哈尔滨执行国家日照标准的可行性研究
国内北方寒地城市现行采用的日照的间距系数，比如齐齐哈尔1.8－2.0、哈尔滨1.5—1.8、长春1.7—1.8（新规范新区采用1.97，高层建筑采用48米的间距）、吉林市与长春执行相同的间距系数、沈阳1.7、乌鲁木齐旧区1.4，新区1.5。南方城市如南京，南京市政府1998年颁布新的《实施细则》（修改后的规定2004年即将实行）中规定：正南向旧区不得小于1.0，新区不得小于1.2。尚未实施的新规范规定：正南向旧区不得小于1.30，新区不得小于1.35。高层建筑平行布置时：高度小于80米，不得小于30米；高度大于80米，不得小于40米。
哈尔滨市现行日照标准的发展沿革是在六十年代由当时工业卫生标准要求所规定的建筑四周间距与高度比1：1倍的标准。70年代末期，由于大量解决人民居住问题和旧区动迁的需要制定的一些规定。在《动迁法》中规定了当时的一些控制日照间距的办法，比如”隔道不挡光”的规定等。后来，随着城市的发展和经济水平的提高，哈尔滨市政府颁布了《哈尔滨市城市规划管理办法》，《办法》中规定将间距系数提高到新区1.8倍、旧区1.5倍。此项系数的确定是从规划管理的角度提出，同时也是满足当时的经济条件，此规定一直延续到现在。但是，此间距系数的规定科学依据不足，从实际日照的结果来看，不能满足国家日照标准的要求，因此而产生的日照纠纷也越来越多。随着经济、生活水平以及人们法律意识的提高与增强，改变现有日照间距系数不满足国家日照标准要求的问题，改善人居环境就成为刻不容缓的课题。
1.4概念诠释
（1）日照标准：根据各地区的气候条件和居住卫生要求确定的，居住建筑正面向阳房间在规定的日照标准日获得的日照量，是编制居住区规划确定居住建筑间距的主要依据。
（2）日照间距：指遮挡建筑与被遮挡建筑外墙之间的水平距离。
（3）满窗日照：我国一般以十二时阳光照到低层窗下皮，简称为“满窗日照”。这个提法是不够科学的，因为低层光所获满窗日照时数，还要看窗上皮映射到阳光的时间。本文进行研究所采用的照射标准是指满足最不利点持续日照时间达到的日照时数，这区别于概念意义上的满窗日照。相关研究采取满足最不利点的日照时数作为日照标准，比满足“满窗日照”的要求要高。本文若出现“满窗日照”其所指意义是后者。若有特殊情况文中阐明。【5】
（4）最不利点：指需要采光的建筑墙面自然采光的门窗洞口等在采光条件最差处的计算点。 （5）建筑面积密度(容积率)：每公顷建筑用地上容纳的建筑物的总建筑面积。
（6）测量纬度的诠释：太阳高度角因纬度不同而有不同的间距系数，本研究采取同一测量纬度（位于太平）。
2哈尔滨市住宅日照条件分析
2.1不同布局形式住宅日照条件的分析
2.1.1行列式布局住宅日照条件分析
建筑物的日照间距，是由建筑用地的地形、建筑朝向，建筑物的高度及长度、当地的地理纬度及日照标准等因素决定的。针对哈尔滨地势较平坦的特点，假定以下条件作为日照分析的基础条件。
在平坦的场地上，有前后任意朝向的建筑物，如图2－1所示，图中：计算点m设于后栋建筑物的勒脚下，就是使前栋建筑的阴影落在m点，ma′为墙面法线，ma为两栋建筑的日照间距D。；bb′为前栋建筑物的计算高度H。；∠Smb为太阳方位角A，∠Sma为后栋建筑物朝向的方位角α。在图2－1(1)的三角形mab中，根据三角函数关系可以得到如下公式：
D。＝H。.ctgh.cosγ 式中 D。――日照间距； H。――前栋建筑物计算高度； h ――太阳高度角；
γ——后栋建筑物墙面法线与太阳方位所夹的角；
此公式为日照间距的基本公式。
当建筑物为南向时，γ＝A上式可简化为： D。＝H。.ctgh.cosA
当建筑物为东西向时，γ＝90°－A上式为： D。＝H。.ctgh.sinA
图2－1(1)
根据以上所叙述的D。／H。的函数关系，我们可以求出哈尔滨地区正南北向住宅在正午时分的日照间距系数。根据哈尔滨日照杆影的实测结果，太阳最高高度角出现在上午11.45时刻。
（1）当满足大寒日三小时的日照标准时，取10.15时的太阳高度角h=20.84°,太阳方位角A＝22.8°
应该注意的是最不利点m的选取不是在窗沿下，根据几何关系，当最不利点选取窗沿下时D’＝(H。－1.35)D。／ H。，通过上式算得D。／H。＝2.42
日照间距系数D’／H。＝(H。－1.35)D。（D’为满足到1.35单位高度时日照标准的建筑间距，D为最不利点在建筑与地面交线处满足日照标准时的建筑间距，根据相似三角形法则得出此比值，下同） 当H。＝22.15米时D。＝53.603米 D’／H。＝(H。－1.35)D。＝2.27
