棒影图试验
建筑物理(建筑日照)
需要避免日照的建筑有两类：一类是防止室内过 热；另一类是避免眩光和防止化学作用的建筑，如展 览室、阅览室、精密仪器车间，以及某些工厂，实验 室，药品车间等。
3. 建筑日照设计的要求:
应考虑日照时间、面积及其变化范围，以保证必 需的日照或避免阳光过量射入以防室内过热。
地方位置在中心经度线以西，每差 减 在以东时，每差 加 。
12-2 棒影图的原理及其应用
一、棒影日照图的基本原理 二、棒影日照图的绘制步骤 三、用棒影日照图求解日照问题
一、棒影日照图的基本原理
1. 棒与影的关系：
设在地面上立一任意高 的垂直棒。若已知某时刻太
阳方位角和高度角，太阳照射棒的顶端 在地面上投
不利的一面：过量的日照，特别是南方炎热地 区的夏季，易造成室内过热，对人体不利；阳光 直射工作面上会产生眩光，损害视力，尤其在工 业厂房中，工人会因室内过热与眩光而易疲劳， 降低工作效率；直射阳光对物品有褪色、变质等 损坏作用；有些化学药品被晒，还会发生爆炸的 危险。
2. 建筑对日照的要求据建筑的不同使用性质而定:
要相应地采取建筑措施，正确选择房屋的朝向、 间距和布局形式，做好窗口的遮阳处理，且综合考 虑地区气候特点，房间的自然通风及节约用地等因 素而防止片面性。
二、地球绕太阳运行的规律：
1. 地球的四季变化与太阳赤纬角: 四季的形成：如图12-1地球绕太阳一周的行程。
太阳赤纬角 ：
太阳光线与地球赤道面 所夹的圆心角。
1。日照时间的计算：
例：求广州冬至日正南朝向底层房间窗口 点的日照时间，窗台高 ，房间外围房屋见 图。
2。建筑朝向与间距的选择：
建筑物理(第四版)刘加平课后习题答案.doc
第二章建筑围护结构的传热原理及计算习题2-1、建筑围护结构的传热过程包括哪几个基本过程，几种传热方式？分别简述其要点。
答：建筑围护结构传热过程主要包括三个过程：表面吸热、结构本身传热、表面放热。
表面吸热一一内表面从室内吸热（冬季），或外表面从事外空间吸热（夏季）结构本身传热一一热量由高温表面传向低温表面表面放热一一外表面向室外空间散发热量（冬季），或内表面向室内散热（夏季）2-2、为什么空气间层的热阻与其厚度不是成正比关系？怎样提高空气间层的热阻？答：在空气间层中，其热阻主要取决于间层两个界面上的空气边界层厚度和界面之间的辐射换热强度。
所以，空气间层的热阻于厚度之间不存在成比例地增长关系。
要提高空气间层的热阻可以增加间层界面上的空气边界层厚度以增加对流换热热阻；或是在间层壁面上涂贴辐射系数小的反射材料以增加辐射换热热阻。
2.3、根据图2.17所示条件，定性地作为稳定传热条件下墙体内部的温度分布线，应区别出各层温度线的倾斜度，并说明理由。
已知入3〉XI）入2。
答：由q =-普可知，由于是稳定传热，各壁面内的热流都相同，当人值越大时，dx各壁层的温度梯度丝就越小，即各层温度线的倾斜度就越小。
dx2-4、如图2.18所示的屋顶结构，在保证内表面不结露的情况下，室外外气温不得低于多少？并作为结构内部的温度分布线。
已知：ti=22°C, 4）i=6O%, Ri= 0.115m2*k/W, Re=0.043 m2*k/Wo解：由ti=22"C,虬=60% 可查出Ps=2642.4Pa贝p = Ps x/=26424x0.6 = 158544/pa可查出露点温度七=13.88 °C要保证内表面不结露，内表而最低温度不得低于露点温度1）将圆孔板折算成等面积的方孔板-d2 =a2 a = 0.091m42）计算计算多孔板的传热阻有空气间层的部分（其中空气间层的热阻是0.17）=四竺 +0.17 +丝竺• + 0.11 + 0.04 = 0.35 （m2 K）/W01 1.74 1.74无空气间层的部分% =停 + 0.11+0.04 = 0.24 （m2-K）/W3）求修正系数0 097A, =1.74 W/（m K）%=号言=0.57 W/（m K）-0.15x0.93 = 0.143（麻./Q/W所以修正系数取0. 