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1、第五章 建筑日照分析,2009年,2,第一节 日照的基本原理,基本概念 日照:就是物体表面被太阳光直接照射的现象 . 日照时数:是表示太阳照射的时数 . 日照率:是以实际日照时数与同时间内 (如年、月、日等)的最大可照时数的百分比。,3,日照的作用,日照过少导致人体产生的褪黑色素增加，引起精神忧郁 紫外线 杀菌，促进合成维生素D 导致皮肤癌 可见光 获得照明 红外线 带来辐射热能,4,建筑对日照的要求,建筑对日照的要求视建筑的不同使用性质而定，可概括为争取日照和避免日照。建筑日照设计的主要目的是，根据建筑的不同使用要求，采取措施使房间内部获得适当的日照，防止过量的太阳直射光。对某些有特殊要求的

2、房间甚至终年限制阳光的直射。,5,建筑对日照的要求,争取日照 需要争取日照的建筑物有病房、幼儿活动室和农用日光室等。（根据建筑使用性质而定，一般冬至日2h或3h） 在阳光的照射下，能够引起动植物的光生物学反应，促进生物机体的新陈代谢。阳光中的紫外线能够预防和治疗某些常见的疾病，如感冒、支气管炎和佝偻病等。因此，具有重要的卫生意义。其次，阳光中的红外线照射到室内所产生的辐射热能够提高室内温度，有良好的取暖和干燥作用。此外，日照对建筑物的造型艺术也有一定的影响，能够增强建筑物的立体感，提高建筑环境的艺术水平。,6,建筑对日照的要求,避免日照 需要避免日照的建筑有两类：一类是室内环境不宜过热的房间，

3、如炎热季节里，民用建筑的主要居室、恒温恒湿的纺织车间、高温的冶炼车间等；另一类是易于引起视觉眩光和某些化学反应的房间，如档案库、展览室、阅览室、绘图室、精密仪器室，以及某些化学生产车间、实验室、药品室等。,7,第一节 日照的基本原理,经度和纬度,经线或子午线,纬线,东经,西经,北纬,南纬,180,90,0,0,8,第一节 日照的基本原理,地球绕太阳运行的规律 公转:地球按一定的轨道绕太阳的运动 . 黄道面:地球公转轨道.由于地轴是倾斜的，它与黄道面约成66o 33的交角.,9,第一节 日照的基本原理,太阳赤纬角 太阳光线与地球 赤道面所夹的圆心角表示 . n计算日在一年中的日期序号,赤纬d,北

4、回归线,南回归线,10,时角:地球自转一周为360o， 因而每小时的时角为15 o . 即时角= （T0 /6012） 15.,11,第一节 日照的基本原理,12,太阳高度角,太阳方位角,13,第二节 棒影图的原理及应用,14,第二节 棒影图的原理及应用,15,第二节 棒影图的原理及应用,16,第二节 棒影图的原理及应用,17,第二节 棒影图的原理及应用,18,第二节 棒影图的原理及应用,棒影日照图上应注明纬度、季节日期、比列及指北方向等。按上述制作方法，可制作不同纬度地区在不同季节的棒影日照图。北纬40和北纬23地区的夏至。冬至、春分、秋分的棒影日照见附录3.,19,第二节 棒影图的原理及应

5、用,20,第二节 棒影图的原理及应用,21,第二节 棒影图的原理及应用,首先将绘于透明纸上的平屋顶房屋的平面图覆盖于棒影图上，使平面上欲求之A点与棒图上的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比例一致，较为简单。但亦可以随意，当比例不同时，要注意在棒影图上影长的折算。例如选用1:100时，棒高1cm代表1m;选用1:500时，棒高1cm代表5m，余类推。如平面图上A为房屋右翼北向屋檐的一端，高度为20m。则它在这一时刻之影就应该落在10点这根射线的4cm点A处 (建筑图比例为1:500，故棒高4cm代表2Om)，连接AA线即为建筑物过A处外墙角的影。,22,第二节 棒影图

