在文章《屋顶系统阴影计算方法的深入剖析业(一)》中,笔者详细地介绍了基于理论公式的AutoCad法在彩钢瓦屋面天窗阴影范围的分析过程,细心的读者可能会发现,在该案例中彩钢瓦屋面的方位角处于正南朝向,而现实中我们遇到的可能为非正南朝向的屋面,所以阴影情况会更加复杂些,为了解决这个问题,该文将适用于正南朝向屋面的阴影计算公式进行了推广,在原公式中新增加屋面的方位角,并以此公式为基础,仍以彩钢瓦屋面天窗为例,重点介绍经典的AutoCad阴影分析方法。
一、屋面方位角不为0°时的影长分量计算公式
CAD的分析方法离不开理论基础,如图1为屋面正南朝向时,遮挡物在水平面上的影长分量的分解示意图,由于屋面正南朝向,所以X-Y水平坐标系是按照东西向和南北向进行建立,影长按照东西分量和南北分量进行分解,光线也可以按照东西和南北分量分解。由于冬至日上午9时和15时,太阳的高度角大小相等,所以影长长度也是相等的。
如图2所示屋面为南偏东朝向,假设方位角为ψ,左图为冬至日上午9时的影长分量分解示意图,图中蓝色的线段表示影长按照东西和南北向建立的坐标进行分解,而红线表示影长按照屋面的朝向进行分解,即将原坐标系逆时针旋转了ψ,为区别于原坐标系,这里给它定义为新的坐标系,那么影长的南北分量LN-S变为L′N-S,东西分量LE-W变为L′E-W,从图可知,在水平面上,由于屋面方位角的变化,影长的长度不变,但是由于坐标系不同,所以影长的分量长度发生了变化,也就说明了阴影的轨迹发生了变化。同理,从冬至日下午15时也可以看到这种区别。