课题研究论文

利用棒影图原理
探究影响住宅日照间距的因素

徐州市第一中学高一年级    杨明宇  蔡宏焜  郝芮齐  崔耘赫

【摘要】建筑日照是太阳光线直接照射到建筑地段、建筑围护结构表面和房间内部的现象，它决定于太阳运行位置（由太阳的高度角与太阳方位角来表示）与建筑物的相对位置。日照是住宅建筑使用功能中的重要内容，住宅建筑需要适宜的日照，相邻住宅之间必须有足够的日照间距才能保证有充足的日照。本课题是利用棒影图原理探究影响住宅日照间距的因素，通过实验发现其中规律：地理纬度、住宅朝向均会影响住宅日照间距；地理纬度越大，住宅日照间距越大；住宅朝向稍偏，可有效减少住宅日照间距。

【关键词】棒影图；住宅日照；日照间距

一、研究背景

建筑日照是太阳光线直接照射到建筑地段、建筑围护结构表面和房间内部的现象，它决定于太阳运行位置（由太阳的高度角与太阳方位角来表示）与建筑物的相对位置。日照是住宅建筑使用功能中的重要内容，好处有很多，如提供采光，杀菌，促进身体健康，在冬季提供一定热量等等。住宅建筑需要适宜的日照，为了保证必须的日照，在建筑房屋时正确地选择房屋朝向、间距和布局形成是非常重要的。相邻住宅之间必须有足够的日照间距才能保证有充足的日照。

因此合理的确定住宅建筑之间的距离及朝向高度是住宅建筑规划设计的一项重要工作，涉及到广大居民的切身利益 。本课题研究的是影响住宅日照间距的因素有哪些？它们会产生什么影响？我们提出了如下假设：地理纬度、住宅朝向将会影响住宅日照间距；地理纬度越大，住宅日照面积越大；住宅朝向稍微偏转可使住宅日照间距变小。同时还设置了自变量：地理纬度和住宅朝向，因变量：日照间距。

二、实验材料

硫酸纸、绘图纸、房屋模型、直尺、量角器、手电筒、白乳胶、签字笔、铅笔、橡皮（材料均来自“科探方舟”实验盒）

三、研究过程

实验一：绘制日照棒影图

1.取一点作为棒的位置点，画出四个方向，据数据在坐标纸上依次标出某时刻棒影对应的位置；

2.将各标注位置的末端依次连线；

3.将两张纸重叠，比较两个地点棒影图的差异。

实验二：探究不同地理纬度对住宅日照间距的影响

1.选取相同经度不同纬度的两座城市，广州和大同；

2.取预备实验制作好的两座房屋模型；

3.模拟太阳照射下住宅获取满窗日照情况。

4.根据记录数据统计，此住宅间距下的住宅有效日照时间，即东户西户一天内同时满足满窗日照的时间；

5.改变两住宅间距重复步骤(3)~(5)，直至找到能够满足住宅日照标准的最小住宅间距。

实验三：探究住宅朝向对住宅日照间距的影响

1.两住宅楼均为南偏东15°朝向，前后并排布置，重复步骤二；

2.根据记录数据统计，此住宅间距下的住宅有效日照时间，即东户西户一天内满足满窗日照的时间；

3.改变楼间距，重复步骤(1)~(2)，直到找到满足住宅日照的最小住宅间距，即楼房一层东西户南面主窗能够同时满足最少不低于三小时的满窗日照时长。

4.将数据与步骤2得到的数据进行对比，分析住宅朝向对最小住宅日照间距的影响。

实验四：探究搭建理想的小区模型

1. 按照之前的实验结论选择好最适合的日照间距，即南偏15°朝向，前后间距25米。

2. 结合现实选择最佳的生活环境。

四、结果与分析

    通过小组合作实验，我们得出了如下数据：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

分析如下：

                            

                                 

 

 

 

 

通过图表及分析图，我们不难发现：为满足大寒日不少于3小时的满窗日照，位于大同市的两栋住宅楼间的日照间距应不少于30m，广州市的应不少于18m。大同市南偏东15°朝向的住宅建筑比正南朝向的建筑所需的日照间距短。南偏东15°最少住宅间距需25m，正南需30m。但与正南朝向的住宅相比，南偏东15°的住宅在正午前后不易得到日照。

五、研究结论

1.同一时刻，纬度低的城市棒影长度比高纬度城市棒影长度短；

2.为满足大寒日不少于3小时的满窗日照，位于大同市的最小日照间距为30米，广州市的最小日照间距为18米；

3.大同市南偏东15度朝向的住宅建筑比正南朝向的建筑所需的日照间距短，但与正南朝向的住宅相比，南偏东15度的住宅在正午前后不易得到日照。

综上所述，地理纬度、住宅朝向均会影响住宅日照间距；地理纬度越大，住宅日照间距越大；住宅朝向稍偏，可有效减少住宅日照间距。

六、参考文献

[1]钦关淦.不同朝向住宅日照间距的选择[J].住宅科技，1992(1):10-13

[2]王琦.王德华.关于住宅日照标准问题的探讨[J].华中建筑，2008（09）：176

[3]殷韵.住宅日照间距浅析[J].中华建设，2015(10):108-109

附录