建筑日照分析原理及实际操作

建筑日照分析原理及实际操作

盛贵平

山东建大建筑技术有限公司山东济南250014

摘要：通过介绍建筑日照分析的定义、原理和相应的深度阶段，结合国家现行有关规范，简述了在当前人们越来越关注生活品质的大环境下，日照分析的要求、标准，理清了日照分析的操作思路。

关键词：日照分析多点沿线满窗日照遮挡建筑场地

引言

天然采光在节约能源和防止环境污染方面具有很大的潜力，天然采光的经济性主要表现在促进生产力、提高工作效率，其对建筑室内、外环境和气氛的营造有特殊的作用，对人的身心健康有重要实际意义。

近年来，随着城市规模的不断膨胀，建筑密度越来越大、建筑越来越向空中发展，对太阳光的遮挡愈加严重，城市中的居民对直接太阳光照的渴求愈加强烈，关注度空前提高，建筑日照分析服务应运而生。

1日照分析概述

1.1建筑日照分析的概念

广义的日照分析是指：运用地球自转与公转并存的原理，利用计算机辅助计算技术，建立完整的地球与太阳数学模型，从几何与光学的角度分析物体的阴影和相互影响的关系，以此准确地分析出指定地点、目标建筑、场地的日照状况，并对建筑群体间相互影响进行分析，包括场地面域或线上的日照情况，单位：分钟（m）。

狭义的日照分析是指：规划或现状居住类建筑，在规定的日照标准日（如大寒日、冬至日）理想情况下直接接受自然光照射的情况，单位：分钟（m）。仅考虑地理纬度、建筑自身遮挡与周围遮挡物的影响，不考虑天气情况及光的反射、透射。

建筑/场地日照分析是对规划地块和周边地块采光权益的保护，更是规划、建筑方案设计阶段重要的参数和设计成果，为合理规划布局提供技术支持。

建筑日照分析不同于建筑采光分析。建筑日照分析概念中认为太阳光是线性直射的，重点关注太阳光的直接照射情况，其关注点是建筑的南立面或场地的直接受光区域。光线在经过透射、折射后，因为介质吸收和辐射损耗等原因，能量有巨大衰减，其对生活卫生的意义大大折扣，所以在建筑日照分析中不考虑透射、折射、反射后光的作用。

1.2日照分析的原理

地球不间断地绕着太阳公转的同时又作自转运动，所以地球上任意一点的光照情况是始终变化着的。

由于太阳和地球之间的天文距离，可以认为到达地球的太阳光线为平行光，通过计算某一时刻太阳的高度角和方位角就可以确定太阳相对于分析点的位置，并通过几何及投影关系的计算得出该点在这一时刻的日照情况。

根据被分析建筑所在的纬度、节气，确定太阳高度角（太阳高度角是我们观察太阳时的仰角，也就是太阳光线与地面之间的夹角）和方位角（太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地经线的夹角），且计入遮挡物对太阳光的遮挡作用，从而得到所需的特定位置的日照时段，并由此对日照状况进行评价。

1.3日照分析的几个深度阶段

1.3.1规划策划、控制性规划阶段

本阶段为规划意向或规划策划，或为规划强排，尚无具体明晰的单体方案，多以线形或面域的形式体现日照时长，对应的日照时长标注在某标高场地上或某标高建筑外墙上。

1.3.2修建性详细规划、建筑单体方案阶段

本阶段规划基本定案，单体平面、建筑体量基本确定，需要分析拟规划及周边现状居住类建筑的日照情况，并作为下一步调整设计的依据和规划申报材料的重要组成部分。对建筑的每一个南向生活起居功能房间的外窗进行满窗日照分析，对应的日照时长及时段以彩色表格的形式列表注明。

