住房设计论文：住房设计中气候影响原因透析

作者：李丽民 赵杰夫 黎芳 单位：湖南城市学院 邵阳县气象局

通常把阳光穿过大气层的厚度(大气质量)设为M．地表上接受的太阳辐射强度为[3]（式略）由于h变化在0°-90°之间，所以ISN和IEW的正负取决于A的取值，当方位角A在-90°-0°-+90°度的范围内时，ISN为正，南墙得到太阳的直射；当90°<A<270°时，ISN为负，北墙得到太阳的直射；当0°<A<180°时(下午)，IEW为正，西墙受到太阳的直射；当0°>A>-180°时(上午)，IEW为负，东墙受到太阳的直射．根据ISN和IEW，我们可以很容易地得到不同朝向墙壁上的太阳辐射强度．利用图解法易获得各种朝向墙壁在不同时期的太阳直接辐射日总量，邵阳二至二分日，各向墙壁单位面上的太阳直达辐射日总量，结果发现：在秋分—冬至—春分的冬半年中，北向墙壁上的太阳直达辐射强度始终为0；在春分—夏至—秋分的夏半年中，任何朝向的墙壁都可受到太阳的直射．冬至前后，正南墙上获得的太阳辐射日总量最多，冬至日达15.3MJ/m2，随着墙壁朝向偏离正南方，太阳直达辐射的日总量迅速减少．这时水平面是1a中太阳直达辐射日总量最少的，只及夏至前后的1/3，相当于同时期南墙上直达辐射日总量的60%左右．(3)夏至前后，南墙上太阳直达辐射日总量很小，不到0.8MJ/m2，是各向墙壁中最少的．随着墙壁朝向偏离正南方向，太阳直达辐射日总量迅速增加(与冬至前后的情况正相反)，到东和西墙达到最大，约为10.0MJ/m2，随着墙壁的朝向继续偏北，又逐渐减少，但减少的速度小；北墙的日总量已达南墙的5倍，约3.8MJ/m2，最热的7月，与夏至前后情况比较接近．春分和秋分的情况，介于冬至和夏至之间，南墙上太阳辐射日总量最大，北墙上正好为0．2建筑物阴影当太阳高度角非90°时，突出地面的物体会产生阴影．物体的阴影会使部分地面或其它突出地面的物体(如房屋)的某些部分无法受到太阳光的直接照射．设高为H的物体在水平面上的阴影长度为L，则L为太阳高度角h的函数L=Hctgh.当取高度H为1时(即以物体高度为1个单位)则L=ctgh.

阴影遮档的方位，与各时刻的太阳方位角有关．直立棒的阴影在太阳与棒的交点连线于水平面上投影的相反方向上．根据1d中各时刻阴影的方位和长度可以绘制成日影曲线图。在日影曲线图中，中心为1个单位长的直立棒，同心圆上的数字的影长(以圆心直立棒高为1)，曲线上的数字为1d中各个时刻．从日影曲线图中，不仅可以查出一个物体阴影的日变化，还可以看出一个物体受其它物体遮挡(对太阳光而言)的程度．盛行风向及年变化就全年而言，邵阳盛行风向为东北风，频率为22%，加上相距仅15°的2个相邻风向的频率共占42%．次为静风，频率为20%，．邵阳地处季风气候区内，盛行风向有明显的年变化．冬季(12月-2月)，东北风出现的频率，分别为25%、23%与24%．春季(3月-5月)，东北风出现的频率，分别为23%、21%与20%．夏季(6月-8月)，东北风6月出现的频率为15%，静风(C)为18%；7月，南风出现的频率为17%；8月，静风出现的频率为19%，东北风为13%．秋季(9月-11月)，9月，静风出现的频率为22%，东北风为21%；10月，东北风出现的频率与静风出现的频率均为24%；11月，静风出现的频率为26%，东北风为25%．同时，邵阳风向的日变化也较明显，先年10月至次年6月，均以东北风为多，但晴天的上、下午，大多亦会吹偏南风．4房屋朝向与间距选择从前面的分析得知：邵阳地处亚热带地段，冬季少严寒，但潮湿阴冷；夏季多酷热，太阳辐射强．因此夏天，室内要避免阳光直接进入，注意通风良好；冬天，要避免冷空气大量涌入室内，让尽可能多的阳光进入室内，以保持室内暖和舒适．冬夏都有一个好的室内小气候环境，不仅有益于健康，而且可以提高学习和工作效率．邵阳朝南的房间，夏日盛行的偏南风，可以从窗口顺利进入室内，通过门和门上的气窗等形成良好的自然通风．这时南墙上的窗户受太阳直射的时间最短，直接进入室内的太阳光最少．故南向房间在盛夏不仅有凉爽之感，而且空气清新宜人．冬季，朝南的房屋，一则偏北的寒冷空气不易进入室内，同时向南的窗户整天均可受到太阳的直射，从窗户进入室内的阳光最多，使室内具有温暖舒适的小气候环境．

因此，房间朝南具有冬暖夏凉的特点，能减少冬季采暖和夏日防暑降温的费用．朝北的房间情况与朝南的正好相反．夏日窗户上受到近10h的太阳光直接照射，而盛夏盛行的南风无法由北墙窗户口吹入室内，室内的通风不畅，气温高而闷热．冬天则根本见不到阳光，盛行的北风容易从窗户进入室内，使人感到阴冷潮湿，没有舒适感．东、西2个朝向的房间，全年均有半天窗口受到太阳直射，冬天，大量阳光进入室内是有益的；夏天，大量阳光进入室内会使室内气温比室外高．尤其是西向房间，在气温高的下半天受到太阳光照射，室内气温会升得更高，使人感到闷热难当，不仅大大降低了学习和工作的效率，对身心健康亦有害．因此，邵阳地区的房屋最佳朝向，在正南偏东偏西各15°的范围内，适宜朝向在正南偏东偏西各45°的范围内．要尽量避免修建朝西至朝北方向房屋．对于南北向房屋，起居室、办公室、会客室等主要房间，应安排在南边，楼梯、卫生间、厨房等辅房间，宜安排在北边．这样做，会使主要房间十分舒适，辅房间内的污染物也不污染主要房间；如作相反安排，主要房冬冷夏热不算，辅房间的臭味和烟气，亦会随着南风大量吹入主要房内．如果受街道走向和地形等条件的限制，房屋非得东西向不可时，一则可尽量将主要房间安排西面；二则可在窗户上增设遮阳板等，尽力阻止阳光进入室内，同时还可利用竖轴窗户的不同开启程度，促成室内的自然通风，改善室内小气候．房顶宜有隔热层，以改善顶层房间的居住条件，高房间宜安上纱窗．按我国的卫生标准，房屋的最小间距，应不使底层房间晴天时满窗日照不少于2h．可查得，对于南北向房间，要使冬至日照时数达到上述条件，距南面房屋的距离不应少于南面房高的1.2倍．通常底层窗户距地面1.2m，因而间距还可缩短1.4m．