6、的原理及应用,23,第二节 棒影图的原理及应用,旋转180 就意味着将某一高度的棒放在相应的棒影轨迹O上，则其棒的端点A的影恰好落在0点上。如果将棒立于连线OO之上任一位置，则0点就受到遮挡，即0点无日照，如果将棒立于连线oo以外时，棒端点A的影就达不到0点，则0点受即OA有日照。,24,日照时间的计算 例如：求广州冬至日正南向底层房间窗口P点的日照时间，窗台高1m，房间外围房屋见图6-9。 图中B1幢房屋高9m，B2高3m，B3高6m。由于减去1m窗台高，故B1相对高8m，B2相对高2m，B3相对高5m。,第二节 棒影图的原理及应用,25,第二节 棒影图的原理及应用,26,第二节 棒影图的原

7、理及应用,27,第二节 棒影图的原理及应用,若两幢房屋朝向正南，如图中A(实践)布置。假设1个单位棒高代表10m，即H=10m，则前幢房屋相当于1.5个单位棒高，因而讨论这一问题时，必须利用棒影图中的1.5个单位影长曲线。根据图6-8原理。为保证后幢房屋正午前后有3h日照，即从10点30分到13点30分，前幢不得遮挡后幢，则前幢房屋北墙外皮，必须位于1.5个单位影长曲线与10点30分、13点30分两条射线(虚线)之二交点的联结线上。确定了北墙皮的位置以后，即可从图中12点钟时间线上量出前后房屋之间距D为1.7H。由于北纬40地区冬至正午时，单位影长等于单位棒高的2倍，故间距 34m 。 故改用

8、B(虚线)的布置方法，即将朝向转到南偏东15，则虽间距未变，而日照时间却可达4h以上。,28,第六章 建筑防热设计,2009年,29,1、热气候特征与防热途径 2、建筑防热设计控制指标 3、屋顶与外墙的隔热设计 4、窗口遮阳 5、房间的自然通风 6、自然能源利用与防热降温 7、空调建筑节能设计 8、夏季结露及其防止方法,30,热气候特征与我国炎热地区范围 干热和湿热(见下表),第一节 热气候特征与 防热途径,31,第一节 热气候特征与 防热途径,32,第一节 热气候特征与 防热途径,我国有关规范对建筑防热设计有如下要求： 夏热冬暖地区，必须充分满足夏季防热要求； 夏热冬冷地区，必须满足夏季防热

9、要求； 寒冷地区的部分地区，要兼顾夏季防热,33,第一节 热气候特征与 防热途径,室内过热的原因和防热的途径 ： 室内过热的原因 （1）太阳辐射和室外气温共作用 （2）直射进室的太阳辐射 （3）自然通风过程中带进或带出的热量 （4）室内生产或生活过程中产生的余热， 包括人体散热,34,第一节 热气候特征与 防热途径,防热的途径 ： 减弱室外的热作用 合理地选择建筑的朝向和进行建筑群布局，防止过度日晒。居住建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。尽量避免主要房间受到东、西向日晒。同时要绿化周围环境，以降低环境辐射和空气温度。对外围护结构的外表面，应采用浅颜色以减少对太阳辐射的吸收，降低综合温度，从

10、而减少进入围护结构的传热量。,35,第一节 热气候特征与 防热途径,防热的途径 ： 外围护结构的隔热和散热 对屋顶及东、西外墙等围护结构要进行隔热处理，达到节能所要求的热工指标，使内表面温度满足隔热设计标准的要求。白天隔热好而夜间散热又快的隔热形式是最理想的，尤其适合在自然通风情况下采用。通风屋面和通风墙是应用广泛而又有效的隔热方式。,36,第一节 热气候特征与 防热途径,防热的途径 ： 良好的自然通风 自然通风是排除室内余热，改善室内热湿环境的主要途径之一。 组织自然通风的措施包括：使房间的进风口尽量接近夏季主导风向；居住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计及门窗的设置，应有利于自然通风，

11、利于室内的风场分布；设置通风构造；利用绿化、地理环境组织通风等。,37,第一节 热气候特征与 防热途径,防热的途径 ： 遮阳 建筑物的向阳面，尤其是东、西向窗户，宜优先采用活动或固定的建筑外遮阳设施。在屋顶和西墙的外侧设置遮阳设施，可以降低它们的室外综合温度。在建筑设计中，宜结合外廊、阳台、屋檐等构件达到遮阳的目的。利用绿化、设置其他活动的或固定的遮阳设施也可实现有效的遮阳 。,38,第一节 热气候特征与 防热途径,防热的途径 ： 利用自然能 利用自然能主要包括建筑外表面的长波辐射、夜间对流、被动蒸发冷却、地冷空调、太阳能降温等防用结合的措施。,39,第二节 建筑防热设计控制指标,室外（空气）

