一級注冊建筑師之建筑物理與建筑設備知識匯總

1、采光窗種類、特性及使用范圍二、采光窗種類、特性及使用范圍(一 )側窗：側窗構造簡單，布置方便，造價低，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，并可通過窗看到室外景觀，擴大視野， 在大量的民用建筑和工業(yè)建筑中得到廣泛的應用。側窗的主要缺點是照度分布不均勻，近窗處照度高，往里走，水平照度下降速度很快，到內墻處，照度很低，離內墻lm 處照度最低。側窗采光房間進深不要超過窗口上沿高度的 2 倍，否則需要人工照明補充。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。(二 )天窗：隨著建筑物室內面積的增大，只用側窗不能達到采光要求，需要設計天窗。天窗分為以下幾種類型：1.矩

2、形天窗：這種天窗的突出特點是采光比側窗均勻，即工作面照度比較均勻，天窗位置較高，不易形成眩光，在大量的工業(yè)建筑，如需要通風的熱加工車間和機加工車間應用普遍。為了避免直射陽光射入室內， 天窗的玻璃最好朝向南北， 這樣陽光射人的時間少，也易于遮擋。天窗寬度一般為跨度的一半左右，天窗下沿至工作面的高度為跨度的0.35-0.7倍。2.橫向天窗 (橫向矩形天窗 )：這種天窗比避風天窗采光系數(shù)高，均勻性好，省去天窗架，造價低，能降低建筑高度。設計時，車間長軸應為南北向，即天窗玻璃朝向南北。3.鋸齒形天窗：這種天窗有傾斜的頂棚作反射面，增加了反射光分量，采光效率比矩形天窗高，窗口一般朝北， 以防止直射陽光進

3、入室內， 而不影響室內溫度和濕度的調節(jié)， 光線均勻，方向性強， 在紡織廠大量使用這種天窗， 輕工業(yè)廠房、 超級市場、 體育館也常采用這種天窗。4.平天窗：這種天窗的特點是采光效率高，是矩形天窗的2-3 倍。從照度和亮度之間的關系式召 E=L. .cosa 看出，對計算點處于相同位置的矩形天窗和平天窗，如果面積相等，平天窗對計算點形成的立體角大，所以其照度值就高。另外乎天窗采光均勻性好，布置靈活，不需要天窗架， 能降低建筑高度，在大面積車間和中庭常使用平天窗。設計時應注意采取防止污染、防直射陽光影響和防止結露措施。5.井式天窗：采光系數(shù)較小，這種窗主要用于通風兼采光，適用于熱處理車間。設計時，可

4、用以上某一種采光窗，也可同時使用幾種窗，即混合采光方式。天然采光基本知識二、采光窗種類、特性及使用范圍(一 )側窗：側窗構造簡單，布置方便，造價低，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，并可通過窗看到室外景觀，擴大視野， 在大量的民用建筑和工業(yè)建筑中得到廣泛的應用。側窗的主要缺點是照度分布不均勻，近窗處照度高，往里走，水平照度下降速度很快，到內墻處，照度很低，離內墻lm 處照度最低。側窗采光房間進深不要超過窗口上沿高度的2 倍，否則需要人工照明補充。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。(二 )天窗：隨著建筑物室內面積的增大，只用側窗不能達到采光要求

5、，需要設計天窗。天窗分為以下幾種類型：1.矩形天窗：這種天窗的突出特點是采光比側窗均勻，即工作面照度比較均勻，天窗位置較高，不易形成眩光，在大量的工業(yè)建筑，如需要通風的熱加工車間和機加工車間應用普遍。為了避免直射陽光射入室內，天窗的玻璃最好朝向南北，這樣陽光射人的時間少，也易于遮擋。天窗寬度一般為跨度的一半左右，天窗下沿至工作面的高度為跨度的0.35-0.7 倍。2.橫向天窗 (橫向矩形天窗 )：這種天窗比避風天窗采光系數(shù)高，均勻性好，省去天窗架，造價低，能降低建筑高度。設計時，車間長軸應為南北向，即天窗玻璃朝向南北。3.鋸齒形天窗：這種天窗有傾斜的頂棚作反射面，增加了反射光分量，采光效率比矩