934）计算平均热阻0.097+0.053 0.097 0.053 0.35 * 0.245） 计算屋顶总的传热系数D 0.010.02 0.05 n 1 n 1 -八 / 2 r>r\ /II/ R = ------ + ------- + ------ + 0.143 + 0.15 = 0.63 （m - K ）/W0.17 0.93 0.196） 计算室外温度t — ttj — 2 2 - 22— 13.88R ~ Rj 0.63 一Ojl得 te=-24.79°C 由此可得各层温度是0 F 3. 45°C 02=-15. 92°C0 3=-17. 5°C 0 e=-21.84°C可画出结构内部的温度分布线。
西安棒影图
西安地区棒影图（Ф=34.17）步骤一：计算西安冬至日、夏至日和春秋分的日出日没时刻：冬至日：δ=-23.45 cosΩ=-t g34.17×tg(-23.45)可得Ω=±72.87=±4时51分即西安冬至日日出时刻为-4时51分+12=7时9分日没时刻为4时51分+12=16时51分夏至日：δ=23.45 cosΩ=—tg34.17×tg23.45可得Ω=±107.125=±7时8分即西安夏至日日出时刻为-7时8分+12=4时52分日没时刻为7时8分+12=19时8分春秋分日：δ=0 cosΩ=—tg34.17×tg0可得Ω=90=±6时即西安春秋分日日出时刻为-6时+12=6时日没时刻为6时+12=18时步骤二：计算夏至日方位角As，太阳高度角hs及影长H′Ф=34.17 δ=23.45太阳高度角hs：①日出日落太阳高度角: 0②正午时刻太阳高度角: hs=90-(Ф-δ)=79.28③Ω=15t早上 7时Ω=-75 8时Ω=-60 9时Ω=-45 10时Ω=-30 11时Ω=-15④早上7时：sinhs=sinФ*sinδ+cosФ*cosδ*cosΩ=0.4199 hs=24.83同理可得 8时hs=37.085 9时hs=49.48 10时hs=61.74 11时hs=73.05方位角As:①日出日落方位角：cosAs=—sinδ／cosФ，得As=118.748②正午时刻方位角: 0③早上7时：cosAs=（sinhs*sinФ-sinδ）/coshs*cosФ=-0.215649 求得As=102.4653同理求得 8时As=95.14 9时As=86.9 10时As=75.63 11时As=54.718设棒高H为1m，求H′日出日没：H′=∞早上7时：H′=Hctghs=2.16早上8时：H′= Hctghs=1.322早上9时：H′= Hctghs=0.85早上10时：H′= Hctghs=0.53早上11时：H′= Hctghs=0.304早上12时：H′= Hctghs=0.18919时 4时8时 52分日日17 没出 716 8北纬34.17夏至 0 15 914 1013 12时 11计算春秋分日方位角As，太阳高度角hs及影长H′Ф=34.17 δ=0太阳高度角hs：①日出日落太阳高度角: 0②正午时刻太阳高度角: hs=90-(Ф-δ)=55.83③Ω=15t早上7时Ω=-75 8时Ω=-60 9时Ω=-45 10时Ω=-30 11时Ω=-15④早上7时：sinhs=sinФ*sinδ+cosФ*cosδ*cosΩ hs=12.365同理可得8时hs=24.436 9时hs=35.66 10时hs=45.768 