一、建筑對日照的要求

　　日照是指物體表面被太陽光直接照射的現象。陽光直接照射到建筑地段和建筑物表面及其房間內部的現象，稱為建筑日照。

　　建筑對日照的要求視建筑的不同使用性質而定，可概括為爭取日照和避免日照。建筑日照設計的主要目的是，根據建筑的不同使用要求，采取措施使房間內部獲得適當的日照，防止過量的太陽直射光。對某些有特殊要求的房間甚至終年限制陽光的直射。

　　(一)爭取日照

　　需要爭取日照的建筑物有病房、幼兒活動室和農用日光室等。

　　爭取日照是因為在陽光的照射下，能夠引起動植物的光生物學反應，促進生物機體的新陳代謝。陽光中的紫外線能夠預防和治療某些常見的疾病，如感冒、支氣管炎和佝僂病等。因此，爭取適宜的建筑日照具有重要的衛生意義。其次，陽光中的紅外線照射到室內所產生的輻射熱能夠提高室內溫度，有良好的取暖和干燥作用。此外，日照對建筑物的造型藝術也有一定的影響，能夠增強建筑物的立體感，提高建筑環境的藝術水平。

　　(二)避免日照

　　需要避免日照的建筑有兩類：一類是室內環境不宜過熱的房間，如炎熱季節里，民用建筑的主要居室、恒溫恒濕的紡織車間、高溫的冶煉車間等;另一類是易于引起視覺眩光和某些化學反應的房間，如檔案庫、展覽室、閱覽室、繪圖室、精密儀器室，以及某些化學生產車間、實驗室、藥品室等。

　　避免日照的原因在于，過量的日照，容易造成室內過熱，對人的健康不利;也會造成某些生產工藝的廢品率上升。陽光直射在工作面上產生的眩光，會損害人的視力。此外，直射陽光會加快物品褪色、變質、損壞的速度，甚至可能引起某些化學易燃晶燃燒和爆炸。

　　二、日照基本原理

　　(一)地球繞太陽運行的規律

　　地球按一定的軌道繞太陽的運動，稱為公轉。公轉一周的時間為一年。地球公轉的軌道平面叫黃道面。由于地軸是傾斜的，它與黃道面約成66oC33′的交角。公轉時，這個交角和地軸的傾斜方向都是固定不變的。太陽光線垂直照射在地球上的范圍，在南、北23o27′緯度線之間作周期性變動。這兩條緯度線分別稱為南回歸線和北回歸線。

　　(二)太陽赤緯角δ

　　通過地心并垂直地軸的平面與地球表面相交出來的圓，就是赤道。為了說明地球公轉時陽光直射地球的變動范圍，引入太陽赤緯角占的概念。它表示太陽光線與地球赤道面所夾的圓心角。赤緯角是用來表征不同季節的一個數值。赤緯角從赤道面算起，向北為正，向南為負，顯然有―23o27′≤δ≤―23o27′地球氣候在一年中的變化過程，要經歷春分、夏至、秋分和冬至四個重要節氣。

　　春分：陽光直射點在赤道上，赤緯角δ=0°，南北半球晝夜等長，均為12小時。

　　夏至：陽光直射在北緯23o27'線(北回歸線)，并切過北緯66o33'線(北極圈)。赤緯角δ=23o27‘，北半球白天最長夜間最短，南半球則相反。

　　秋分：陽光回到赤道，其赤緯角又為0o，南北半球的晝夜又是等長。在北半球，夏至一秋分的季節視為夏季，晝長夜短;南半球為冬季，夜長晝短。北極圈內都處于面向太陽的一側，是“永晝”;南極圈內則處在背太陽的一側，是“長夜”。

　　冬至：陽光直射在南緯23o27'線(南回歸線)，且切過南緯66o33′線(南回歸線)，其赤緯角δ=一23o27′，此日，北半球白天最短夜間最長;而南半球則相反。

　　(三)時角

　　太陽所在的時圈與通過當地正南方向的時圈(子午圈)構成的夾角稱為時角。地球自轉一周360o需一天時間，因而每小時對應的時角為15′。

　　式中Ω――地方太陽時對應的時角，度，正午為零，上、下午對稱，下午為正，上午為負;Tm――地方太陽時，h.