6、形天窗高，窗口一般朝北， 以防止直射陽光進入室內， 而不影響室內溫度和濕度的調節(jié)， 光線均勻，方向性強， 在紡織廠大量使用這種天窗， 輕工業(yè)廠房、 超級市場、 體育館也常采用這種天窗。4.平天窗：這種天窗的特點是采光效率高，是矩形天窗的2-3 倍。從照度和亮度之間的關系式召 E=L. .cosa 看出，對計算點處于相同位置的矩形天窗和平天窗，如果面積相等，平天窗對計算點形成的立體角大，所以其照度值就高。另外乎天窗采光均勻性好，布置靈活，不需要天窗架， 能降低建筑高度，在大面積車間和中庭常使用平天窗。設計時應注意采取防止污染、防直射陽光影響和防止結露措施。5.井式天窗：采光系數(shù)較小，這種窗主要用

7、于通風兼采光，適用于熱處理車間。設計時，可用以上某一種采光窗，也可同時使用幾種窗，即混合采光方式。視覺的基本特性三、視覺的基本特性(一 )光量效應人眼感到房間照度變化差值和照度水平之比，它總是個常數(shù)，(E/E)： K( 常數(shù) )。例如，照度為10lx 的房間，增加1k 的照度就覺得照度變了;而在照度為100k的房間，則要增加 10k 照度才能覺察出照度發(fā)生變化，兩者比率都是0.1。(二 )視角、視力和視野被觀看物體的大小對眼睛形成的張角叫視角。 觀看物體的距離一定時， 視角大表示被觀看的物體的尺寸大。a=d/l*3440( 分)(15 10)式中 a-視角，分 ;d物體的尺寸;l 觀看距離。在

8、醫(yī)學上觀看細小物體的視角大小的能力叫視力。它是所觀看最小視角的倒數(shù)，即：視力 =1/amin 。在 5m 遠看視力表視標，當視標為1.46mm 時，視角正好為識別 1 分視角的視標的視力作為1.0，識別 2 分視標的視力等于0.5(1/2) 。1 分，醫(yī)學上把能當頭和眼睛不動時，人眼能看到的空間范圍叫視野。水平面為 1800，垂直面為向上為 600，向下為 700。視線周圍 300 的視覺范圍，看東西的清晰度比較好。1300，其中(三 )明適應、暗適應人們從明亮環(huán)境到暗環(huán)境時， 經(jīng)過 30-40 分鐘眼睛才能看到周圍的物體，適應。由暗環(huán)境到明亮環(huán)境的適應叫明適應，明適應約需 12 分鐘。這個適

9、應過程叫暗(四 )視度視度就是觀看物體時的清晰程度。影響視度的主要因素有：1.被看物體上的照度或亮度。照度或亮度高，視度大，看得清楚。視覺的最低亮度閾為105asb，亮度 >16sb 時感到刺眼。2.被看物體的尺寸大小。物體大看得清楚，反之不易看清。物體的大小用視角a 表示。3.被看物體的亮度與它的背景亮度(或顏色 )的對比。對比大，即亮度或顏色差異大時，視度就高，看得比較清楚。亮度對比系數(shù)C=目標與背景的亮度差L/ 背景亮度Lb。4.試驗表明，觀看小尺寸物體，如精密零件，天然光照明比人工光照明的視度高。5.觀看時間的長短。觀看時間長(不大于 1/10s)，容易看清，也就是視度高。觀看時

