天然采光設計標準.docx

天然采光設計標準天然采光設計是以太陽為光源的建筑環(huán)境采光設計。天然光不僅照亮環(huán)境，使我們看清并認知周圍的環(huán)境，獲得80%人類賴以生存的環(huán)境信息，而且日光的晝夜更迭，明暗變化，支配著人體的生物鐘，控制著生活起居周期和生命節(jié)律。陽光還制造維生素和諸多營養(yǎng)物，使人們保持身心健康。而且，人眼在天然光條件下比在人工光下具有更高的視覺功效因此，搞好天然光環(huán)境設計，具有十分重要的意義。它有利于節(jié)約能源，保護環(huán)境，并可為建筑環(huán)境增“光”添“彩”。一、天然采光基本知識天然光特性（又稱光氣候特征）1.天然光的組成和影響因素天然光源可分為直射日光和天空光兩類：（1）直射日光：太陽光穿過大氣層，射到地面，稱為直射日光。由于地球與太陽相距很遠，可認為直射日光是平行射到地面的。直射日光照度大，具有方向性，會在被照物體后形成陰影；（2）天空光：又稱天空擴散光，是部分陽光經(jīng)過大氣層上空氣分子、灰塵、水蒸氣微粒等多次反射，在天空形成的具有一定亮度的天然光源。天空光照度較低，無一定方向，不能形成陰影；（3）地面反射光：直射日光和天空光經(jīng)地面反射及地面和天空之間多次反射，使地面照度和天空亮度有所增加，這部分光源稱地面反射光。一般在采光設計時，可不考慮地面反射光的影響；（4）光氣候：指由直射日光、天空光和地面反射光形成的天然光平均狀況。（5）晴天：云量占天空30%以下的無云或少云天氣。晴天地面照度由直射日光和天空光疊加形成。直射日光占90%，天空光占10%.天空最亮處在太陽附近，太陽亮度達20萬熙提（sb）（1熙提=104cd/），天空亮度一般為0.22.0熙提。離太陽越遠，亮度越低，最低值在與太陽呈90o角處。因此，建筑物朝向對采光影響很大。朝陽房間面對太陽所處的半邊天空亮度較高，室內照度也較大；（6）全云天（陰天）：天空全部為云所遮蓋的天氣。這時，無直射日光，只有天空擴散光。全云天天空的亮度分布，可按式（2-25）計算：式中Lz天頂亮度，cd/，它是接近地平線處天空亮度的3倍；Lo仰角為的天空亮度，cd/；計算天空亮度處的高度角（仰角）。國際采光協(xié)會命名這樣的天空為CIE全陰天空。采光設計與計算都假定天空為全陰天空。在全陰天空下，地平面的照度Ew用下式計算：式中Ew地面照度，lx；Lz天空亮度，cd/.2.影響天然光的因素影響天然光的因素有：太陽高度角、云量、云狀、日照率、地理緯度以及海拔高度等。3.采光標準（1）采光系數(shù)：采光系數(shù)C是指室內給定水平面上某一點由全陰天天空光所產(chǎn)生的照度（En）與同一時間同一地點，在室外無遮擋水平面上由全陰天天空光所產(chǎn)生的照度（Ew）的比值，即利用采光系數(shù)，可根據(jù)室內照度標準換算出所需的室外照度，或由室外照度求出室內照度。（2）采光系數(shù)標準值采光標準將視覺工作分為IV級，并規(guī)定各等級天然光照度最低值分別為250，150，100，50及25lx.定義室內完全利用天然光工作時的室外天然光最低照度為“臨界照度”，其值為50001x.根據(jù)臨界照度值，可將室內天然光照度換算成采光系數(shù)。由于不同采光口類型在室內形成不同的光分布，故采光標準依照不同采光口類型，提出不同的要求。頂部采光時，采用平均值。側面采光時，室內光線變化大，故規(guī)定用采光系數(shù)最低值。注：1.兼有側窗和天窗的混合采光，側窗取采光系數(shù)最低值Cmin（%），天窗取采光系數(shù)平均值Cav（%）；2.計算點的確定，單側窗取窗對面距內墻1m的點為計算點；矩形天窗當為單跨或邊跨時取距外墻內面lm處的點為計算點，其余情況按民用建筑采光設計標準中的附錄B確定；3.亮度對比小的、級視覺作業(yè)，其采光等級可提高一級采用。4.光氣候分區(qū)我國各地光氣候有很大區(qū)別，如采用同一采光標準顯然是不合理的。