （1）水平式遮阳 适用范围：遮挡太阳高度角较大的直射阳光、北回归线以北地区南向窗口、北回 归线以南地区南北向窗口。 （2）垂直式遮阳 适用范围：太阳高度角较小，从窗侧向斜射过来的直射阳光、北向,东北向,西北向 窗口 （3）综合式遮阳 适用范围：从窗前侧向斜射过来的中等大小太阳高度角的直射阳光、东南或西南 朝向的窗口 （4）挡板式遮阳 适用范围：太阳高度角较小，从窗正前方射入的直射阳光、东向,西向的窗口 二、遮阳构件尺寸的计算 1 水平式遮阳 (1) 水平板挑出长度的计算 L =H·ctg hs·cosγs,w (2) 水平板端翼挑出长度的计算 D = H·ctg hs·sinγs,w

例子：广州地（23°8）南向窗口宽1.80m，高1.50m，要求在秋分日14:00有满窗遮阳,求水平遮阳板的尺寸。解：(1)求太阳位置sinh=sind·sin8+cos·cos8·cosQcosA,= sinh, sin@-sin 8cosh,cos d求出h。=52°52"A=55°55(2)求墙的方位角Ysw = As - A, = 55° 55(3)计算水平板挑出长度L-=H.ctghscoss,w=0.64m(4)计算水平板端翼挑出长度D= H.ctg h,sin s,w= 0.94m(5)水平板的总长度B+2D=1.8+2*0.94=3.68m2垂直式遮阳：=B-ctgs,wLB图1.5-21垂直式遮阳尺寸计算3综合式遮阳可先计算出垂直板和水平板的挑出长度，然后按照构造要求来确定遮阳板的挑出长度。4挡板式遮阳

例子：广州地( 23°8′)南向窗口宽 1.80m,高 1.50m,要求在秋分日 14:00 有满窗遮 阳,求水平遮阳板的尺寸。 解: (1)求太阳位置 sinhs=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ cosAs= 求出 hs = 52°52′ As = 55°55′ sinhs .sinφ-sinδ coshs .cosφ sinhs=sinφ.sinδ+cosφ.cosδ.cosΩ cosAs= 求出 hs = 52°52′ As = 55°55′ sinhs .sinφ-sinδ coshs .cosφ sinhs .sinφ-sinδ coshs .cosφ sinhs .sinφ-sinδ coshs .cosφ (2) 求墙的方位角 γs,w = As - Aw = 55°55′ (3) 计算水平板挑出长度 L = H·ctg hs·cosγs,w = 0.64m = 0.64m (4) 计算水平板端翼挑出长度 D = H·ctg hs·sinγs,w = 0.94m (5) 水平板的总长度 B+2D=1.8+2*0.94=3.68m 2 垂直式遮阳: L =B·ctgγs,w 3 综合式遮阳 可先计算出垂直板和水平板的挑出长度，然后按照构造要求来确定遮阳板的 挑出长度。 4 挡板式遮阳

(1）窗台离挡板的距离L-Ho =ctg h,'cos s,w图1.5-22挡板式遮阳尺寸(2)挡板的长度：H-HO(3）窗台挡板端翼挑出的长度D = Ho'ctg hs'sin s,w三、遮阳设施对室内热环境的影响1对太阳辐射的影响2对室内气温的影响3对室内采光的影响：降低照度，增加室内照度均匀度4对室内通风的影响：减小室内风速四、遮阳设施构造设计要点1遮阳的板面组合与构造2遮阳板的安装位置3材料与颜色材料：轻质材料颜色：外表面一一浅色内表面一一稍暗4特种窗玻璃

(1) 窗台离挡板的距离 H0 = L ctg hs·cosγs,w H0 = L ctg hs·cosγs,w (2) 挡板的长度: H - H0 (3) 窗台挡板端翼挑出的长度 D = H0 ·ctg hs ·sinγs,w 三、遮阳设施对室内热环境的影响 1 对太阳辐射的影响 2 对室内气温的影响 3 对室内采光的影响：降低照度，增加室内照度均匀度 4 对室内通风的影响：减小室内风速 四、遮阳设施构造设计要点 1 遮阳的板面组合与构造 2 遮阳板的安装位置 3 材料与颜色 材料：轻质材料 颜色：外表面——浅色 内表面——稍暗 4 特种窗玻璃