10、間短，例如觀看傳送帶上的物體， 因觀看時間有限， 所以要求比觀看靜態(tài)物體的照度高， 才能達到相同的視度。(五 )眩光眩光是指在視野內出現(xiàn)高亮度或過大的亮度對比而導致的視覺的不舒適或降低視度的現(xiàn)象，也就是晃眼的情況。眩光分為直接眩光和反射眩光。在采光和照明設計時，要盡量限制眩光的出現(xiàn)，若有眩光，也應把它限制在允許范圍內。直接眩光的控制方法是：(1) 限制光源亮度 ;(2) 增加眩光源的背景亮度，減少亮度對比;(3) 減小眩光源對觀察者眼睛形成的立體角;(4) 盡可能增大眩光源的仰角，眩光光源或燈具的位置偏離視線的角度越大，眩光越小，超過印。后就無眩光作用。顏色的基本知識四、顏色的基本知識(一 )

11、光源色和物體色1.光源色(1) 光源色溫：當光源的顏色和一完全輻射體(黑體 )在某一溫度下發(fā)出的光色相同時，完全輻射體的溫度就叫做光源的色溫，符號 Tc，單位為 K ( 絕對溫度 )。40W 白熾燈色溫為2700K ，40W 熒光燈色溫為3000-7500K ，普通高壓鈉燈為2000K ，HID ( 高強度氣體放電燈，如金鹵燈等 )為 4000-6000K ，日光為5300-5800K 。(2) 光源顯色指數(shù)：物體在待測光源下的顏色和它在參考標準光源下顏色相比的符合程度叫做光源顯色指數(shù)，符號 Ra 和 Ri ， Ra 為一般顯色指數(shù)， Ri 為特殊顯色指數(shù)。普通照明光源用 Ra 作為顯色性的評

12、價指標。 Ra 的最大值為 100，100-80 為顯色優(yōu)良， 79-50 為顯色一般，小于 50 為顯色較差。例如：500W 白熾燈 Ra 為 95-99 ，熒光燈為50-93 ， 400W 熒光高壓汞燈為 30-40 ， 1000W 鏑燈為 85-95 ，高壓鈉燈為20-25 。2.物體色光被物體反射或透射后的顏色叫物體色。 物體色取決于光源的光譜組成和物體對光譜的反射或透射情況。材料的光學性質二、材料的光學性質(一 )定向反射和透射1.定向反射：光線照射到玻璃鏡、磨光的金屬等表面會產(chǎn)生定向反射。這時在反射角的方向能清楚地看到光源的影像，入射角等于反射角，入射光線、反射光線和法線共面。 它

13、主要用于把光線反射到需要的地方，如燈具 ;擴大空間，如衛(wèi)生間、小房間 ;化妝 ;地下建筑采光等。2.定向透射：光線照射玻璃、有機玻璃等表面會產(chǎn)生定向透射，這時它遵循折射定律。用平板玻璃能透過視線采光 ;用凹凸不平的壓花玻璃能隔斷視線采光。經(jīng)定向反射和定向透射后光源的亮度和發(fā)光強度，比光源原有的亮度和發(fā)光強度有所降低：L =L* 或 L =L* (15-3)I =I* 或 I =I* (cd)(15-4)式中 L ,L - 經(jīng)過反射或透射后的光源亮度;I ,I 經(jīng)過反射或透射后的發(fā)光強度;L,I- 光源原有亮度或發(fā)光強度;, -材料的反射比或透射比。(二 )擴散反射和透射1.均勻擴散反射：光線照

14、射到氧化鎂、石膏、粉刷、磚墻、繪圖紙等表面時，這些材料將光線向四面八方反射或擴散，各個角度亮度相同，看不見光源的影像。2.均勻擴散透射：光線照射到乳白玻璃、乳白有機玻璃、半透明塑料等表面時，透過的光線各個角度亮度相同，看不見光源的影像。經(jīng)過均勻擴散反射或透射后的亮度為：L(cd/m2)=E(1x)* / -5)(15L(cd/m2)=E(1x)* / -6) (15如果用另一個亮度單位阿熙提(asb)表示，則：L(asb)=E(1x)* (157)L(asb)=E(1x) *-8)(15I asb/ =二 1 cd/m2均勻擴散反射或透射后， 其最大發(fā)光強度在表面法線方向， 其他方向的發(fā)光強度