（2）当满足大寒日两小时的日照标准时，取10.45时太阳高度角h=22.55°,太阳方位角A＝15.45°，通过上式算得D。／H。＝2.32
日照间距系数D’／H。＝(H。－1.35)D。＝2.18
（3）当满足大寒日一小时的日照标准时，取11时15分的太阳高度角h=23.55°,太阳方位角A＝7.86°，通过上式算得D。／H。＝2.27
日照间距系数D’／H。＝(H。－1.35)D。＝2.13
以上计算结果我们可以看出，要想满足大寒日三小时的日照标准，需要满足的日照间距系数是比较大的。即使满足一小时的日照标准，系数也将达到2.13，这甚至超过了《规范》所提及的2.10倍的系数。当然，建筑的日照情况是相当复杂的，它不仅涉及到朝向、间距、入射角度还有日照持续时间、侧面日照采光等。在分析中用几何的方法间接的分析最不利点在一层窗台高度时应满足的间距系数。此外，实际入户光线要考虑墙体的厚度。因此，我们就需要深入的分析阴影 在立面的变化情况，以使各种情况下均能满足居室的日照要求。并且需要做到分析的结果与国家标准之间的相互校核。
很明显，在北方寒地城市（比如哈尔滨）满足大寒日的三个小时日照是很困难的。根据现有的日照状况和考虑城市用地的经济性要求，满足大量性的住区建设，保证一小时和两小时的日照标准要求更有益于日照间距研究的可行性和实践性。
下面研究不同日照间距系数时阴影在建筑立面的变化情况（分析条件：哈尔滨市大寒日8.00AM到16.00PM时刻的太阳光线为有效日照时间，建筑为7层，室内外高差为0.45米，女儿墙高度0.7米，建筑总高度22.15米，板式住宅进深13米，面宽取70米。）研究的方法首先将8.00AM到16.00PM时刻的立面阴影变化绘制成包络图，分析从上午到下午最大持续日照时间所出现的时间段、所形成的主要影响因素；另一种分析方法是采用杆影法建立三角形，一边为建筑高度、一边为阴影长度，算出杆影变化的比例关系，确定出满足日照标准时的“影变杆”的转折点，从而算出间距值（图2－3）。
（1）正南北朝向行列式的间距分析
通过对自然光线的真实模拟绘制出各个时间点（间隔时间为20分钟）的阴影，通过相似三角形原理使11.15时刻的阴影线达到立面一层窗台高度，即可满足11.15－12.15（根据哈尔滨市实测的杆影图可见，大寒日最大太阳高度角出现时刻在11.45左右。所以，取11.15－12.15）时刻最不利点的日照满足满窗日照达到一小时。通过此法算出的D。／H。＝2.12。考虑到测量误差与方法误差，此值与《规范》中所提出的满足大寒日满窗日照达到一小时的系数2.10基本一致。（先前用三角函数算得的满足一小时日照标准D。／H。＝2.13，两小时日照标准D。／H。＝2.18。（根据实测研究资料，哈尔滨市满足大寒日两小时的日照标准的日照系数D。／H。＝2.17）
计算方法如下：选取11.30时刻的阴影长度并与建筑立面高度作为长度单位组成三角形的两边，连接另两个端点，在建筑高度一边靠近底边1.35单位处做平行于底边的直线，根据相似三角形的关系，阴影线所截的点即为阴影到达建筑的转折点。（参考图2－2）
在实际的日照分析中可以看出，若满足正午时刻的满窗日照达到一小时所需要的间距系数比较大，而侧向采光将会满足不足的日照时间。在对全日照阴影的分析中可以看出（分析条件为行列式布局，遮挡建筑与被遮挡建筑参数相同）：当日照间距系数为1.6时，建筑面宽达到65.5米可以满足侧向采光在最不利点持续一小时的满窗日照时间。此种情况，累积日照时间可达到两小时以上。建筑面宽小于40米可以满足侧向采光在最不利点满足持续二小时的满窗日照时间。
其他系数详细测算的结果如下表： 表 2－1
从以上分析可以看出，侧向采光可以解决因正面间距不足所遮挡的阳光。但是，由于清晨与傍晚的阳光太阳高度角和方位角都较小，日照的效果不好，仅以日照持续时间满足最低日照标准不利于提高居室的日照质量。建议侧向采光最好满足至少两小时持续日照时间的标准。另外，由于大量性的住区建设、行列式的布局形式，使住宅的侧向采光受到限制，在大规模的住区中侧向采光基本满足不了日照标准。
（2）面南偏东15°朝向行列式的间距分析
如图2-4为1.8和2.0倍系数的立面太阳阴影变化情况。
同样通过对自然光线的真实模拟绘制出各个时间点（间隔时间为20分钟）的阴影。从图2-3所绘制的建筑立面的全日阴影线可以看出，由于建筑倾斜一定角度和太阳方位角的影响，日照所产生的阴影的最低值并不是出现在正午，经过测算此值约出现在13时。这样，应计算12.30－13.30时刻，阴影到达一层窗台所满足的系数值。通过此法算出的D。／H。＝1.99。小于此值时，需要考虑侧向采光以提高日照标准。
满足不同间距系数侧面采光详细测算的结果如下表： 表 2－2