1.3.3遮挡源分析

选择日照不满足的点、线位置，分析是遮挡建筑的高度原因还是间距原因导致的光线遮挡，为方案调整精准的找到方向，让规划方案调整工作事半功倍。

2济南市有关日照分析管理规定的沿革

2.12006年版。扇形范围建筑高度的1.8倍，东西南60米矩形。阳台不参与遮挡计算，窗宽最大2.4米，分析采样间隔5分钟；

2.22009年版。扇形范围建筑高度的1.5倍，东西南60米矩形。阳台不参与遮挡计算，窗宽最大2.4米，分析采样间隔5分钟；

2.32015年版。扇形范围建筑高度的1.5倍，东西南75米矩形。阳台挑板、空调板等可能产生遮挡的构件均参与计算，窗宽最大1.8米；分析采样间隔1分钟；

2.4济南市现行日照管理规定要点：

2.4.1各类生活居住类建筑的采光要求：

（1）住宅的卧室、起居室，大寒日2小时；

（2）医院病房楼、老年人居住建筑的卧室和起居室、中小学校教学楼的普通教室，冬至日2小时；

（3）幼儿园、托儿所的寝室和活动室，冬至日3小时。幼儿园活动场地，1/2场地面积满足冬至3小时。

2.4.2下列建筑不作为被遮挡建筑进行日照分析：

（1）临时建筑；

（2）擅自变更为生活居住类建筑的；

（3）低层简易住宅及村民、居民自建住房；

（4）申报建筑位于东西走向（包括东偏南60度以内）规划红线宽度40米以上的道路或规划控制宽度60米以上的河道南侧的，道路或河道北侧第二排及其以北建筑；

（5）申报建筑位于南北走向（包括南、北偏东30度以内）规划红线宽度40米以上的道路或规划控制宽度60米以上的河道两侧的，道路及河道另一侧的建筑。

道路与河道相邻且二者规划控制宽度（含绿化带）之和在60米以上的，适用前款第（4）、第（5）项规定。

2.4.3城市旧区项目内新建住宅每套应当至少有一个居住空间大寒日日照时间不低于1小时；城市新区项目内新建住宅每套应当至少有一个居住空间大寒日日照时间不低于2小时。

不符合前款规定的房屋套型，不应作为住宅。

其他新建生活居住类建筑日照标准应当符合国家相关技术规范要求。

2.4.4申报项目以外被遮挡的住宅，原日照时间满足至少有一个居住空间大寒日日照时间不低于2小时的，叠加申报项目的日照影响后，仍应满足；申报项目以外被遮挡的其他生活居住类建筑原有日照标准符合国家技术规范要求的，叠加申报项目的日照影响后，仍应符合国家技术规范要求。

原有日照标准不符合上述要求的，叠加申报项目的日照影响后，原有日照时间不应减少。

3.国标《建筑日照计算参数标准》GB/T50947-2014

由于我们幅员辽阔，南北向纬度跨度太大，自北而南，对光照的关注度逐渐降低，甚至某些低纬度地区对通风的要求胜过对光照的关注。所以作为国家性的参数标准，无法给出“一刀切”的规定，只对基本概念做了详细的解释，比如日照基准年、建筑日照标准的定义等，但没有详细规定日照分析的方法和对应的阶段，没有定义“满窗日照”的概念。

结合具体工作中遇到的各种情况和实际问题，个人对该标准的补充建议：

3.1阳台不区分主体内外，均应分析到阳台外缘。因为阳台是建筑的一部分，是内部的使用者能到达且直接受益和处置的室内或半室内空间，这个思路更符合客观权益情况，更具备可操作性。

3.2凸窗、落地凸窗应按外凸主体外墙的实际尺寸建模，但不再区分侧向挡板的有无，均按侧向实体挡板建模，因为既然在日照分析中不考虑光线的透射，且凸窗侧向面由于方位角过大的原因，其实际日照质量并不高，完全可以忽略其对建筑卫生的作用，转而充分考虑其对光线的遮挡。