15、遵循朗伯余弦定律：Ii=I0*cosi (cd)(15 9)式中 I0法線方向的發(fā)光強度;i 法線和所求方向的夾角。(三 )定向擴散反射和透射定向擴散反射材料如油漆表面、 光滑的紙、 粗糙金屬表面等大部分材料， 在反射方向能看到光源的大致影像 ;定向擴散透射材料如毛玻璃等，透過它，可以看到光源的大致影像。光的特性和基本量統(tǒng)計，人類從外界得到的信息大約有建筑功能和藝術上均是十分重要的。80%來自光和視覺。對建筑師來說，良好的光環(huán)境在從功能上看，人們在進行生產(chǎn)、工作和學習時，建筑物的采光和照明光環(huán)境好，可提高工作效率和產(chǎn)品質量， 有利于安全和保護人的視力健康。從藝術上看， 光和色彩是表現(xiàn)建筑空間、

16、建筑造型和美化室內外環(huán)境的重要手段。建筑師若能合理而巧妙地運用建筑光學的基本知識，可在建筑創(chuàng)作中設計出意境非凡、藝術效果較好的作品。因此，在現(xiàn)代建筑創(chuàng)作中，把建筑光環(huán)境設計列為一個重要的組成部分。本輔導材料按考試大綱要求著重介紹光環(huán)境設計的一些基本知識和有關設計標準， 以求建筑師們對考試大綱要求的內容有個較系統(tǒng)的了解， 對一些專門的技術及繁瑣的數(shù)學公式均不作介紹。第一節(jié)光、顏色與視覺的基本知識一、光的特性和基本量(一 )光的特性1.光是以電磁波形式傳播的輻射能。波長為 380nm 至 780nm 的輻射是可見光。 m 是納米，也稱毫微米， 1 nm=10-9m 。2.不同波長的光在視覺上形成不

17、同的顏色，單色光是單一波長的光，如700nm的單色光呈紅色; 復合光是不同波長混合在一起的光。3.人眼對不同波長的單色光敏感柱度不同，在光亮環(huán)境中人眼對555nm 的黃綠光最敏感;在較暗的環(huán)境中對507(510)m 的藍綠光最敏感。人眼的這種特性用光譜光視效率曲線表示。(二 )光的基本量常用光度量有光通量，發(fā)光強度，照度，亮度 ;描述裝飾材料的光度量有反射比 (反射系數(shù)、反光系數(shù)、反射率 )，透射比 (透光系數(shù)、透射系數(shù)、透射率 )和吸收比 (吸收系數(shù)、吸收率 )。它們的定義、符號、單位、公式見表15 10 光基本量的定義、符號、單位、公式表 15-1名稱 定義 符號 單位 公式光通量 光源發(fā)

18、出光的總量 流明 (lm)=Km發(fā)光強度 光源光通量在空間的分布密度I 坎德拉 1cd 1lm/1sr I =d/d照度 被照面接收的光通量E 勒克斯 1lx=1lm/1m2 E= d /dA亮度 光源或被照面的明亮程度La 坎德拉每平方米 La=Ia/(A.cosa)反射比 被照面反射光通量和入射廣通量之比 無量綱 = P/透射比 被照面透射光通量和入射廣通量之比無量綱 = /吸收比 被照面吸收光通量和入射廣通量之比a 無量綱 a= a/幾個基本數(shù)據(jù)：1.在 =Km中， Km=6831m/W ，即 1 光瓦 =683 流明 (lm) 。2.球面的立體角 球=4 =12.57 球面度 (sr)

19、。3.照度和發(fā)光強度的關系：E=Iacosi/r2(lx)(15-1)4.1fc( 英尺坎德拉 )=10.761x 。5.40W 白熾燈的光通量約為3501m， 40W 熒光燈光通量約為22001m，比白熾燈高6 倍多。6.夏季中午日光下，地平面上的照度可達105lx 。 40W 白熾燈臺燈下，桌面上平均照度約為200300lx 。7.40W 白熾燈的平均光強為350/4=28cd ，加一個搪瓷罩后，正下方光強為70cd80cd。8.亮度的單位1 熙提 (sb)=lcd/cm2 ， 1 尼特 (nt)=1cd/m2 ， lsb=104nt 。9.太陽的亮度為2x109cd/m2 ，白熾燈絲的亮