11时hs=52.71方位角As:①日出日落方位角：cosAs=—sinδ／cosФ，得As=90②正午时刻方位角: 0③早上7时：cosAs=（sinhs*sinФ-sinδ）/coshs*cosФ求得As=81.44同理求得8时As=72.03 9时As=60.89 10时As=45.79 11时As=26.927设棒高H为1m，求H′日出日没：H′=∞早上7时：H′=Hctghs=4.56早上8时：H′= Hctghs=2.20早上9时：H′= Hctghs=1.39早上10时：H′= Hctghs=0.97早上11时：H′= Hctghs=0.76早上12时：H′= Hctghs=0.67北纬34.17 春秋分 0 棒高1:10018时日落 1 6时日出217 3 74 5616 7 8891015 14 13 12时 11 10 9计算冬至日方位角As，太阳高度角hs及影长H′Ф=34.17 δ=-23.45太阳高度角hs：①日出日落太阳高度角: 0正午时刻太阳高度角: hs=90-(Ф-δ)=32.38②Ω=15t早上 8时Ω=-60 9时Ω=-45 10时Ω=-30 11时Ω=-15③早上8时：sinhs=sinФ*sinδ+cosФ*cosδ*cosΩ hs=8.9752④同理可得 9时hs=18.252 10时hs=25.7 11时hs=30.64方位角As:① 日出日落方位角：cosAs=—sin δ／cos Ф，得As=61.25 ② 正午时刻方位角: 0③ 早上8时：cosAs=（sinhs*sin Ф-sin δ）/coshs*cos Ф 求得As=60.55 同理求得 9时As=43.08 10时As=30.62 11时As=16.03设棒高H 为1m ，求H ′ 日出日没：H ′=∞早上8时：H ′= Hctghs=6.33 早上9时：H ′= Hctghs=3.032 早上10时：H ′= Hctghs=2.077 早上11时：H ′= Hctghs=1.688 早上12时：H ′= Hctghs=1.579北纬34.17 冬至 0 棒高1:10012345 16815 14 13 12时 11 10 9 西安地区日照间距系数计算从上午11点开始可以满足冬至日有两小时日照的需求 冬至日11时：As=16.03 hs=30.647时9分日出 16时51分日出日照间距D=Hctghscosr日照间距系数=D/H（H为前栋建筑高度）r=As-а①南向：r=As-0=16.03 D=Hctg30.64cos16.03=1.62H②南偏东10：r=As-а=16.03-10=6.03 D=Hctg30.64cos6.03=1.678H③南偏东20：r=As-а=16.03-20=-3.67 D=Hctg30.64cos（-3.67）=1.68H④南偏东30：r=As-а=16.03-30=-13.67 D=Hctg30.64cos（-13.67）=1.64H⑤南偏东40：r=As-а=16.03-40=-23.67 D=Hctg30.64cos（-23.67）=1.546H⑥南偏东45：r=As-а=16.03-45=-28.67 D=Hctg30.64cos（-28.67）=1.48H⑦南偏东50：r=As-а=16.03-50=-33.67 D=Hctg30.64cos（-33.67）=1.40H。
建筑物理实验
建筑物理实验实验指导书马欣张宏然李海英北方工业大学建筑工程学院建筑系、建筑物理实验室2008年6月第一部分光学实验部分实验一教室天然光环境评价一、实验目的1、掌握室内光环境的基本评测方法。
2、了解采光设计要点。
3、检验实际采光效果是否达到预期的设计目标。