3.3体量巨大或体量连续的构筑物等实体，当位于遮挡源的确定范围内时，应据实或以最小包络体的形式建模，参与对被遮挡建筑的日照分析。如城市高架路、城市立交桥、台地挡土墙、烟囱、水塔等。

3.4明确托幼对活动场地的日照要求，并增加养老院、病房楼活动场地的要求。结合老、幼冬季外出活动时间减少的实际生活规律，可将该类场地的日照标准日定在非冬至或大寒日，具体场地范围比例及时长标准应经统计分析确定，并结合日照标准日分析测算结果确定。

3.5某些有外凸墙体较大尺度的外饰面层的建筑，如干挂石材、铝板幕墙等，以该饰面层作为外墙处理，建模时外窗位于该概念化的“外墙”上。

3.6由于建筑形象需要等原因，属于同一个房间的多个外窗，当窗间墙小于0.6米时，可合并为一个通长的大窗户处理，并适用5.0.6.4条的规定。

3.7当目标地块的周边地块明确为待开发地块，且无在报方案时，为保证周边地块采光权益，在做目标地块日照分析时，应在相同的退界标准基础上，南北向朝向或与目标地块内建筑平行布置与目标地块邻近的楼座平面，并模拟分析其日照情况，作为整体分析的成果。

4.与日照分析有关的常用规范

4.1《民用建筑设计通则》GB50352-2005

4.1.3建筑日照标准应符合下列要求：

1每套住宅至少应有一个居住空间获得日照，该日照标准应符合现行国家标准《城市居住区规划设计规范》GB50180有关规定；

2宿舍半数以上的居室，应能获得同住宅居住空间相等的日照标准；

3托儿所、幼儿园的主要生活用房，应能获得冬至日不小3h的日照标准；

4老年人住宅、残疾人住宅的卧室、起居室，医院、疗养院半数以上的病房和疗养室，中小学半数以上的教室应能获得冬至日不小于2h的日照标准。

4.2《城市居住区规划设计规范》GB50180-932002年版

5.0.2.1住宅日照标准应符合表5.0.2-1规定；对于特定情况还应符合下列规定：

(1)老年人居住建筑不应低于冬至日日照2小时的标准；

(2)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；

(3)旧区改建的项目内新建住宅日照标准可酌情降低，但不宜低于大寒日日照1小时的标准。

7.0.4.1（5）组团绿地的设置应满足有不少于1/3的绿地面积在标准的建筑日照阴影线范围之外的要求，并便于设置儿童游戏设施和适于成人游憩活动。

4.3《住宅设计规范》GB50096-2011

7.1.1每套住宅应至少有一个居住空间能获得冬季日照。

7.1.2需要获得冬季日照的居住空间的窗洞开口宽度不应小于0.60m。

4.4《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014

4.1.4建筑规划布局应满足日照标准，且不得降低周边建筑的日照标准。

4.5《宿舍建筑设计规范》JGJ36-2005

4.1.3宿舍半数以上居室应有良好朝向，并应具有住宅居室相同的日照标准。

4.6《中小学校设计规范》GB50099-2011

4.3.3普通教室冬至日满窗日照不应少于2h。

4.7《托儿所、幼儿园建筑设计规范》JGJ39-87

3.1.7托儿所、幼儿园的生活用房应布置在当地最好日照方位，并满足冬至日底层满窗日照不少于3h(小时)的要求。

4.8《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014

4.2.1.4病房宜能获得良好朝向

4.9《老年人居住建筑设计标准》GB/T50340-2003

3.2.6老年人居住用房冬至日满窗日照不宜小于2小时的日照标准。

4.10《养老设施建筑设计规范》GB50867-2013

4.0.2老年人居住用房和主要公共活动用房应布置在日照充足、通风良好的地段，居住用房冬至日满窗日照不宜小于2h。

5.日照分析流程(以济南为例)

5.1.整理条件图。

5.2.绘制日照分析范围

5.3.现场踏勘.

