初中直观 · 高中定量拓展 · 建筑环境 · 太阳几何

挑檐伸出多少,能挡住夏天的阳光?

太阳光位于墙法向竖直平面,水平挑檐紧贴窗顶,窗高1.5 m;不计散射和方位偏差。伸出挑檐,观察窗面阴影向下移动。

问题的来处建筑经验与太阳几何 · 挑檐遮阳

日照遮阳:问题从哪里来?

传统建筑利用屋檐调节日晒,现代建筑再用太阳高度角和方位角计算遮阳。不是檐越深越好,还需兼顾冬季采光与窗的朝向。

读一段背景,带着问题动手

传统建筑利用屋檐调节日晒,现代建筑再用太阳高度角和方位角计算遮阳。不是檐越深越好,还需兼顾冬季采光与窗的朝向。

本页取垂直墙面的二维剖面,比较直射遮蔽长度。北京实际设计应结合日期、纬度与朝向,不能用一个角度代表全年日照。

现在,换你来试伸出挑檐,观察窗面阴影向下移动。 固定其他条件,亲手将挑檐进深分别设为0.3和0.9m,各核验一次;夏季高太阳和冬季低太阳会得到相同遮挡吗?

日照遮阳

S28 / 建筑环境
今天的问题

夏季高太阳和冬季低太阳会得到相同遮挡吗?

独立探索要做什么?

伸出挑檐,观察窗面阴影向下移动。 固定其他条件,亲手将挑檐进深分别设为0.3和0.9m,各核验一次;夏季高太阳和冬季低太阳会得到相同遮挡吗?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从1.5到0 m逐步改变挑檐进深;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
青面:窗金板:水平挑檐红线:太阳边界射线
看这里 · 窗高遮挡比例57.735 %

直射遮挡约57.7%;未计算朝向、辐照能量和全年日照。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

窗高遮挡比例
57.735 %
理论竖向阴影
0.866 m

直射遮挡约57.7%;未计算朝向、辐照能量和全年日照。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

低太阳高度时,固定挑檐还挡得住整扇窗吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

竖向阴影h=D tanα;遮挡比例=min(h/H窗,1)。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

夏季高太阳和冬季低太阳会得到相同遮挡吗?

换个条件,再试一次

低太阳高度时,固定挑檐还挡得住整扇窗吗?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识建筑环境 · 太阳几何涉及的量与单位:挑檐进深(m)、太阳高度角(°)。初中直观 · 高中定量拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:伸出挑檐,观察窗面阴影向下移动。

再做定量:保持其他条件,比较挑檐进深与窗高遮挡比例(%),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

竖向阴影h=D tanα;遮挡比例=min(h/H窗,1)。

对照核验提示:浅挑檐:挑檐进深 0.3 m;深挑檐:只改变挑檐进深 0.9 m。按这些题设自己操作并比较窗高遮挡比例,不把参考情景当个人完成。

适用范围:直射遮挡约57.7%;未计算朝向、辐照能量和全年日照。

Engineering LibreTexts · 静力学与工程模型(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。