建筑光学第八章 天然采光

建筑光学第八章天然采光第一页，共五十五页，编辑于2023年，星期日第二页，共五十五页，编辑于2023年，星期日14-1采光标准一、光气候

（一）晴天（二）全云天（三）我国光气候概况二、采光标准第三页，共五十五页，编辑于2023年，星期日一、光气侯：光气侯：指室外光线的变化和影响它变化的一些气象因素。天然光的组成：直接光：太阳光穿过大气层式，一部分透过大气层达到地面，称为直接光。它形成的照度高，并具有一定的方向，在物体背后出现明显的阴影。天空扩散光：太阳光中一部分碰到大气层中空气分子、灰尘、水蒸气等微粒，产生多次反射，形成天空扩散光。它使天空具有一定亮度，这部分光形成的照度较低，没有一定方向，不能形成阴影。第四页，共五十五页，编辑于2023年，星期日（一）晴天：晴天：指天空无云或很少云（云量占整个天空面积的以下）的天气。地面照度由太阳直射光和天空散射光组成。第五页，共五十五页，编辑于2023年，星期日全云天：指天空全部为云所遮盖，看不见太阳。室外天然光全部为扩散光，物体后面无阴影。（二）全云天：第六页，共五十五页，编辑于2023年，星期日从影响室外地面照度的主要因素来看：我国地域辽阔，同一时刻南北方的太阳高度角相差很大；从日照率看，由北、西北往东南方向逐渐减少，而以四川盆地一带为最低；从云量看，大致时自北向南逐渐增多，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；以云状看，南方以低云为主，向北逐渐以高、中云为主。这些特点说明，天然光照度中，南方以天空扩散光照度较大，北方和西北以太阳直射为主。（三）我国光气侯概况：第七页，共五十五页，编辑于2023年，星期日二、采光标准：

1、采光系数：室内某一点的天然光照度（）和同一时间的室外全云天水平面天然光照度（）的比值。即

第八页，共五十五页，编辑于2023年，星期日2、采光系数标准值：

经过对已建成建筑采光现状进行的现场调查，采光口的经济分析以及我国光气侯特征和国民经济发展等因素的分析，将视觉工作分为5级，提出了各级视觉工作要求的天然光照度最低值为、、、

、。

把室内天然光照度等于采光标准规定的最低值时的室外照度称为“临界照度”，也就是需要采用人工照明的室外照度极限值。采光标准规定临界照度值为，四川、贵州等地适当降为。

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确定临界照度标准值后就可将天然光照度最低值换算成采光系数最低值，如表14-1。第十页，共五十五页，编辑于2023年，星期日可以通过采光口调整采光系数第十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期日14-2采光口一、侧窗

（一）单侧窗（二）双侧窗二、天窗（一）矩形天窗（二）锯齿形天窗（三）平天窗（四）横向天窗（五）井式天窗第十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期日

采光口：为取得天然光，在房屋的外围护结构（墙、屋顶）上开了各种形式的洞口，装上各种透明材料，如玻璃、有机玻璃等窗扇，以防护自然界的各种侵袭（如风、雨、雪等）。这些窗扇的透明孔洞统称为“采光口”。按采光口位置，可分为侧窗和天窗；有的同时采用侧窗和天窗，称为混合采光。第十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期日一、侧窗：侧窗：在房间的一侧或两侧墙上开的窗，是最常见的一种采光形式。优点：构造简单，布置方便，造价低廉，光线具有强烈的方向性，有利于形成阴影，因此对观看立体物件特别适宜，并可直接看到外界景物，扩大视野，被普遍使用。第十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期日应用：进深不大，仅有一面外墙的房间，普遍利用单侧窗采光。主要优点：光线自一侧投射，有显著的方向性，使人侧容貌和立体物件形成良好的光影造型。当工作位置与有窗的外墙向垂直布置时，能幽香避免光幕反射和不舒适的眩光。如图。（一）单侧窗：第十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期日影响侧窗采光效果的因素：室内一定获得天空直射光数量是由该点透过窗子看到的天空面积大小决定的，离窗子愈远，看到的天空面积愈小；全阴天时，天顶要比地平线附近的天空亮得多；由窗子投射来的光线与受光面的夹角越大，照度越高，投射角越小，照度越小；室外景物对天空视域的遮挡。这些因素都造成侧窗采光房间的昼光照度随离开窗子的距离而迅速降低，照度分布很不均匀。为由较好的采光均匀度，单侧采光房间的进深一般不超过窗上沿高度的2—5倍为宜。第十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期日几种常用的侧窗形式：第十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期日在相对两面侧墙开窗能将采光进深加倍，同时缓和实墙与窗洞间的亮度对比。相邻两面墙上都开侧窗，在缓和墙与窗的对比上效果更显著，但采光进深增加有限。（二）双侧窗：第十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期日二、天窗：天窗是在屋顶上开窗。天窗一般可分为矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗、横向天窗和井式天窗。（一）矩形天窗：应用于单层工业厂房。如图。特点：采光效率最低，但眩光小，便于组织自然通风。第十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期日（二）锯齿形天窗：特点：屋顶倾斜，可以充分利用顶棚的反射光，采光效率比矩形天窗约高。当窗口朝北布置时，完全接受北向天空漫射光，光线稳定，直射日光不会照进室内，因此减小了室内温湿度的波动及眩光。为减小多跨大面积锯齿形天窗单方向进光的方向性强的特点，应尽量提高顶棚反射率并选择正确的布置方式。第二十页，共五十五页，编辑于2023年，星期日（三）平天窗：平天窗施工方便，造价低，仅为矩形天窗的。平天窗在水平面的投影面积较同样面积的垂直窗的投影面积大，如图14-6。第二十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期日平天窗布置灵活，照度易于达到均匀。如图14-7。第二十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期日平天窗有多种做法，可用于多种屋面。如图14-8。第二十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期日考虑到采光和通风，通风孔和采光口综合考虑，有的作成通风采光合用窗，如图。平天窗的污染情况。平天窗易产生眩光和过热现象需采取措施避免。平天窗在北方寒冷地区要有防凝水措施。第二十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期日（四）横向天窗：结构特点如图14-11。第二十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期日（五）井式天窗：井式天窗为通风上的要求，只在屋架的局部作成开口，使进口较小，起抽风作用。主要用于热车间。第二十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期日14-3采光设计一、了解设计对象的采光等要求（资料收集）

