第24卷第2期合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.24No.2 2001年4月JO URN AL O F HEFEI UN IV ERSITY O F TECHNO LOGY Apr.2001确定住宅建筑日照间距的棒影图综合分析法黄　农1,　姚金宝2,　瞿　伟3(1.合肥市规划局,安徽合肥　230001; 2.合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥　230009; 3.昆明理工大学建筑工程学院,云南昆明　650051)摘　要:住宅建筑日照分析是城市居住区规划设计中的一项重要工作内容。

对于正南向布置的住宅按照各地正南向住宅的标准日照间距系数计算即可,但是对于不同朝向的住宅或老城区、周围建筑密集区的住宅,日照间距的确定较为困难。

文章提出利用棒影日照图综合分析确定住宅建筑日照间距,对于解决这类问题是一种可靠实用的方法。

关键词:城市规划;居住区规划设计;住宅建筑日照间距;棒影日照图中图分类号:T U984.12;TU113.3 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2001)02-0217-05General analytical method to get the residential buildingsinsolation interval by using stick sunlight shadow chartHU AN G No ng1,　Y AO Jin-bao2,　QU W ei3(1.Hefei City Planning Bureau,Hefei230001,China; 2.School of Civil Engineering,Hefei Univ ersity of Techn olog y,Hefei230009, China; 3.Sch ool of Civil Engineering,Kunming University of Science and Tech nology,Kunming650051,Ch ina)Abstract:The residential building s insola tion interval analysis is an impo rtant job in the field o f urban residential district planning and desig n.The insolation interv al of the buildings facing to the south can be g ot by the sta nda rd co efficient of such building s insola tion interv al.But to the buildings w hich will be built in the old city zone or to wa rds other sides than the south,the building s inso latio n interv al is difficult to determine.This paper pro poses a g eneral analy tical metho d to g et the residential building s inso la tio n interv al by using stick sunlight shado w chart.The m ethod is prov ed to be reliable a nd practical.Key words:city pla nning;urban residential district planning and desig n;residential building s inso la tio n interv al;stick sunlight shadow cha rt住宅建筑需要适宜的日照,主要目的是为了能使室内有良好的卫生条件,起消灭细菌和干燥潮湿房间的作用,以及在冬季能使房间获得太阳辐射热而提高室温。

因此合理地确定住宅建筑之间的距离及朝向、高度等,是住宅建筑规划设计的一项重要工作。

同时,合理地确定住宅建筑间距,涉及到广大城市居民的切身利益。

近年来,城市建设用地十分紧张,有些建设单位从经济利益的角度出发,总想将建筑容积率加大,违法建设,造成建筑物周围居民住宅日照时间不能满足规范要求,此类上诉案例时有发生。

另收稿日期:2000-07-31作者简介:黄　农(1956-),男,安徽金寨人,硕士,合肥市规划局高级工程师.218 合肥工业大学学报(自然科学版) 第24卷外,城市居民维护自身合法权益的法律意识日渐增强,一些人对自己居住地周围即将建设或正在建设的楼房往往会产生担心自己家中照射不到阳光的疑虑,要求建设单位或规划部门给出一个满意的答复。

目前,国内住宅建筑日照间距的确定,执行国家标准[1]及各地规划管理部门制定的有关技术规定。

其主要办法是根据建筑气候分区制订出大寒日或冬至日在一天中有效日照时间带范围内,日照时数不低于控制数值。

由此确定出正南向住宅的标准日照间距系数及不同方位间距折减系数,用以计算出住宅建筑的日照间距控制值。

上述方法在实际规划设计工作中,对于相邻建筑比较规则简单的情况是实用便利的,但对于城市中心区,周围建筑十分拥挤或地形比较复杂的情况,住宅建筑日照间距的确定比较困难,同时也很难给建筑周围的居民一个明确、直观的解释。

为此,本文提出了确定住宅建筑日照间距棒影图综合分析法。

1　棒影日照图的绘制1.1　棒影数值计算[1～3]假设垂直立于地面上的任意棒的棒高H,该棒在某一时刻棒影的长度H′,影的方位角A s′关系式为H′=H co t h s(1)A s′=A s+180°(2)根据日照原理,则co s T=(sin h s sin H-sin W)/(co s h s cos H)(3)sin h s=sin H sin W+co s H cos W cos K(4)式中　H——地理纬度,即建筑物所在城市的地理纬度W——太阳赤纬角,即太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角K——时角,即一天中地球自转在不同时刻的时角h s——太阳高度角,即太阳光线与地平面间的夹角A s——太阳方位角,即太阳光线在地平面上的投影线与地平面正南线所夹的角1.2　计算中的若干问题(1)地理纬度H　各城市的地理纬度不同,可根据当地有关部门的资料获得,也可参阅有关规范[1]条文说明。