二、实验设备照度计，亮度计，对讲机，米尺，直尺，线，胶带纸等。
三、预习要求《建筑物理》第七章第二节，第八章第一节、第二节和第三节。
四、实验原理与方法1、概述在建筑现场进行光度测量是评价光环境的重要手段。
其目的是：检验实际照明效果是否达到预期的设计目标；了解不同光环境的实况，分析比较设计经验；确定是否需要对照明进行改装或维修。
室内光环境测量的主要内容是：工作面上各点的照度和采光系数；室内各表面，包括灯具和家具设备的亮度；室内主要表面的反射比，窗玻璃的透射比；灯光和室内表面的颜色。
为得到正确的测量数据，在着手测量前，必须检查仪器是否经过校准，确定它的误差范围。
选择标准的测量条件也很重要。
天然采光的采光系数测量，应当尽可能在全阴天进行。
2、照度测量在进行工作的房间内，应该在每个工作地点（例如书桌、工作台）测量照度，然后加以平均。
对于没有确定工作地点的空房间或非工作房间，通常选0.8m高的水平面测量照度。
测量时可将测量区域划分成大小相等的方格（或接近方形），测量每格中心的照度。
测量数据可用表格记录，同时将测点位置正确标注在平面图上，最好是在平面图的测点位置直接记下数据。
在测点数目足够度的情况下，根据测得数据画出一张等照度曲线分布图更为理想。
图1是一个示例。
3、亮度测量光环境的亮度测量应在实际工作条件下进行。
先选定一个工作地点作为测量位置，从这个位置图1：照度测量数据在平面图上的表示方法图2：光环境亮度测量数据的表示方法测量各表面的亮度，将得到的数据直接标注在从同一位置同一角度拍摄的室内照片上，或以测量位置为视点的透视图上。
图2是一个示例。
亮度计的放置高度，以观察者的眼睛高度为准，通常站立时1.5m，坐下时1.2m。
日照分析报告
若在计算过程中出现红色数字，可要小心喽，那是日照不足的窗户哦！
此刻注意复查房型是否满足日 照要求，或者稍移窗户位置
第二步：客体、主体建筑范围图制作
1、根据第一步确定的日照总图，开始计算
不同时间段的等照时线范围（因软件原因现只进行一栋楼的测算）
6小时等照时线范围 7小时等照时线范围 8小时等照时线范围
下面我们接着述说日照的 “后果”。。。
“后果”即为软 件的具体操作
根据项目阶段不同 日照大体分为两块
方案初期，总图强排
日照分析报告
项目初始阶段一般为总图强排， 计算总量
南通—和融
南通—和融
之后为设计师实现总图构思的重 要一步
—计算日照
计算日照基本步骤 根据项目具体情况赋予建筑高度
（建议适当提高原有高度）
日照分析的建模要求：
当屋顶或附属物（如圆壳形）较为复杂时可采用简单的矩形包络体代替。
日照分析注意点
日照分析节气：大寒日 日照分析时间段：8:00-16:00 计算精度：10分钟 主客体范围计算规则：实际阴影范围或特殊要求 报告格式：窗报批表、线上日照、沿线报批等 日照的有效时间：累计日照时间（＜20分钟忽略不计） 可忽略不计的日照遮挡：建筑自身阳台、隔板、遮阳板、花台、分户隔板等对 窗户的建筑自身遮挡。
经过千锤百炼“磨刀”工程结束，下面将是最精彩的内容“砍柴”— 软件 操作
日照分析报告cad操作内容（结 合南通绿地）
平面擦窗，计算窗日照表
（擦门窗是个细心活）
客体建筑范围图
主体建筑范围图
日照分析图
（这张图大家都懂的。。。）
现在准备就绪，开始“砍柴”喽！
第一步：根据基地信息及总图，平面建模擦窗
建筑物理实验指导书
实验1：室内热环境测定一、实验目的1.学习测量热环境各参数（温度、湿度、风速、辐射）的仪器原理 2．使用仪器测量热环境各参数3．计算比较不同室内环境的热舒适度PMV二、实验原理1.温度的测量 : 采用精密热敏电阻作为测量温度的敏感元件，2.相对湿度的测量:采用集成化湿敏电容式相对湿度传感器，3.室内风速、风向的测量风速计的头部玻璃球，球内绕有镍铬丝线圈和两个串联的热电偶。