20、度為(35)x106cd/m2 ， 40W 熒光燈亮度為(68)x103cd/m2 。10.照度和亮度之間的關系：E=L. .cosi (lx)(15-2)其中 =S.cosa/r2(sr)。即某發(fā)光面在被照面形成的照度和發(fā)光面的亮度成正比，與發(fā)光面在被照面上的立體角投影成正比，上式也叫立體角投影定率。11.+ +a=1。12.白乳膠漆表面的反射比為0.84，灰色水泥砂漿面的反射比為0.32。13.3rran 普通玻璃的透射比為0.82， 3mm 磨砂玻璃的透射比為0.6。14.安裝壓花玻璃時壓花面應朝外，安裝磨砂玻璃時毛面朝內。15.點光源：光源的尺寸小于光源至計算點距離的1/5 時，將該光

21、源稱為點光源。自然能源利用與防熱降溫、自然能源利用與防熱降溫(一 )太陽能降溫使用太陽能空調， 但目前尚未普及。 或者將用于熱水和采暖的太陽能集熱器置于屋頂或陽臺護欄上，遮擋部分屋面和外墻，起到間接降溫的目的。(二 )夜間通風對流降溫全天持續(xù)自然通風并不能達到降溫目的。而改用間歇通風，即白天(特別是午后 )關閉門窗、限制通風，可避免熱空氣進入，遏制室內溫度上升，減少蓄熱;夜間則開窗，利用自然通風或小型通風扇 (效果更佳 ) ，讓室外相對干、冷的空氣穿越室內，可達到散熱降溫的效果。(三 )地冷空調夏季， 地下溫度總是低于室外氣溫。 可在地下埋人管道， 讓室外空氣流經(jīng)地下管道降溫后再送人室內的冷風

22、降溫系統(tǒng)，既降低室溫，又節(jié)約能源。(四 )被動蒸發(fā)降溫利用水的汽化潛熱大的特點，在建筑物的外表面噴水、淋水、蓄水，或用多孔含濕材料保持表面潮濕，使水蒸發(fā)而獲得自然冷卻的效果。(五 )長波輻射降溫夜間建筑外表面通過長波輻射向天空散熱， 采取措施可強化降溫效果。 如白天使用反射系數(shù)大的材料覆蓋層以減少太陽的短波輻射，夜間收起，或者使用選擇性材料涂刷外表面。采暖居住建筑部分二、建筑節(jié)能設計標準的評價指標和節(jié)能設計除了所設計的建筑能夠全部滿足建筑節(jié)能設計標準在強制性條文中所規(guī)定的指標，可不再進行節(jié)能計算外， 設計人員需要按照建筑節(jié)能設計標準的要求進行節(jié)能計算，對建筑本身的節(jié)能設計進行綜合評價，以確定該

23、建筑是否滿足節(jié)能的指標。(一 )民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分) (JcJ26-95)該標準適用于嚴寒和寒冷地區(qū)設置集中采暖的新建和擴建居住建筑建筑熱工與采暖節(jié)能設計。暫無條件設置集中采暖的居住建筑，其圍護結構宜按本標準執(zhí)行。1.節(jié)能指標該標準對使用穩(wěn)態(tài)計算方法計算單位建筑面積的能耗， 要求將建筑物和采暖能耗控制在規(guī)定的范圍內。(1) 建筑物耗熱量指標 (qH) ：在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的、需由室內采暖設備供給的熱量，單位：W/m2 。(2) 采暖耗煤量指標 (qc)在采暖期室外平均溫度條件下， 為保持室內計算溫度， 單位建筑面積在