（一）采光要求（二）其它要求二、选择采光口的形式三、确定采光口位置四、估计采光口尺寸第二十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期日一、了解设计对象的采光等要求（资料收集）（一）采光要求：1。车间的工作特点和精密度。

不同的工作特点和所要求的精密度对室内照度的要求也不相同，应根据这两个因素确定室内照度和窗地比。我国对视觉工作分级及窗地比的规定见表14-2、14-3、14-4、14-5。第二十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期日第二十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期日第三十页，共五十五页，编辑于2023年，星期日第三十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期日第三十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期日第三十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期日2。工作面的位置。

工作面有水平、垂直和倾斜之分，窗的形式和位置的选择应与之适应。不同的工作面位置，采光系数的计算方法也不同。3。工作对象的表面状况。工作对象表面是平面的还是立体的，是光滑的还是粗糙的，都影响窗形状和窗位置的确定。4。工作中是否允许直射阳光进入。直射阳光可能会引起眩光或过热，应在窗口的选型、朝向和材料等方面考虑。5。工作区域。要考虑各工作区对采光的不同要求。第三十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期日1。通风要求。采光与通风，谁是主要矛盾，应依照房屋的性质而定。2。绝热要求。应适当控制窗口面积，避免盲目开大窗。3。泻爆要求。易引起爆炸危险的建筑，应设置大面积泻爆窗，从窗的面积和构造处理上解决减压问题，以减低爆炸压力，保证结构安全。4。立面要求。

窗的形式与尺度直接关系到建筑的立面造型。5。经济要求。

不同形式的窗，其造价不相同，增大面积必增加造价。因此，应考虑适当限制窗面积。（二）其它要求：第三十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期日二、选择采光口的形式基本原则：以设置侧窗为主，天窗给予补充。三、确定采光口位置对于侧窗：往往将其设置在南北向的侧墙上，即窗口对南或北。对于天窗：应根据车间的形式与相邻车间的关系确定天窗的位置及大致尺寸。四、估算采光口尺寸根据车间视觉工作分级和拟定的采光口形式和位置，即可进行采光口面积的估算工作。即根据窗地比来确定。第三十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期日14-4采光计算一、确定采光计算中需要的数据二、计算步骤及方法第三十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期日采光计算的目的：验证本设计是否符合采光标准中规定的各项指标。采光计算的方法：利用公式计算，利用特别制定的图表计算。国家采光标准推荐的方法：利用图表，按房间的窗地比直接查出采光系数最低值；也可按采光标准规定的采光系数值，求出需要的窗地比。第三十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期日一、确定采光计算中需要的数据采光计算中需要的数据主要有：车间尺寸；采光口材料及厚度；承重结构形式及材料；表面污染程度；室内表面反光程度。第三十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期日二、计算步骤及方法（一）侧窗采光计算：按采光标准规定，侧窗的采光系数最低值设计值为：带形窗洞的采光系数最低值；考虑窗间墙挡光影响的窗宽系数；窗的总透光系数；室内反射光增量系数；室外遮挡物遮挡系数。第四十页，共五十五页，编辑于2023年，星期日1。带形窗洞的采光系数最低值考虑在全云天空时带形侧窗窗洞的采光系数。如图14-14。第四十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期日图14-15计算图例。图中P点为采光系数最低值的计算，它由不同剖面形式所决定。第四十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期日由于图14-14所给的值是按窗下沿和工作面处于同一水平时的情况作出的，若窗下沿高于工作面时（如图14-15（c）中的高侧窗），应按查出值，然后按查出值，此时高窗所形成的若窗外设有较大的水平挑檐或遮阳板，如图14-15（a），这时的实际应按挑檐外沿至点连线以下的高度计算。第四十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期日2。窗宽系数实验得知：它是该墙面上得总窗宽和墙面总长度的比值，即3。室内反射光增量系数由于室内各表面的反光系数不同，一般用反光系数平均值代表整个房间的反光程度，求法如下：分别为天棚、墙面、地面及窗口的反光系数。其中可取计算。为天棚、墙面、地面及窗口的表面积。第四十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期日实验表明，值与、房间尺度（即房间进深和窗高之比）、有否内墙存在等因素有关，具体值见表14-6。第四十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期日不同材料窗框的断面大小不同，窗玻璃的层数、品种、环境的污染也不一样。综合考虑这些影响因素，的值为4。窗的总透光系数为玻璃透光系数，查表13-2。第四十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期日为窗结构透光系数，它考虑窗框材料和窗框层数等对采光的影响，其值可由表14-7查出。为玻璃污染系数，它考虑室内外环境对窗玻璃的污染影响，现按每年打扫1-2次考虑，具体数值见表4-8。第四十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期日5。室外遮挡系数根据试验，遮挡程度与对面遮挡物的平均高度（从计算工作面算起）、遮挡物至窗口的距离、窗高以及计算点以及计算点至窗口的距离等尺寸有关，具体值见表14-9。第四十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期日（二）天窗采光计算：