一种采光窗阴影面积计算及位置判断的方法

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1、圃一种莱宪宦明菇面积计算R位置判断的方法杨光辉张承明山东农业大学摘要：本文针对计算采光窗阴影面积及位置在住宅采光评价中的重要作用，提出了一种准确的计算和判断方法。该方法通过计算某时刺采光窗阴影高度和宽度来计算阴影面积，结合太阳方位角判断阴影位置。实际应用证明该方法可有效对住宅采光进行评价。关键词：住宅采光；采光窗阴影；采光评价1计算采光窗阴影面积及位置的意义住宅的采光情况是每位住户都十分关心的问题，当自己的住宅前排有其他住宅时。人们都会考虑自己住宅的采光是否会受到影响、受到怎样的影响。GB50180—93(2002版)

2、《城市居住区规划设计规范》中规定：大城市住宅日照标准为大寒日大于等于2小时，冬至日大于等于1小时，老年人居住建筑不应低于冬至日日照2小时的标准；在原设计建筑外增加任何设施不应使相邻住宅原有日照标准降低；旧区改造的项目内新建住宅日照标准可酌情降低，但不应低于大寒日日照1小时的标准。我国的日照标准虽然不是世界上最为严厉的，也还是较为严格的。在执行中得到了较好的贯彻和落实【Il。窗是采光的主要工具。也起着自然通风的作用【2】。如何对采光情况进行评价。这里涉及到了计算采光窗阴影面积及判断阴影位置的问题。但一般日照情况下(仅考虑

3、晴朗的白天)，阳光若被建筑物遮挡，有可能会从遮挡物的上面照过来。也可能从遮挡物两侧的任意一侧照过来，也可能两者都有，这样计算和判断起来的话就有一定困难。网上有一个“房屋采光计算器”的网页，能对住宅采光进行简单的评价，但考虑并不全面。这个计算器假设遮光楼为无限长。即只计算从遮光楼楼顶上方照人的阳光，如果阳光从遮光楼左右侧面照入，则没有纳入计算。还有—个“楼层采光计算器”的网页，可以查询每个月的采光情况，但缺点也很明显，其假设两栋楼单层高度一致，且也没有考虑遮光楼的宽度。另外有人做了一个“对楼影高计算器”的软件，其仅仅计算

4、某天正午所在楼层阴影的高度，无法对住宅一天的采光情况进行有效的评价。本文提供一种采光窗阴影面积及位置的计算方法。考虑了阳光从遮光楼左右侧面照入的情况。也考虑了遮光楼与住宅所在楼高度、宽度的不同，能够计算任意时刻采光窗阴影面积及位置。2计算方法2．1原理通过计算阳光经遮光楼的遮挡。投射到住宅所在楼层上的阴影高度与宽度。与住宅采光窗的位置、高宽进行比较计算，得出采光窗阴影的面积；依据太阳方位角、阴影的宽高、采光窗的宽高来判断阴影位置。这里把遮光楼和住户所在楼看成一个长方体．两栋楼平行分布，且采光窗面向正南，把采光窗看成一个

5、矩形，采光窗上的深灰区域为阴影面积。要计算采光窗阴影的面积及判断阴影位置需要计算其阴影面积的高度和宽度。2．2方法2．2．1采光窗阴影高度计算公式G图1H2015．08如图1所示，线段cF的长为采光窗高度，EF为采光窗阴影高度。图1中有以下几何关系：EF=EH—FH=DG—FH甜G-AD一，Z，--AG—DEXt￡l吼厶AED—FH--AG—GHxtanLAED一用式中：一4G为遮光楼高度；——G日为楼间距：——￡A点泐为太阳高度角(天文学名词)；——刚为窗底距(采光窗底端与地面的垂直距离)。记采光窗阴影高度为h，遮光

6、楼高度为ht，楼间距为埘闷，太阳高度角为a，窗底距为h底，则匕式可改写为公式(1)：h=ht—伽问×t五ma一^底(1)2．2-2采光窗阴影宽度计算公式这里需要分两种情况，一是太阳位于正南东侧，二是太阳位于正南西侧或正南。因为当太阳位于正南东侧时。时角为负值，且计算时需要窗东距(采光窗东侧与遮光楼东侧的距离在东西方向上的分量)不需要窗西距(采光窗西侧与遮光楼西侧的距离在东西方向上的分量)；而当太阳位于正南西侧或正南时，时角不是负值，且计算时需要的是窗西距而不是窗东距。图2如图2，以第一种情况为例。线段Ac的长为采光窗宽

7、度，AB为采光窗阴影宽度。由图2分析。有以下几何关系：AB--AC—BC--AC-(BD—CD)；AC-(DExtanLBED—CD)--AC—DEXtantLBED+CD式中：——DE为楼间距；——￡尉呈D等于时角(天文学名词)的相反数(这里时圃角为负值)；——CD为窗东距。记采光窗宽度为形宙，采光窗阴影宽度为W，楼间距为W闻，时角为卢，窗东距为W东，则上式可表达为公式(2)：10----110富—H’闻×taIl(—固+埘东(2)同理可以得到太阳位于正南西侧及正南时，采光窗阴影宽度的计算公式(3)，即：W=W宙——

8、加同×t丑lrlp+埘西(3)式中：——训西为窗西距。2．2．3采光窗的阴影面积计算公式及位置判断由上面的公式求出采光窗阴影的高度与宽度．乘积即为采光窗的阴影面积。但需要考虑阴影的高度与宽度是否小于零。是否超过了采光窗的高度与宽度。记采光窗的阴影面积为．s，采光窗高度为hti,宽度为W宙，采光窗阴影高度为h，宽度为W，可整理为下式