热电偶的冷端连接在支柱上并直接暴露于气流中。
当一定大小的电流通过镍铬丝线圈时，玻璃球的温度升高，温度升高的程度反映在热电偶产生的热电势，经校正后用气流速度在电表上表示出来，就可用它直接来测量气流速度。
4．平均辐射温度测量平均辐射温度即室内对人体辐射热交换有影响的各表面温度的平均值。
用黑球温度计测定来自周围物体平均辐射温度， 5．热舒适度PMVPMV(Predicted Mean Vote)预期平均热舒适度,它是以人体热平衡方程式为基础,考虑心理、生理学,综合影响人体热感觉的主要因素。
使用环境参数综合测量仪6401可以测量空气参数并计算PMV 。
4568102030406080-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0()不满意百分率（%）)}(1.12566.1])273()273[(566.11096.3)34(0014.0)29.4867.5(1073.1)15.58(42.005.3{]0275.0ex p303.0[4482036.0a ci a r ci a Mt t V t t t M M W M W M PMV -⨯-+-+⨯⨯---⨯-⨯------⨯+=----ϕM: 人体能量代谢率，静坐时取1.2met 。
（69w/m 2）,W: 人体所做的机械功，静坐时取0 w/m 2,ψ：相对湿度,t a : 空气温度，℃,t ci : 衣服外表面温度，℃,t r : 平均辐射温度，℃,V a : 风速，m/s三、主要实验设备仪器1、ZRQF-D10φJ 风速仪(1)把仪器测杆放直，测点朝上、滑套向下压紧，保证测头在零风速下校准仪器。
建筑物理习题及答案
建筑物理习题及答案第⼀篇建筑热⼯学第⼀章建筑热⼯学基本知识习题1-1、构成室内热环境的四项⽓候要素是什么？简述各个要素在冬（或夏）季，在居室内，是怎样影响⼈体热舒适感的。
答：（1）室内空⽓温度：居住建筑冬季采暖设计温度为18℃，托幼建筑采暖设计温度为20℃，办公建筑夏季空调设计温度为24℃等。
这些都是根据⼈体舒适度⽽定的要求。
（2）空⽓湿度：根据卫⽣⼯作者的研究，对室内热环境⽽⾔，正常的湿度范围是30-60%。
冬季，相对湿度较⾼的房间易出现结露现象。
（3）⽓流速度：当室内温度相同，⽓流速度不同时，⼈们热感觉也不相同。
如⽓流速度为0和3m/s时，3m/s的⽓流速度使⼈更感觉舒适。
（4）环境辐射温度：⼈体与环境都有不断发⽣辐射换热的现象。
1-2、为什么说，即使⼈们富裕了，也不应该把房⼦搞成完全恒温的“⼈⼯空间”？答：我们所⽣活的室外环境是⼀个不断变化的环境，它要求⼈有较强的适应能⼒。
⽽⼀个相对稳定⽽⼜级其舒适的室内环境，会导致⼈的⽣理功能的降低，使⼈逐渐丧失适应环境的能⼒，从⽽危害⼈的健康。
1-3、传热与导热（热传导）有什么区别？本书所说的对流换热与单纯在流体内部的对流传热有什么不同？答：导热是指同⼀物体内部或相接触的两物体之间由于分⼦热运动，热量由⾼温向低温处转换的现象。
纯粹的导热现象只发⽣在密实的固体当中。
围护结构的传热要经过三个过程：表⾯吸热、结构本⾝传热、表⾯放热。
严格地说，每⼀传热过程部是三种基本传热⽅式的综合过程。
本书所说的对流换热即包括由空⽓流动所引起的对流传热过程，同时也包括空⽓分⼦间和接触的空⽓、空⽓分⼦与壁⾯分⼦之间的导热过程。
对流换热是对流与导热的综合过程。
⽽对流传热只发⽣在流体之中，它是因温度不同的各部分流体之间发⽣相对运动，互相掺合⽽传递热能的。
1-4、表⾯的颜⾊、光滑程度，对外围护结构的外表⾯和对结构内空⽓间层的表⾯，在辐射传热⽅⾯，各有什么影响？答：对于短波辐射，颜⾊起主导作⽤；对于长波辐射，材性起主导作⽤。
