日照分析原理
钢铁的脊梁
2023年12月20日 14:20:46
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一、概述   本文原本是产品开发需求文档,删除了开发需求部分并做了相关修改,仅就日照计算部分,涉及部分日照软件使用的参数以及计算原理做相关分享,因此可能会存在一些排版上的问题。 二、项目流程                           

一、概述  

本文原本是产品开发需求文档,删除了开发需求部分并做了相关修改,仅就日照计算部分,涉及部分日照软件使用的参数以及计算原理做相关分享,因此可能会存在一些排版上的问题。

二、项目流程  

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xxxxxxxx

三、发开需求

xxxxxxxxx                      

四、规范解读  

建筑日照计算参数标准  

o数据要求

§日照计算范围

§主要遮挡建筑以及范围

§被遮挡建筑以及范围

§遮挡场地范围

§周边建筑

§地形测量数据

§              图片

§有效日照时间带,一般为上午8时至下午16时(大寒日为日照标准日),上午9时至下午15时(冬至日为日照标准日)

§4.0.2建模标准

§所有模型采用统一的平面和高程基准;

§所有建筑的墙体应按外墙轮廓线建立模型;

§遮挡建筑的阳台、檐口、女儿墙、屋顶等造成遮挡的部分均应建模,被遮挡建筑的上述部分如需分析自身遮挡或对其他建筑造成遮挡,也应建模;

§构成遮挡的地形、建筑附属物应建模;

§进行窗户分析时,应对被遮挡建筑外墙面上的窗进行定位;

§遮挡建筑、被遮挡建筑及窗应有唯一的命名或编号。

§4.0.3在建模时可进行综合或简化,当屋顶、外墙、构筑物及建筑附属物形体较为复杂时,可为简单的几何包络体。

§5.0.1

§日照基准年应选取公元2001年;

§采样点间距应根据计算方法和计算区域的大小合理确定

§窗户宜取0.30m~0.60m

§建筑宜取0.60m~1.00m

§场地宜取1.00m~5.00m

§当需设置时间间隔时,不宜大于1.0min

§5.0.3日照计算宜选取当地政府公布的城市经纬度,并应符合下列规定:

§当建筑实际位置与城市纬度差超过15'或南北距离超过25km时,宜另确定经纬度的取值;

§当建筑实际位置与城市经度差超过15'或东西距离超过20km时,宜另确定经纬度的取值。

§5.0.4考虑太阳光线与墙面水平夹角的影响(扫掠角

§链接北京市日照计算标准第五节第三条

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§5.0.5日照计算应采用真太阳时,时间段可累积计算,可计入的最小连续日照时间不应小于5.0min。

§当地方规范要求更加严格的时候按照地方标准进行。例如北京要求的最小连续日照时间不小于15min;苏州市要求为30min。

§5.0.6日照时间的计算起点应符合现行国家标准《城市居住区规划设计规范》GB50180的有关规定,并应符合下列规定:

§落地窗、凸窗和落地凸窗应以虚拟的窗台面位置为计算起点(图5.0.6-1)。

§直角转角窗和弧形转角窗应以窗洞口所在的虚拟窗台面位置为计算起点(图5.0.6-2)。

§              图片

§              图片(补充:上海市日照分析规划管理办法)

§异型外墙和异型窗体可为简单的几何包络体。

§宽度小于等于1.80m的窗户,应按实际宽度计算;宽度大于1.80m的窗户,可选取日照有利的1.80m宽度计算。

城市居住区规划设计标准GB50180-2018  

o4.0.9

§ 老年人居住建筑日照标准不应低于冬至日日照时数2h;

§ 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,既有住宅建筑进行无障碍改造加装电梯除外;

§旧区改建项目内新建住宅建筑日照标准不应低于大寒日日照时数1h;

§              图片

§              图片

§              图片

北京市日照计算参数标准  

o5.0.2(3)扫掠角为15°

o5.0.2(4)最小连续日照时间为15min

o解读部分5.0.2(5)进行日照分析的基本途径是设置窗户、建筑或场地上的采样点,通过判定采样点是否被遮挡来判断其日照状况。不同的采样点间距,将影响日照分析的最终结果。所以,日照分析时应根据计算方法、区域大小及分析对象确定采样间距,减少因采样点间距不合理带来的计算误差。

§ 为分析对象时,一般是将窗台面(线)的两个端点作为起点和采样点,对窗台面(线)按一定间距布置采样点进行采样分析。

§建筑外轮廓立面为分析对象时,采样点间距是指建筑外轮廓或立面上相邻采样点之间的距离,以建筑外轮廓线或某一段的端点作为起点位置。

§场地为分析对象时,采样点间距是指日照分析的场地平面区域内相邻采样点之间的距离。

o解读部分5.0.3有关计算基面的判定方法:

§              图片

§              图片

五、Sunflower软件设计原理研究  

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o棒影图/采样点计算原理研究:

软件首先生成太阳轨迹图,如图中1处,并对此轨迹按时间划分。

然后将图上所有时间点(此处的时间点的划分取决于用户设置的采样时间间隔,比如一小时、半小时、五分钟、一分钟...)与采样点连线,如果被建筑物遮挡则不生成连线。如果连续连线的时间和小于用户设置的最小连续日照时间,则不生成连线。