12、综合温度,40,第二节 建筑防热设计 控制指标,室外综合温度 ： 太阳辐射热的作用 室外空气的传热 结构外表面的有效长波辐射的自然散热作用（夜间辐射）,60！,35！,41,第二节 建筑防热设计 控制指标,42,第二节 建筑防热设计 控制指标,防热隔热设计标准内表面最高温度 按照民用建筑热工设计规范（GB50176-93）要求，自然通风房屋的外围护结构内表面最高温度应当满足如下的隔热控制指标：i,max t e,max,43,第二节 建筑防热设计 控制指标,44,第二节 建筑防热设计 控制指标,防热隔热设计标准各部分的传热系数和热惰性指标 合理选择外围护结构的隔热能力，就是选择围护结构的质量、

13、蓄热系数及热惰性等指标的大小。对于空调房屋，因为要求围护结构的热阻大和室内温度波幅小，一般可以采用隔热材料。而采用自然通风的建筑，则应根据建筑功能的不同，合理选择围护结构的热工指标，如延迟时间和衰减倍数等。,45,第二节 建筑防热设计 控制指标,防热隔热设计标准各部分的传热系数和热惰性指标 夏热冬冷地区,46,第二节 建筑防热设计 控制指标,防热隔热设计标准各部分的传热系数和热惰性指标 夏热冬暖地区 * D25的轻质屋顶，还应满足国家标准热工设计规范所规定的隔热要求。 * D25的轻质外墙，还应满足国家标准热工设计规范所规定的隔热要求。,47,外围护结构隔热设计的原则 隔热的重点在屋顶，其次是

14、西墙与东墙 降低室外综合温度（浅色、遮阳） 在外围护结构内部设置通风间层 合理选择外围护结构的隔热能力，主要根据地区气候特点，房屋的使用性质和结构在房屋中的部位来考虑,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,48,外围护结构隔热设计的原则 利用水的蒸发和植被降温 屋顶和东、西墙应当进行隔热计算 充分利用自然能源 空调建筑Ko符合采暖通风与空气调节设计规范GBJ19规定的要求,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,49,屋顶和外墙的隔热设计 屋顶隔热 自然通风 实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶 通风屋顶 阁楼屋顶 遮阳 绿化.土.石 喷淋 .蓄水,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,50,屋顶和外墙的隔热设计 屋顶

15、隔热 自然通风 实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,51,屋顶和外墙的隔热设计 屋顶隔热 自然通风 通风屋顶,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,52,屋顶和外墙的隔热设计 屋顶隔热 自然通风 通风屋顶,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,53,屋顶和外墙的隔热设计 屋顶隔热 自然通风 阁楼屋顶,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,54,屋顶和外墙的隔热设计 外墙隔热,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,55,屋顶和外墙的隔热设计 外墙隔热,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,56,屋顶和外墙的隔热设计 隔热措施效果评价,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,57,外窗的隔热设计 夏热冬冷地区 多层

16、住宅外窗宜采用平开窗。建筑物16层的外窗及阳台门的气密性等级，不应低于现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法(GB 7107)规定的3级；7层及7层以上的外窗及阳台门的气密性等级，不应低于该标准规定的4级。 外窗(包括阳台门的透明部分)的面积不应过大。不同朝向、不同窗墙面积比的外窗，其传热系数应符合下表的规定。,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,58,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,外窗的隔热设计 夏热冬冷地区,59,外窗的隔热设计 夏热冬暖地区 居住建筑外窗的面积不应过大，各朝向窗墙面积比应符合下列规定：北向不大于045；东、西向不大于030；南向不大于050。采用不同平均窗墙面积比时，