日照分析图解
一、概述长期以来，因为日照采光而引起矛盾甚至导致法律纠纷的事件屡见不鲜，这些大多是由于在设计或审查阶段日照分析得不够科学准确的原因。
日照分析涉及到时间、地域、建筑造型等多种复杂因素，要将这些相互影响的因素综合起来进行人工精确计算分析是非常困难的。
因此，实践中各地只好根据地方简易算法来估算，如果再加上一些人为因素，很容易发生与实际情况偏差甚至严重不符的现象。
SUN日照分析软件是在大量深入调研的基础上，通过与多家规划管理与规划设计单位的密切合作，经过反复推敲与艰苦研发，开发的一套系统软件。
它全面解决了全国各地任何时段的日照分析问题，计算科学准确，使用简单方便，是规划管理、规划设计、建筑设计、房地产开发等领域强有力的日照分析工具。
二、功能框图三、主要功能1、遮挡分析：分析各栋建筑之间的遮挡与被遮挡情况。
选定被遮挡建筑时自动分析出对其产生遮挡影响的所有遮挡建筑；选定遮挡建筑时自动分析出其对其它建筑产生遮挡影响的所有被遮挡建筑。
2、阴影分析：建筑群任意时间段在任一高度上的连续阴影图、阴影轮廓范围线以及相邻建筑间的阴影差集图。
可直观的观察建筑阴影轮廓的影响范围或对其它建筑的遮挡情况。
3、主客体范围：根据设置的计算规则，确定合理的分析范围。
4、单点分析：建筑群体内任意一点在任意时间和高度的日照时间分析计算，分析结果图面标示及自动统计生成单点日照分析报表。
5、窗户分析：建筑物窗户满窗日照（可设置为左右端或中心点）的分析计算，分析结果图面标示及生成统计报表。
6、窗洞分析：在窗户窗面上进行等距离布点，分析各点的日照情况，统计出满足标准的点在窗面中所占的比例。
7、太阳能板分析：在建筑群体中对太阳能板各端点进行日照分析，并绘制和导出分析表格。
8、沿线分析：沿建筑轮廓线或任意定义高度的线等距离布点分析，分析结果标注在所设定的分析线上。
可快速对建筑轮廓线进行日照时间计算或验算。
不同的分析线可以设置不同的受影面高度，并一次分析完成。
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棒影图实验
一、实验目的
1、了解三参数日照仪的使用原理和使用方法
2、绘制棒影图的方法
3、棒影图的用途
二、实验设备
三参数日照仪、三角板、量角器、计算机
三、预习要求
《建筑物理》第六章。
四、实验原理与方法
1、三参数日照仪的原理
在自然阳光的照射中，由于地球太阳转动和地球的自转，太阳的高度角和方位角也在随着持续变化，其变化值取决于测量时间、测量地点的纬度和赤纬度这三个重要的参数。
三参数日照仪就是依据以上的原理设计而成的。
2三参数日照仪的使用方法
●模拟平行光源（建议≥500W的探照灯）
●将日照仪放于平稳的桌面上，使纬度盘刻度为0，时间表为12时，赤纬度位
于3月份（春分和秋分的日照位置）。
挪动日照仪或灯源位置，使棒影图位于
无影的状态。
●调节纬度盘、赤纬盘，调到要测的地理位置和要测的日期，转动支架，可测出
不同时间的日照状况。
或直接在地平面上铺纸绘制棒影图。
3棒影图的制作
方法一：三参数日照仪法
●调节日照仪上的纬度盘、赤纬角刻度盘使之与设计所在地的纬度、赤纬度一致；
●在地面上铺纸、立棒、转动时角刻度盘，画当地、当日棒影轨迹；
●把预先制作好的建筑模型放在地面，使其朝向与设计朝向一致。
转动时间刻度
盘，即可观察。
方法二：计算绘制法
依据给定的地点、日期和时间计算太阳高度角及方位角，按照比例画出棒影图。
4 棒影图的使用
建筑物朝向和间距
五、实验步骤指导
1、检查仪器以及校准仪器
2、绘制棒影图
3、确定朝向和间距
六目前获得建筑物阴影的方法
计算机模拟法。