最后计算成功连线的根数,并将根数*采样时间间隔。最后得到的总时间就是该点所在位置的日照时间总和。

oSunflower日照参数设计参考:

             图片

§重要参数:

§2D采样点范围

§2D采样点间距

§2D采样点高度(窗台高度,默认0.9)

§选择3D日照采样点

§计算日期(默认2001年的大寒日或冬至日)

§时间间隔

§最小连续累计

§最大连续累计合计段数

§时区

§地理位置

§配色

§认为需要补充的:

§扫掠角要求(根据规范要求,扫掠角小于一定角度的时候,即使有日照,由于日照质量较差,也不算在日照时间中。这个角度根据各地规范要求不同,可以考虑由用户手动输入,或自动获取规范信息

§楼栋高程

§这个高程可以是手动指定的,比如设计师已经此楼的高程,则手动在rhino视口中放到正确高度;

§或者先生成场地地形模型,然后在摆放的时候自动吸附到场地高度上去

六.众智日照软件分析  

6.1设置  

?              图片系统设置中主要界面为上图列出的部分,这些部分的设置对日照计算有影响。

o1.建筑参数与定义详细建筑相似,主要涉及日照模型建立的过程,在一号面板中,可以看到一栋建筑主要的参数包括:

§类型(建筑、塔楼、电梯井、跃层、水箱、其他)

§室内标高(室外标高+室内外高差)

§距屋顶高

§层属性(住宅or商业)

§建筑层高

§建筑层数

§女儿墙高

§建筑高度(根据上方数据可以计算出来的)

§窗台高度

o2.选择规范模板

§2.1. 对于日照来说,规范中所需要的参数总共包括界面中的几项

§城市信息

§经纬度

§时间设置

§大寒的具体时间段

§冬至的具体时间段

§有效时间设置

§最小连续时间

§最大时间段数

§最小入射角

§最大忽略时间

§安全值

§图面表示(连续or累计)

§满窗设置

§左右端照到为满窗

§中心点满窗

§最大窗宽设置(是否最优设置)

o3.系统设置

§满窗设置(继承日照标准中的信息,不需要重复设置)

§勾选最优的情况下则选取窗户上日照最好的1.8米,否则是从中心点向两侧各延伸1.8/2=0.9m,来计算日照情况。

§有效时间设置(继承日照标准中的信息,不需要重复设置)

o4.主客体设置

§4.1.创建主客体设置规则

6.2基本建模  

?              图片

o1.建筑定义-详细建筑

§参数等同于6.1-1中的参数

o2..独立窗户-布置窗户

§独立窗户只能定义在详细建筑上,因为独立窗户需要指定层信息。独立窗户包括以下几点重要参数:

§窗户编号

§层数

§层高

§室内外高差(注意要考虑高程)

§窗台高(此窗台高度并不是规范中定义的窗台高度,而是相对于室外地坪的高度)

§窗高

§窗宽

§户型

o3.随建筑窗户-布置窗户

§随建筑窗户的特点是能够根据建筑层数生成窗户,当层高改变的时候,窗户随之变化,当层性质为商业的时候,不生成窗户。随建筑窗户包括以下几个重要参数:

§窗户编号

§窗高

§窗宽

§户型

o4.定义阳台/空调板

§通过指定的方法,实现构件属性的赋予

6.3屋顶坡地建模  

o主要涉及地形与屋顶的建模,众智由于是基于CAD平台的,所以建模功能较弱,基本上属于能满足需求的状态,而Rhino本身作为建模软件,对于遮挡建筑的建模能力更强,不需要考虑众智的建模逻辑。

o而众智在V12后更新了地形建模,功能实现类似于GH中抓取高程点然后使用Delauney Mesh电池生成地形网格的做法。

6.4分析  

o主要分析方法:              图片

§单点分析              图片

§窗洞分析:

§窗洞分析首先需要指定遮挡建筑,然后指定需要分析的窗户,并指定采样间距。

§以0.5的采样间距为例,对2.4米宽的窗户进行采样的时候,并不是一个能整除的模数,最后分析结果的图形如下:              图片从图中可见,在采样方式为中心点的情况下,众智对2.4米的窗以窗户中心为起点,分别向两侧均匀布置采样点,并且在最后只有0.7米的情况下不再布置采样点,因此生成了上图的日照采样分析图。

§在采样方式为左右端的情况下,众智采用从左右两侧开始均匀布置采样点,              图片

§当窗宽不能被采样点间距整除的时候,剩下距离内是否布置点取决于该尺寸(a)与采样距离的一半关系(b),当a = b的时候布置点,当a                          b的时候布置点。                    图片

§沿线分析

§              图片

§平面区域分析

§              图片通过手动指定矩形区域,局部计算日照情况

§等时线绘制              图片

6.5日照时间比对  

左图为众智日照

右图为sunflower日照

采样时间均为1分钟

坐标高程等信息均一致

             图片 

经过详细比对,日照结果在规范允许的三分钟内完全一致。

但是经过与Sunflower开发作者交流,Sunflower可以做到百万点在三秒内结束运算,计算效率大大提高。

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