　　(四)太陽高度角和太陽方位角

　　太陽位置用太陽高度角hs，和太陽方位角A，來表示。太陽高度角，是指太陽光線與地平面的夾角。太陽方位角是指太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南線所夾的角。以下幾種特殊的太陽位置較為重要：

　　(1)任何一個地區，日出、日落時，太陽高度角均為零。

　　(2)一天中，只有在正午，即地方太陽時為12時的時候，太陽高度角最大，此時太陽位于正南。

　　(3)太陽方位角，以正南點為零，順時針方向為正，表示太陽位于下午的范圍;逆時針方向為負，表示太陽位于上午的范圍。

　　(4)任何一天內，上、下午太陽的位置對稱于正午，即上、下午的太陽高度角數值相同，太陽方位角的數值相同但符號相反。

　　確定太陽高度角和方位角的目的是為了進行日照時數、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區范圍等問題的計算。

　　影響太陽高度角hS和方位角AS的因素有三個：赤緯角δ，它表明季節(即日期)的變化;時角Ω，它表明時間的變化;地理緯度φ，它表明觀察點所在地方的差異。

　　1.太陽高度角hs.

　　sinhS=sin(1-53)

　　式中hs一太陽高度角，度;

　　φ―地理緯度，度;

　　δ―太陽赤緯角，度;

　　Ω―時角，度。

　　2.太陽方位角AS.

　　3.日出、日沒時的太陽高度角

　　日出、日沒時hS，=0.

　　4.正午的太陽高度角

　　正午時Ω=0，太陽高度角最大。

　　(五)日照百分率

　　日照程度用日照時數和日照百分率來衡量。日照時數是指太陽實際照射到某表面的時數;日照百分率是指一定時間內某地日照時數與該地的可照時數的百分比。同一緯度的可照時數是相同的，但因各地云量、大氣透明度不同，實際的日照時數就不一樣，因而各地的日照百分率也不相同。日照百分率越大，則到達地面上的太陽輻射能的總和就越多，反之就少。(六)地方時與標準時

　　日照設計所用的時間，均為地方平均太陽時，它與時鐘所指示的標準時之間會有一定的差值，兩者需要換算。

　　確立地球上時間基準的重要因素是地球的經度。全球共分3'60條經線，經國際協議，把通過英國格林尼治天文臺的經線稱作本初子午線，定為0o，由此往東、西各分180o，分別稱為東經、西經。所謂的標準時間，就是各國按所處的地理位置的某一范圍，規定所轄地區的時間統一以某一條子午線的時間為標準時間。如我國的標準時間是以東經120o子午線作為北京時間的標準。顯然，以太陽正對某地子午線的時刻為中午埠時所推算出的時間，就是地方太陽時。地方太陽時和標準時的換算可近似按式(1―55)進行：T0=Tm+4(L0?Lm)(1-55)

　　式中To――標準時間，時：分;

　　Tm――地方太陽時，時：分;

　　L0――標準時間子午圈的經度，度;

　　Lm――某地子午圈的經度，度;

　　三、棒影圖原理及應用

　　(一)棒影圖原理

　　影的長度L和影的方位角AS′為：L=H?ctghs，(1―56)AS′=As+180o(1―57)

　　式中H――棒高，m;

　　As――太陽的方位角，度。

　　(二)棒影圖的應用

　　(1)確定建筑物陰影區;

　　(2)確定室內日照區;

　　(3)確定建筑物日照時間;

　　(4)確定建筑物間距和朝向;

　　(5)確定遮陽構件尺寸。

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