（1）查看周边现状建筑是否跟地形图一致

（2）结合地形图确定需要测绘的建筑

5.4周边建筑数据的获得

5.4.1周边现状建筑测绘。

地形图、房屋分户平面图必须由具备资质的测绘单位提供。

5.4.2周边拟规划地块所依据的基础资料的收集。

已批规划建筑和在批规划建筑的有关资料可向市城乡规划行政主管部门查询。

5.5建模轮廓线

标准层轮廓线+机房层轮廓线+屋顶造型+屋脊+阳台+空调笼等凸出物，某些建筑某层轮廓线与标准层轮廓线差距较大，需单独建模

5.6窗户建模

一般采用标准层轮廓上的窗户位置，建筑的特殊层窗户位置或大小与标准层不一致，需单独建模

5.7分析

5.7.1多点区域分析

5.7.1.1平面区域分析常用于无规划策划，需测算某一片区域的日照情况时，如：幼儿园活动场地，或需测算周边未规划地块日照情况。

5.7.1.2立面区域分析常用于规划策划阶段，需测算某建筑每层的日照情况

5.7.2沿线分析常用于规划策划阶段，无建筑单体方案阶段。

5.7.3窗户分析常用于建筑单体方案和施工图阶段。

5.7.4窗户比较分析常用于规划前后对现状建筑物日照影响的对比分析

5.7.5窗洞分析常用于查看立体化的窗洞口的日照情况。

5.7.6等时线分析常用于查看建筑周边相同日照时数的连线轨迹。

5.8辅助调整方案：通过日照圆锥面来判断，方案如何调整能达到日照最优。

5.8.1降高度主要针对适当降低建筑物高度能使受影响的建筑物满足日照要求的情况的情况

5.8.2移位置主要针对通过移位增加遮挡建筑物之间的间距，满足日照要求的情况。

5.8.3修改单体方案主要针对建筑南立面上的造型、阳台挡板、空调笼等突出物的自遮挡情况，可减少因日照不足而导致的对整体规划的调整。

6.文字报告的整理

6.1报告中明确分析目的，委托要求。

6.2规划建筑的分析结果统计。

6.2.1需做多点沿线分析的，计算出其主要朝向的沿线有效日照时数，并绘制多点沿线日照分析图，注明不满足日照要求的位置；

6.2.2需做窗户分析的，计算出其每一分析窗位的日照时间段和有效日照时数，并列出日照时间表，注明不满足日照要求的窗位，统计不符合日照要求的窗户数及住宅套数。

6.2.3对周边建筑的影响统计。申报项目以外被遮挡的住宅原日照时间满足至少有一个居住空间大寒日日照时间不低于2小时的，叠加申报项目的日照影响后，仍应满足；申报项目以外被遮挡的其他生活居住类建筑原有日照标准符合国家技术规范要求的，叠加申报项目的日照影响后，仍应符合国家技术规范要求。

原有日照标准不符合上述要求的，叠加申报项目的日照影响后，原有日照时间不应减少。

7.结语

只有基础资料准确详实，建模精确，合理选择遮挡建筑，才能比较准确的分析出标的建筑的日照时间。同时，随着人们对生活品质的关注及软件技术的不断提高，日照分析工作将越来越多的参与到建筑规划设计中，成为其不可或缺的一部分，并对规划管理起到积极的支持作用。

参考文献：

[1]《民用建筑设计通则》GB50352-2005.

[2]《城市居住区规划设计规范》GB50180-932002年版.

[3]《住宅设计规范》GB50096-2011.

[4]《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014.

[5]《宿舍建筑设计规范》JGJ36-2005.

[6]《中小学校设计规范》GB50099-2011.

[7]《托儿所、幼儿园建筑设计规范》JGJ39-87.

[8]《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014.

[9]《老年人居住建筑设计标准》GB/T50340-2003.

[10]《养老设施建筑设计规范》GB50867-2013.

[11]《建筑日照计算参数标准》GB/T50947-2014.