24、一個采暖期內消耗的標準煤量，單位： kg/m2。2.術語(1) 采暖期室外平均溫度：在采暖期起止日期內，室外逐日平均溫度的平均值。(2) 采暖期天數(shù)：指累年日平均溫度低于或等于50C 的天數(shù)， day。(3) 采暖期度日數(shù)：室內基準溫度 18與采暖期室外平均溫度之間的溫差與采暖期總天數(shù)的乘積， 0C· d。(4) 采暖能耗：用于建筑物采暖所消耗的能量。主要指建筑物耗熱量和采暖耗煤量。(5) 圍護結構傳熱系數(shù)的修正系數(shù) ：圍護結構因受太陽輻射和天空輻射的影響，使其傳熱耗熱量降低， 降低后的傳熱耗熱量與原有傳熱耗熱量的比值即為圍護結構傳熱系數(shù)的修正系數(shù)。3.建筑物耗熱量指標qH=qH,T

25、+qINF十 qI,H(14-63)式中 qH,T- 圍護結構的傳熱耗熱量指標，W/m2;qINF 空氣滲透的耗熱量指標，W/m2;qI,H- 內部得熱，住宅建筑取值為3.8W/m2 。(1) 圍護結構傳熱耗熱量指標(qH,T)圍護結構傳熱耗熱量是指在采暖期內，在室內、 外平均計算溫差條件下，建筑物單位建筑面積，在單位時間內，通過圍護結構傳熱所消耗的熱量。qH,T=(ti-te)( )/Ao (14-64)式中 ti- 全部房間平均室內計算溫度，一般住宅建筑取160C， K;te-采暖期室外平均溫度，K;Ki- 某一圍護結構的傳熱系數(shù)，W/m2 · K;Fi某一圍護結構的傳熱面積，m

26、2;i 某一圍護結構傳熱系數(shù)的修正系數(shù)，可查表;Ao- 建筑面積， m2。(2) 空氣滲透耗熱量指標 (qINF)qINF =(ti- te)(Cp·· N·14V)/Ao(-65)式中 Cp空氣比熱容，0.28W · h/(kg · K)p- 空氣密度， kg/m3;N- 換氣次數(shù)，住宅建筑取0.5/h;V 挨氣體積，m3：樓梯間采暖V=0.65V o樓梯間不采暖V=0.60V oVo 為建筑體積， m3。4.采暖耗煤量指標qc采暖耗煤量指標也是評價建筑物耗能水平的一個重要指標， 它的大小不僅與建筑耗熱量指標有關，而且還與供熱系統(tǒng)的效率有關。

27、qc=24Z · qH/(Hc · 1·-66)2)(14式中 Z- 采暖期天數(shù)，day;Hc 標準煤熱量值，取8.14xm3W · h/kg; 1室外管網(wǎng)輸送效率 ; 2-鍋爐運行效率。5.建筑和建筑熱工設計(1) 朝向與布局：建筑物應盡可能設在避風向陽地段，朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房間宜避開冬季主導風向。(2) 體形系數(shù)：宜控制在 0.30 及 0.30 以下 ;超過 0.30 者，其屋頂和外墻應加強保溫。(3) 樓梯間開敞與否影響耗熱量指標，建筑物人口處設置門斗或采取其他避風措施，有利于節(jié)能。樓梯間不采暖時，樓梯間隔墻和戶門應采取保溫措施。(4) 窗戶設計1)控制窗墻面積比北向： 25%東、西向： 30%南向： 35%2)提高門窗的氣密性，保證達到規(guī)定要求1-6 層：不低于級水平(每米縫長空氣滲透量2.5m3/m · h);7-30 層：不低于級水平(每米縫長空氣滲透量1.5m3/m · h)。(5) 圍護結構設計1)加強圍護結構的保溫，圍護結構各部分的傳熱系數(shù)不應超過節(jié)能標準所規(guī)定的限值;2)陽臺門下部采取保溫措施;3)圍護結構的熱橋部位應采取保溫措施;4)采暖期室外平均溫度低于 50C 的地區(qū)， 建筑物外墻在室外地坪以下的垂直墻面和周邊直接接觸土壤的地面應采取保溫措施。熱門文章：自然通風的組織五、