地理纬度H的取值微差,可通过计算分析误差,对棒影长度的影响较小(见表1),可忽略不计。

表1　棒影长度表(W=-20°0′0″,H=1m)m时　刻h=31°51′h=31°53′误差/(%)12∶00 1.273 1.2750.1611∶00 1.367 1.3680.0710∶00 1.683 1.6850.129∶00 2.405 2.4080.128∶00 4.464 4.4700.13(2)太阳赤纬角W　赤纬角W值在每年同日期都有微差,赤纬角W值的日变化在大寒日有十多秒,在冬至日仅数秒。

根据1970～2000年30年的天文资料[4]可以得到W的最大值:大寒日　W=-20°17′冬至日　W=-23°27′(3)地方时与北京标准时[1,5]　地方平均太阳时与北京标准时的转换关系为T 0=T m +4(120°-L m )+E p(5)式中　T 0——北京标准时间T m ——地方平均太阳时L m ——当地时间子午圈所处的经度E p ——均时差 一年中E p 值变化的范围为-14.3～16.4min,可从有关天文资料中获得。

涉及到冬季日照的均时差值:大寒日为-10min 55s,冬至日为1min 45s(1970～2000年30年天文资料[4]中E p 的平均值)。

我国地域广阔,东西时差约4h ,一般在进行日照分析中,采用当地平均时。

当所在城市与北京市所处的地理经度相差不大时,也可采用北京标准时,只是正午的时间不是北京时间12∶00,而存在一个时差。

例如,合肥市地理经度117°18′,由(5)式计算可知,大寒日当地平均时与北京标准时相差约1min,冬至日约13min 。

1.3　计算结果根据上述日照原理,利用软件计算出建筑物所在地大寒日或冬至日中各时刻棒影的h s 、A s 、H ′、A s ′值,时间步长可根据实际需要自定,通常取0.5h 或1h 。

棒高值即由建筑物的相对高度确定。

计算结果见表2所列。

表2　棒影长度计算结果时 刻A s h s影长/m 12∶000°　0′　0″37°　52′　0″ 1.2911∶00　13∶0017°　26′　40″35°　55′　17″ 1.3810∶00　14∶0032°　57′　57″30°　28′　10″ 1.709∶00　15∶0045°　49′　23″22°　21′　44″ 2.438∶00　16∶0056°　17′　24″12°　26′　30″ 4.537∶00　17∶0064°　59′　43″1°　20′　2″42.94日出　日落65°　54′　49″0°　0′　0″∞ 注:地理纬度:31°51′0″;赤纬:-20°17′;棒高:1m。

图1　棒影日照图1.4　棒影日照图绘制根据上述计算得到的数据,利用计算机软件Auto C AD 自动绘制出棒影日照图,并存在图形文件中,供下一步分析时调用,图中比例可根据需要自行选定,所绘棒影日照图,见图1所示。

2　住宅窗口有效水平采光角室内日照时间多少,与窗口的形状、大小、朝向及外墙厚度等因素有关。

2.1　窗口水平采光角θ1如图2所示,在窗口平面的4个墙角点A 、B 、C 、D 对角线的延长线所构成的水平角,即为窗口的水平采光角θ1。

在θ1角度以外,阳光均被墙体遮挡,无法射入室内。

219第2期 黄　农,等:确定住宅建筑日照间距的棒影图综合分析法2.2　窗口有效水平采光角θ从图2中可以看出,在角θ1靠近A 、D 的两侧,虽然阳光可以射入窗内,但是日照量很小,且通常照在室内墙面上,此时太阳位置较低,日照效果差。

为此,本文提出采用窗口有效采光角θ。

从图3中可以看出,将窗口外墙A 、D 两点与窗口内墙B 、C 两点的中点E 相连,A ED 即为窗口有效水平采光角θ。

在角θ范围内,阳光至少可以通过窗口宽度的一半射入室内,使室内获得较好的日照效果。