建筑日照分析计算方法比较研究(以南宁市为例)

作者:小傅 , 分类:日照分析软件FastSUN , 浏览:278 , 评论:0

       日照指标作为衡量建筑合理性的重要指标之一,在建筑设计、规划管理中具有重要的应用价值。针对日照分析技术方法在实际应用中存在方法多样化、分析结果差异性等问题,本文以南宁市建筑日照分析为例,介绍了日照分析中几种常用分析方法的计算原理,总结归纳其优缺点及适用范围,为合理选择分析方法,高效、科学的进行建筑日照分析提供参考。

       1 引言

       随着社会的进步和居民对人居环境要求的逐步提升,建筑规划设计中对日照的要求越来越严格,专业化的日照分析需求越来越大,运用科学的日照分析软件来解决各地不同建筑气候区域的日照分析问题已成为主要手段。

       掌握日照分析方法的原理和计算过程是全面解决建筑日照分析问题的关键所在。本文所用分析标准及方法均以南宁市为例,对日照分析方法进行比较,归纳出优缺点,以便为设计方案提供合理的分析依据,从而实现快速获取分析数据,提高工作效率。

       2 研究对象及方式

       目前,国内的建筑日照分析方法种类繁多,如何选择有效的分析方法对建筑日照情况进行分析是研究的重点。由于建筑日照分析涉及到时间、气候区域、建筑造型、计算参数等多种复杂因素,因此在研究时,不应对所有地域、所有分析标准一概而论,而应根据地方标准具体分析。

       以下以某住宅小区为研究对象,以南宁市的日照分析标准和同一款日照软件作为分析前提,运用三种常用的建筑日照分析计算方法来分析比较。

       3 日照分析计算标准及方法

       建筑日照是根据阳光照耀原理和日照标准,研究日照和建筑的关系以及日照在建筑中的应用。研究建筑日照的目的是充分利用阳光以满足室内光环境和卫生要求。

       3.1 日照分析计算标准(表1)

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           注:①本文中介绍的案例日照标准日为分析当年的大寒日;

                  ②统一采用同一款日照分析软件进行日照分析。

        3.2 阴影遮挡分析

        阴影遮挡分析是进行建筑日照分析的前提。它是研究建筑物之间遮挡关系的分析方法,通过分析以明确建设项目的遮挡范围以及影响自身日照的其他遮挡物。为便于叙述和理解遮挡关系,把产生遮挡阴影的对象称作“主体”,被遮挡的对象称为“客体”,因此阴影遮挡分析又叫主客体范围分析。

分析主客体建筑范围和对象的确定应符合以下规则(如图1):

       主体阴影范围:在有效日照时间段内的日照阴影范围内有日照要求的建筑,按拟建建筑高度1.8 倍的扇型阴影范围确定,计算的范围最大不超过拟建建筑北侧180 米半径扇型阴影范围。

       客体阴影范围:以已确定的客体建筑为中心,以180 米为半径做出扇型图,结合拟建建筑在其南侧范围内确定日照分析主体建筑范围。

图1 主客体范围示意图

        通过主客体分析范围的确定,为后期分析拟建建筑对遮挡物的日照情况划定了分析范围,也为建筑进行日照分析做准备(如图2)。

图2 某小区拟建建筑遮挡范围实例

        3.3 日照分析计算方法

        3.3.1 区域分析

        区域分析是在建筑群体中任意形状闭合平面区域内,累计某一时间间隔内,指定分析高度的建筑在固定时段的日照时长的分析方法,其分析结果自动生成平面日照数字模型图。该方法生成的日照数据色彩鲜艳,表现方式丰富,可以直观地评估整个分析区域中建筑群整体的日照情况。

        3.3.2 线上分析

        线上分析是沿建筑轮廓线等距离分布采样点进行日照时间的分析,并在轮廓线上显示各采样点日照结果的分析方法,用于分析建筑轮廓上给定高度的日照情况。

        3.3.3 窗日照分析

        窗日照分析是目前各地规划部门主要推崇的日照分析方法,作为日照分析的核心计算方法,窗日照分析采用两种计算方式:满窗日照分析和窗中点日照分析,其核心计算原理实质是进行点日照时长的计算,而计算前提是日照窗采样点的选取。

       1)满窗日照分析

       满窗日照计算是以经确认的日照计算基准面左右两个端为计算点,即以窗台左右两个端点为采样点(原则上窗户的宽度小于等于2.4 米的,按实际宽度的左右两个端点为计算点;宽度大于2.4 米的,按2.4 米计算,以窗户的中点两侧各延伸1.2 米为计算范围)。

        采样点明确后,日照软件对建筑的日照窗在分析标准日特定的时间段中,自动累计日照时长,并将窗日照分析结果以表格形式生成,方便查询统计。

        2)窗中点日照分析

       窗中点日照的计算原理和满窗日照一样,区别在于采样点选取不同。窗中点日照以使用外墙面处的窗台中点,即窗台左右两端中点为采样点。当日光线照射到窗台外侧中点时,该窗的日照算作有效照射,即开始统计时间,日照结果以窗日照分析表格形式导出。显然,满窗日照分析比窗中点分析计算方法更为严格。

        4 建筑日照分析方法比较

        4.1 日照分析方法优缺点比较

        以南宁某小区同一栋住宅楼为例,分别采用三种日照分析方法计算该栋住宅日照结果(图3),得出该住宅开窗朝向的日照情况。结论虽然都达到日照时长3小时以上,但从结果的精确度、生成结果的形式等方面可以看出,三种方法又略有区别。

        通过三种常用日照分析方法计算原理的分析比较,现总结各种方法的优缺点(表2)。

表2 日照分析方法优缺点对比表

        4.2 研究结论

       通过上述三种分析方法的优缺点比较归纳,可了解各种方法的计算原理及分析过程,总结出在建筑日照分析实际工作中,根据建筑的结构不同、朝向不同和设计深度不同,日照分析方法的选择要求也不同。而同一个分析对象,不同的分析方法,其计算结果也可能会不一样,各种方法的计算精度也不相同。因此,针对不同建筑自身的特性来选择合适的分析方法是建筑日照分析的关键所在,也是建筑日照结果准确性的重要保证。

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