17、其外窗的传热系数K和综合遮阳系数S。应符合节能标准规定。 天窗面积不应大于屋顶总面积的4，其传热系数K不应大于40W(m2K)，天窗本身的遮阳系数SC不应大于05。,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,60,外窗的隔热设计 夏热冬暖地区 居住建筑19层的外窗的气密性应满足如下规定：在10Pa压差下，每小时每米缝隙的空气渗透量不大于25m3，每小时每平方米面积的空气渗透量不大于75m3；10层及10层以上的外窗的气密性应满足如下规定：在10Pa压差下，每小时每米缝隙的空气渗透量不大于15m3，每小时每平方米面积的空气渗透量不大于45m3。,第三节 屋顶与外墙的隔热设计,61,第四节 外窗遮阳,基本概念

18、,62,第四节 外窗遮阳,窗户本身的遮阳系数玻璃,63,遮阳的目的与要求 目的：避直射光室内过热、眩光、紫外线 要求： 夏天防止日照，冬天不影响必需的房间日照 晴天遮挡直射阳光，阴天保证房间日照 减少遮阳构造的挡风作用，最好还能起导风入室的作用 能兼作防雨构件，并避免雨天影响通风 不阻挡从窗口向外眺望的视野 构造简单，经济耐久 必须注意与建筑造型处理的协调统一,第四节 外窗遮阳,64,遮阳的形式及其效果 遮阳的形式 水平式遮阳（南向、 北回归线以南北向窗） 垂直式遮阳（东北、 北、西北) 总综合式遮阳（东南、西南） 挡板式遮阳（东、西）,第四节 外窗遮阳,65,第四节 外窗遮阳,遮阳的形式及其

19、效果 遮阳的效果 窗口设置遮阳之后，对遮挡太阳辐射热量和在闭窗情况下降低室内气温，效果都较为显著。但是对房间的采光和通风，却有不利的影响。 遮阳对太阳辐射热量的阻挡 遮阳对室内气温的影响 遮阳对房间采光的影响 遮阳对房间通风的影响,66,67,68,第四节 外窗遮阳,遮阳形式的选择与构造设计 遮阳形式的选择（材料、与建筑和环境设计的整合、气候适应设计） 遮阳的构造设计 遮阳的板面组合与构造,69,第四节 外窗遮阳,遮阳形式的选择与构造设计 遮阳的构造设计 遮阳的板面组合与构造,70,第四节 外窗遮阳,遮阳形式的选择与构造设计 遮阳的构造设计 遮阳板的安装位置,71,第四节 外窗遮阳,遮阳形式的

20、选择与构造设计 遮阳的构造设计 材料与颜色 活动遮阳,72,73,74,第五节 建筑自然通风,自然通风的动力 热压和风压综合作用形成建筑物的自然通风。从自然通风降温的角度来看，风压通风对改善室内气候条件的效果比较显著，应首先考虑如何组织风压通风来改善室内热环境。,75,第五节 建筑自然通风,自然通风的动力 热压 热压通风需要进风口低于出风口才能形成。热压的大小取决于室内外空气温差所形成的空气密度差，以及进出风口的高差。,76,第五节 建筑自然通风,自然通风的动力 风压 当风吹向建筑物时，在迎风面上形成正压区，而在建筑物屋顶、两侧及背风面形成负压区，负压区内的空气一般处于涡流状态，又称为涡流区。

21、,77,第五节 建筑自然通风,自然通风的动力 风压 如果建筑物上设有开口，气流就会从正压区流人室内，再从室内流向负压区，这就形成了风压通风。风压的大小由风速以及空气动力系数(由建筑物外表面尺寸及与风向形成的夹角所决定，并随位置而异)决定。,78,第五节 建筑自然通风,自然通风的动力 风压 房间要取得良好自然通风，最好是穿堂入室直吹室内。假设有一夹角（图5-32）。,79,第五节 建筑自然通风,建筑朝向、间距和建筑群布局 建筑朝向,80,第五节 建筑自然通风,建筑朝向、间距和 建筑群布局 建筑群布局 一般建筑群的平面布局有行列式、周边式及自由式三种。行列式又可分为并列式、错列式和斜列式，从通风效果来看，错列式和斜列式较并列式和周边式为好。,81,第五节 建筑自然通风,82,第五节 建筑自然通风,83,第五节 建筑自然通风,84,第五节 建筑自然通风,85,第五节 建筑自然通风,86,第五节 建筑自然通风,87,