因此，采光標準將我國劃分為IV個光氣候區(qū)，用光氣候系數(shù)與相應室外臨界照度表示各區(qū)天然光照度的高低，見圖213與表2-3.其中，天然光最豐富的地區(qū)是西北和北部地區(qū)，向南逐步降低，四川盆地最低。各區(qū)具體的采光系數(shù)標準值為采光標準所列的采光系數(shù)標準值乘上光氣候系數(shù)。二、采光口形式及特性（一）采光口形式1.采光口室內裝有玻璃等透光材料的孔洞統(tǒng)稱為采光口。采光口可分為側窗和天窗兩種。二者兼有的室內采光，稱為混合采光。2.側窗側窗是在房間外墻上開的采光口。其中窗底離地面2m以上的側窗，稱為高側窗。側窗采光的優(yōu)點是光線的方向性好，有利于形成陰影，適于觀看立體感強的物體，并可觀看室外景觀。缺點是照度分布不均勻，近窗處照度高，離窗遠處水平照度下降很快。當采光面積相等且窗底標高相同時，正方形窗口采光量（指室內各點照度總和）最大，豎長方形次之，橫長方形最小。但從照度均勻性看，豎長方形沿進深方向均勻性最好，橫長方形沿寬度方向較均勻。影響室內橫向采光均勻性的主要因素是窗間墻。窗間墻愈寬，橫向均勻性愈差。側窗的朝向對室內光分布也有較大影響。晴天南向側窗采光量大，但不穩(wěn)定，有直射光；東西兩側窗采光量不穩(wěn)定，早晚有直射光；北向單側窗采光量小，但穩(wěn)定。側窗分單側窗、雙側窗和高側窗三種，高側窗主要用于倉庫和博覽建筑。3.天窗天窗即頂部采光口。天窗最大優(yōu)點是有利于采人光量并使照度均勻分布。天窗可以有如下幾種形式：（1）矩形天窗：這種天窗位置較高，不易形成眩光。為避免直射陽光射人室內，天窗的玻璃最好朝南北向。（2）橫向天窗（橫向矩形天窗）：這種天窗的玻璃也宜朝南北向。（3）鋸齒形天窗：這種天窗有傾斜的頂棚做反射面，增加了反射光，采光效率比矩形天窗高，窗口一般朝北。（4）平天窗：特點是采光效率高，但設計時應注意采取防止光污染、防直射陽光影響和防止結露的措施。（5）井式天窗：這種窗主要用于通風兼采光。（二）采光口尺寸及窗地面積比采光口的尺寸與面積一般先用建筑采光設計標準中規(guī)定的窗地面積比（Ac/Ad）估算。如對類光氣候區(qū)的單層普通玻璃窗的面積用建筑采光設計標準中的表5.0.1估算。注：1.此表按類光氣候區(qū)計算，其他氣候區(qū)應乘以表23中的光氣候系數(shù)K；2.對I、類采光等級的建筑，若開窗面積受限，采光系數(shù)可降至級標準值。照度不足部分用人工照明補充，但天然光和人工光的總照度不應超過標準規(guī)定照度的1.5倍。我國住宅建筑規(guī)范（GB503682005）規(guī)定，住宅中的臥室、起居室（廳）、廚房應設置外窗，窗地面積比不應小于1/7。四、天然采光的控制與調節(jié)為了調節(jié)采光量，改善室內照度分布，減少或防止眩光，創(chuàng)造舒適宜人的室內光環(huán)境，經(jīng)常需要對采光口采取遮光和控光措施：1.透光材料利用乳白玻璃等擴散透射材料，或采用能將光線擴散到天棚的折射玻璃或反光板等，增加房間進深方向的照度，改善室內照度均勻度；還可利用玻璃磚之類既可透光、折射，又不透明的材料來控光。2.窗簾百葉窗簾可起透光和擋光作用。百葉多用于朝南、朝東和朝西的窗口，通過調整其葉片的傾角，可起控光作用。3.遮陽板遮陽板可以阻擋直射日光，防止眩光，使室內照度均勻。水平式遮陽板可遮擋從上方投射的光線，適用于南向窗口；垂直式遮陽板能遮擋高度角較小，從窗側斜射的陽光，適用于東北、北和西北向窗口；綜合式遮陽板能有效地遮擋高度角中等、從窗側斜射的陽光，適用于東南和西南向窗口；擋板式遮陽板可遮擋高度角較小，正射窗口的陽光，適用于東西向附近的窗口。五、采光質量（1）I級頂部采光的采光均勻度（最低采光系數(shù)與平均采光系數(shù)之比）不宜小于0.7，側面采光不作規(guī)定；（2）生產(chǎn)車間側面采光窗不舒適眩光指數(shù)DGI標準：20時無眩光感覺，23時有輕微眩光感覺，25時眩光可接受，27時感到不舒適，28時眩光嚴重，但能忍受；（3）改善采光質量時，不應