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如何確定建築朝向
  

  現代科學技術一日千里,定向用各種天文儀器、磁羅盤、經緯儀、水準儀等,比古代那些什麼表桿法、望筒法、羅經準確不知多少倍,真是今非昔比。關于這些定向儀器已有不少專門書籍講解,我們就不費筆墨了。在這里我們將重點講解建築朝向的選擇應考慮哪些因素。
  建築朝向的選擇,涉及到當地氣候條件、地理環境、建築用地情況等,必須全面考慮。選擇的總原則是︰在節約用地的前提下,要滿足冬季能爭取較多的日照,夏季避免過多的日照,並有利于自然通風的要求。從長期實踐經驗來看,南向是全國各地區都較為適宜的建築朝向。但在建築設計時,建築朝向受各方面條件的制約,不可能都采用南向。這就應結合各種設計條件,因地制宜地確定合理建築朝向的範圍,以滿足生產和生活的要求。
  選擇建築朝向,一般主要從以下幾個方面來考慮。
  各種建築朝向牆面及居室內可能獲得的日照時間和日照面積。建築物牆面上的日照時間和日照面積。建築物牆面上的日照時間,決定牆面接受太陽輻射熱量的多少。冬季因為太陽方位角變化的範圍小,在各朝向牆面上獲得的日照時間的變化幅度很大。以北京地區為便,在建築物無遮擋情況下,以南牆面的日照時間最長,自日出至日沒,都能得到日照。北牆面則全日得不到日照。在南偏東(西)300朝向的範圍內,冬至日可有9小時日照,而東、西朝向只有4.5小時日照。
  夏季由于太陽方位角變化的範圍較大,各朝向的牆面上,都能獲得一定日照時間。以東南和西南朝向獲得日照時間較多,北向較少。夏至日南偏東及偏西600朝向的範圍內,日照時間均在8小時以上。
  建築物室內的日照情況,同牆面上的日照情況大體相似。以北京地區(窗口寬2.10米,高1.5)為例,在無遮擋情況下,冬季在南偏東(西)450朝向的範圍內,室內日照時間都比較多,冬至日在這個朝向上,均有6.5小時以上的日照時間。
  同時由于冬季太陽高度角較低,照到室內深度較大,所以在南偏東(西)450朝向的範圍內,室內日照面積都較小。在北偏東(西)450朝向的範圍內,冬至日室內全無日照。
  夏季在南偏東(西)300朝向的範圍內,日照時間不多,而且日照面積很小,夏至日室內日照為4~5.5小時之間,日照面積只有冬至日的4~7.3%。在東、西朝向上,夏季室內日照時間較多,而且日照面積很大,在夏至日室內日照時間有6小時,日照面積為冬至日的2.7倍。在北偏東(西)450朝向的範圍內,夏至日室內日照時數有3~5小時,日照面積也比東、西朝向少。從日照時間和日照面積的分析來看,北京地區的最佳建築朝向在南偏東(西)300朝向的範圍內。
  各種朝向牆面上可能接受的太陽輻射熱量。牆面上接受的太陽直射輻射熱量,除了與照射角度和日照時間有關外,還與日照時間內的太陽輻射強茺有關。根據北京地區多年的實測值,計算出最冷月(1月份)和最熱月(7月份)各朝向牆面上接受的太陽直射輻射熱日總量,並作出太陽輻射熱日總量變化圖(圖4-34),由圖可知,冬季各朝向牆面上接受的太陽直射輻射熱量,以南向最高為16529千焦/平方米?日。而在北偏東(西)300朝向的範圍內,冬季接受不到太陽直射輻射熱。
  夏季各朝向牆面上接受的太陽直射輻熱量,以東、西向為最多,分別為7176千焦/平方米?日和8830千焦/平方米?日,南向次之為4985千焦/平方米?日,北向最少為3031千焦/平方米?日。由于太陽直射輻射強度一般是上午低、下午高,所以無論冬季或夏季,牆面上接受的太陽輻射熱量,都是偏西的朝向比相應的偏東的朝向稍高一些。

夏季室外的最高氣溫,是出現在13-17時之間,此時太陽位置正在西半天的方位上。可知建築朝向在南偏西45-900(西向)朝向的範圍內,西曬是比較強烈的。
  上圖是廣州地區各朝向射輻射熱日總量圖。從北京、廣東兩地區的太陽輻射熱量的共同變化規律,是冬季以南向牆面為最多,自南向東北(西北)方向逐漸減少,到北向減為最低;在夏季以冬、西向為最多,自東(西)向北(南)方向,逐漸減少,到北向減到最低。
  各種朝向居室內可能獲得的紫外線量,太陽光譜中的紫外線,有殺菌及改善室內衛生條件的效果。在一天中陽光紫外線的成份,是隨太陽高度角的增加而增加,所以一天正午前後紫外線最多,日出以後及日沒以前為最少。
  根據多年的實踐證明,在冬季各朝向居室內接受紫外線,以南向、東南和西南朝向較多,東、西朝向較少,大約只南向的二分之一。東北、西北和北向的居室,接受紫外線更少,太約只有南向和東南向的三分之一左右。這是由于日照時間少或沒有日照,僅接受天空中散射輻射中的微量紫外線的緣故。因此,從接受紫外線多少來考慮,南偏東45°到西偏西45°朝向的範圍內為較佳的建築朝向。
  主導風向與建築朝向的關系。主導風向對冬季室內熱損耗程度及夏季室內自然通風影響很大,因此選擇建築朝向,應在考慮日照的同時注意主導風向。
  在北方寒冷地區,冬季為了建築防寒,大部分主要居室的布置,應避免對著冬季主導風向,以免熱損耗過大,影響室內溫度。如北京地區,冬季主導風向是北風和西北風,從北偏南偏東60°到南偏西60°朝向的範圍內,處于背風面,是冬季建築物防寒的適宜朝向。如下圖︰
  在南方炎熱地區,爭取良好自然通風是選擇建築朝向的主要因素之一。應將建築物朝向盡量布置在與夏季主導風向入射角小于45°的朝向上,使室內得到更多的穿堂風。
但當總平面布置是行列式方式時,應當避免建築物正對夏季主導風(即風向入射角等于零冬),以避免兩棟建築物之間,產生旋渦區過大,對後排建築物的自然通風不利。在這種情況下,建築朝向宜采取與夏季主導風向入射角在30°-60°之間的朝向上,以利于室內自然通風。
在多種風沙地區,建築朝向要避免面對風沙出現季節和主導風向。宜使建築物的縱軸平行于風沙季節的主導風向,如此可以保持室內的衛生條件,減少大面積牆面遭受風沙侵襲。此外,還要注意小氣候中的風向問題。全國各地的風玫瑰圖,列出了各地全年和夏季的年風頻率和主導風向,設計時可查找參考。

 


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