第八章_建筑物理.ppt

第 八 章 天 然 采 光 第一节 光气候和采光标准 第二节 采光口 第三节 采光设计 第四节 采光计算 第一节 光气候和采光标准 一、光气候 所谓光气候就是由太阳直射光、天空光和地面反射光形成的天然光平均状况。 下面简要介绍有关光气候知识。 （一）天然光的组成和影响因素 太阳是天然光（Daylight）的光源。 日光（Sunlight）在通过地球大气层时被空气中的尘埃和气体分子扩散，结果，白天的天空呈现出一定的亮度，这就是天空光（Skylight）。 天然光是直射日光与天空光的总合。 1、晴天 晴天时，地面照度主要来自直射日光；随着太阳高度角的增大，直射日光照度在总照度中占的比例也加大。全阴天则几乎完全是天空扩散光照明。多云天介于二者之间，太阳时隐时现，照度很不稳定。 晴天天空的亮度分布相当复杂，与太阳高度和方位两个因素有关。晴天同阴天相反，除去太阳附近的天空最亮以外，通常在地平线附近的天空要比天顶亮；与太阳相距约一90°高度角的对称位置上，天空亮度最低。图8－2是典型的晴天天空亮度分布图（符合CIE标准晴天天空亮度分布函数，设Lz＝1）。 图8－2晴天天空亮度分布 （太阳高度角40°，方位角0°） 图8－3晴天天空亮度分布剖面 （太阳高度角40°，方位角0°） 2、全云天 这时天空全部为云所遮盖，看不见太阳，因此室外天然光全部为扩散光，物体后面没有阴影。这时地面照度取决于： （1）太阳高度角 （2）云状 （3）地面反射能力 （4）大气透明度 这种天空在同一高度的不同方位上亮度相等，但是从地平面到天顶的不同高度上有以下的亮度变化规律。 Lθ－－仰角为?的天空的亮度（cd/m2）； Lz－－天顶亮度（cd/m2）； ?－－计算天空亮度处的高度角（仰角）。 图8－3 阴天天空亮度分布 再由立体角投影定律可以导出天顶亮度与地面照度在数量上的关系为： 同样方法还可导出阴天的室外垂直面照度为： E垂＝E地×0.396 图8－3示出平均亮度相等的两种天空亮度分布的区别。 （二）我国光气候概况 我国地域辽阔，各地光气候有很大差别，同一时刻南北方的太阳高度相差很大。 从日照率来看，由北、西北往东南方向逐渐减少，而以四川盆地为最低。 从云量来看，大致是自北向南逐渐增多，新疆南部最少，华北、东北少，长江中下游较多，华南最多，四川盆地特多。 重庆室外散射照度与总照度之比 表8－1 二、采光标准 我国于2001年11月1日起实施的《建筑采光设计标准》（GB/T 50033-2001）是采光设计的依据。下面介绍该标准的主要内容： 1．采光系数（Daylight Factor） 采光系数（C）是室内给定水平面上某一点的由全阴天天空漫射光所产生的照度（En）与同一时间同一地点，在室外无遮挡水平面上由全阴天天空漫射光所产生的照度（Ew）之比。两个照度值均不包括直射日光的作用。采光系数的符号为C，以百分数表示。于是： 用采光系数这一概念，就可根据室内要求的照度换算出需要的室外照度，或由室外照度值求出当时的室内照度，而不受照度变化的影响，以适应天然光多变的特点。 2．采光系数标准值 前面已经介绍，不同的视看对象要求不同的照度，而照度在一定范围内是愈高愈好，照度愈高，工作效率愈高。但高照度意味着投资大，故它的确定必须即考虑到视觉工作的需要，又照顾到经济上的可行性和技术上的合理性。 采光标准综合考虑了：视觉试验结果；已建成建筑物的采光现状；采光口的经济分析；我国光气候特征；以及我国国民经济发展等因素，将视觉工作分为Ⅰ～Ⅴ级，提出了各等级视觉工作要求的天然光照度最低值为250、150、100、50、25lx。我们把室内完全利用天然光进行工作时的室外天然光照度最低值称为“临界照度”，也就是室内开始需要采用人工照明时的室外照度值。 经过不同临界照度值对各种费用的综合比较，还考虑到开窗的可能性，我国的采光标准规定临界照度值为5000lx。确定这一值后就可将室内天然光照度换算成采光系数。 由于不同的采光口类型在室内形成不同的光分布，故采光标准按不同的采光口类型，分别提出不同的要求。顶部采光时，室内照度分布均匀，采光系数采用平均值。侧面采光时，室内光线变化大，故采光系数采用最低值。见下表： 表8－2 视觉作业场所工作面上的采光系数标准值 从表中可看出，采光系数标准值的高低是根据视看对象的大小和采光口类型而定的。在《建筑