义乌住宅小区基于日照环境的优化研究

骆剑峰，蒋楚楚

(浙江省义乌市城市规划设计研究院有限公司，浙江 义乌 322000)

1 概述

良好舒适的日照环境，是影响居住品质的重要因素。良好的日照环境不仅有利于创造舒适卫生的居住环境，也有利于居住者保持舒畅的心情。建筑方案设计单位应依据地方气候特点进行合理的布局，做到有利于冬季日照采暖，夏季避热防暑。义乌属于夏热冬冷地区，较适宜的建筑朝向为南偏西15°至南偏东30°范围，本文主要选取南偏东15°和南偏西15°两个典型朝向的高层建筑小区，结合义乌气象参数进行冬季和夏季日照模拟分析，提出优化建筑布局和实施建筑遮阳的指导性意见，并为建筑的光热、光电一体化设计提供依据[1]。

2 义乌气象数据、计算模型及模拟分析软件

义乌位于金衢盆地东部，东经119°49′～120°17′，北纬29°02′13″～29°33′40″属亚热带季风气候区，属于夏热冬冷地区。四季分明，气候温和，雨量充沛，日照多，空气湿润，夏冬季长，春秋季短。全年气温7月最高，1月最低；全年雨量5月、6月最多，3月、4月次之，1月最少。全年有10个月(1月～6月和9月～12月)以偏北风居多，7月多西南风，8月多偏东风。

本项目选用义乌市某高层改造项目模型，共4栋建筑，建筑高度均为54 m。规划建设用地面积16 667.15 m2，总建筑面积为58 161.29 m2。其中地上建筑面积为41 135.13 m2，地下建筑面积17 026.16 m2。容积率为3.712，建筑密度为34.54%，绿地率为18.3%。

日照分析采用专用软件Ecotect Analysis 2011进行模拟，根据建筑外立面情况，按照实际比例建立模型[2]。完成后导入义乌当地气象参数，设定屋顶、墙面，进行冬季和夏季日照分析，模型示意及全年太阳轨迹图如图1～图4所示，模型设置为南偏东15°和南偏西15°两个典型方向进行对比分析。

3 日照阴影对比分析

南偏东15°和南偏西15°两个典型方向日照阴影对比图见图5～图12。

冬至日：日照时间最短、太阳辐射弱，建筑得热量小，全天日照时数约10 h，从6:50～16:50，且太阳高度角较小，建筑投影面积较大，因而日照阴影面积均较大。

各立面日照情况如表1所示。

表1 冬至日各立面日照情况

夏至日：日照时间最长、太阳辐射最强，建筑得热量最大，全天日照时数约13 h，从5:30～18:30。除早晚时刻外，太阳高度角较大，建筑投影面积较小，不能彼此形成有效遮挡，建筑总得热量较大。建筑合围区，南偏东15°日照阴影相对较大，有利于小区内夏季避热防暑，提高公共生活区舒适性。各立面日照情况如表2所示[3]。

表2 夏至日各立面日照情况

4 遮阳设置对比分析

在夏季，当太阳辐射强烈到一定程度时，不仅要对透明围护结构遮阳，也要对非透明围护结构遮阳。经过前人的大量调查研究发现：当围护结构每小时的太阳辐射照度低于250 W/ m2时，没有必要对窗户遮阳；而当围护结构每小时的太阳辐射照度高于600 W/m2时，为非透明的围护结构遮阳是十分有必要的。

屋面：两个朝向的屋面由于均不受遮挡，辐射量应该相同，经过计算，屋面最大值均在8月份下午14时，达到607 W/ m2，大于600 W/ m2时，因此屋面设置保温隔热措施是很有必要的。

北侧：两个朝向在夏季最大值均在8月份下午13时，每小时辐射照度约150 W/m2，因此均不需要设置遮阳措施。

东侧：两个朝向在夏季最大值均在8月份下午11时，南偏东15°每小时辐射照度约233 W/m2，南偏西15°每小时辐射照度约262 W/m2。南偏西15°东侧略大于250 W/m2，因此有必要设置遮阳措施。

南侧：夏季的太阳辐射照度比较低，甚至在6月份～8月份辐射照度均低于250 W/m2，因此在正立面上不需要对窗户进行遮阳，在冬季，南立面上的太阳辐射照度比夏季高很多，这十分有利于冬季利用太阳能采暖。9月南偏东15°均小于250 W/m2，不需要设置遮阳措施；南偏西15°在14:00以后略大于250 W/m2，因此有必要设置遮阳措施。南侧9月平均辐射照度如图13所示。

西侧：在夏季的下午15:00以后每小时辐射照度均大于250 W/m2，对比分析如图14所示；因此有必要设置遮阳措施，防止太阳西晒。

5 全年太阳辐射总量分析

太阳能热水和太阳能光伏发电系统是可再生能源重要形式，也是完成双碳目标重要措施。利用Ecotect的太阳辐射分析功能模拟[4]，分析建筑屋面的全年太阳辐射照度情况，主楼屋面不考虑自身女儿墙等遮挡影响日照条件均较好，平均全年太阳总辐射量在1 150 kW·h/m2左右，日照时数平均值为7.3 h左右。满足规范“在冬至日采光面上的日照时数，太阳能集热器不应少于4 h，光伏组件不宜少于3 h”要求(见图15，图16)。

6 结论

本文采用义乌的气象条件，取南偏东15°和南偏西15°两个朝向方案的高层住宅进行夏至、冬至日模拟分析[5]，得出针对义乌范围内住宅小区的几点日照结论和建议：1)义乌市属于夏热冬冷地区[6]，建筑布局要做到有利于冬季日照采暖，夏季避热防暑。2)冬至日日照时间最短、太阳辐射弱，建筑得热量小，全天日照时数约10 h，两个朝向南侧全天均有日照，北侧全天均无日照。3)夏至日日照时间最长、太阳辐射最强，建筑得热量最大，全天日照时数约13 h。南偏东15°小区内日照阴影相对较大，较南偏西15°布置小区更有利于小区内夏季避热防暑，公共生活区舒适性较高。4)南偏西15°在建筑东侧、南侧和西侧均有必要设置遮阳措施；而南偏东15°建筑仅在西侧有必要设置遮阳措施。两个朝向北侧均不需设置遮阳措施。5)两个朝向类型南侧在夏季的太阳辐射照度相对都比较低，甚至在6月份～8月份辐射照度均低于250 W/m2，在冬季，南立面上的太阳辐射照度比夏季高很多，这十分有利于夏季防热和冬季利用太阳能采暖。因此南侧遮阳采用内遮阳比较合适，冬季室内可以充分吸收太阳得热。6)西侧夏季辐射量均较大，因此西侧建议布置人员长期不滞留房间(卫生间等)。如设置客厅、卧室外窗，建议设置活动外遮阳，可以有效避免太阳辐射热量。7)屋面不受遮挡平均全年太阳总辐射量在1 150 kW·h/m2左右，日照时数平均值为7.3 h左右，太阳能应用条件较为有利。