建筑光学第七章天然采光

天然采光在节能建筑中的应用
01
自然采光
利用天然光代替人工照明，可以大大减少建筑物的能源消耗。建筑设计
时应充分考虑自然采光的利用，如采用大窗户、采光天井等方式。
02
窗户设计
窗户的设计对天然采光的效果有很大影响。选择合适的窗户类型、尺寸
和位置，可以增加采光量，提高室内光照质量。
03
采光装置
除了窗户，还可以使用其他采光装置，如导光管、反射板等，将天然光
利用采光罩、采光井等集光设施，集中自然光，提高照明效果。
04 天然采光的影响因素
地理位置
纬度
纬度的高低影响日照时数和太阳高度角，纬度越高，冬季日照时数 越短，夏季日照时数越长，太阳高度角越小，采光效果越差。
地形
不同地形对采光的影响不同，如山地、丘陵地等会阻挡阳光，降低 采光效果。
城市与乡村
城市中的建筑物密集，高楼大厦会遮挡阳光，而乡村则相对开阔，采 光较好。
02 天然采光的基本原理
光的性质
01
02
03
04
光的直线传播
光沿直线传播，遇到障碍物会 形成影子。
光的反射
光在平滑表面会按照一定角度 反射。
光的折射
光从一种介质进入另一种介质 时，会因为速度变化而发生方
向改变。
光的散射
光在空气中传播时，由于空气 分子的散射作用，使得天空呈
现蓝色。
光的方向性
01
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
适应性
在建筑设计时，应充分考虑天然采光和人工照明的适应性，以满足不同季节、天气和时间 的需求。例如，在阳光充足的季节可以利用天然光为主，而在阴雨天或冬季则可以人工照 明为主。
06 天然采光的实际案例
历史建筑中的天然采光
历史建筑中的天然采光设计通常注重 模拟自然光的效果，以营造舒适、自 然的氛围。
引入室内，提高室内光照度。
天然采光与人工照明相结合
互补性
天然采光和人工照明各有优缺点，将两者相结合可以充分发挥各自的优势，提高照明质量 和节能效果。
控制与调节
在结合天然采光和人工照明时，需要对光线进行控制和调节，以适应不同的使用场景和需 求。例如，采用智能照明系统可以根据室内光线和人的活动自动调节照明强度和色温。
节约能源
利用天然采光可以减少对人工照明的 依赖，降低能源消耗和碳排放，符合 绿色建筑和可持续发展的理念。
天然采光的历史与发展
历史回顾
天然采光在古代建筑中就已经得到应用，如古罗马时期的万神庙和中国的天井等 。随着科技的发展和人类对自然认识的深入，天然采光技术也在不断发展和完善 。
现代发展
现代建筑中，天然采光得到了广泛应用，通过建筑设计、材料选择和光学技术等 手段，提高天然采光的利用效率和照明质量。同时，随着可再生能源的发展和环 保意识的提高，天然采光在未来建筑中的应用前景更加广阔。
窗户位置与朝向
合理安排窗户位置和朝向， 以充分利用自然光，减少 室内阴影。
建筑布局与朝向
建筑朝向
选择合适的建筑朝向，以最大化 利用自然光。
建筑间距
合理设置建筑间距，避免相互遮 挡，保证自然光的充足照射。
建筑群布局
通过合理的建筑群布局，实现自 然光的充分利用和优化分配。
室内空间布局
空间功能分区
根据室内空间的功能需求，合理 划分采光区域和非采光区域。
季节与时间
季节
季节的变化会影响日照时数和太阳高 度角，冬季采光时间短，夏季采光时 间长。
时间
一天中的不同时间也会影响采光效果 ，早晚阳光斜射，采光效果较差，中 午阳光直射，采光效果较好。
气候条件
阴天与晴天
阴天时云层遮挡阳光，采光效果较差，晴天则相 反。
雾霾与沙尘暴
雾霾和沙尘暴天气会严重影响采光效果。
极端气候
极端气候如暴风雨、冰雹等也会对采光产生影响。
建筑周围环境
1 2
树木与植被
周围的树木和植被可以遮挡阳光，影响采光效果。
建筑物
周围的建筑物高低、密度、距离等都会影响采光 效果。
3
地面反射
地面的反射率也会影响采光效果，反射率高会使 阳光反射进室内，提高采光效果。
05 天然采光与建筑节能
节能建筑设计的重要性
02
03
直射光
来自太阳的直接照射，方 向明确，亮度较高。
反射光
通过物体表面反射产生的柔和光线，无特定方向。
光的颜色与视觉
颜色混合
红、绿、蓝三原色可以混合出各 种颜色。
视觉适应性
人的眼睛对不同颜色的光线有不 同的适应性，如从暗处到亮处需 要适应一段时间。
光的亮度与照度
亮度
物体表面发出或反射的光线对人眼产生的明暗程度感觉。
照度
单位面积上接收到的光线数量，与光源的强度和距离有关。
03 天然采光的优化设计
窗户设计
窗户面积与比例
根据建筑功能和空间需求， 合理设计窗户面积和比例， 以最大化采光效果。
窗户类型选择
根据建筑风格和需求，选 择合适的窗户类型，如平 开窗、推拉窗、固定窗等。
天然采光的优点
天然采光具有环保、节能、健康、舒适等优点，能够提供自然的光环境，减少 对人工照明的依赖，降低能源消耗和碳排放，同时也有益于人们的身心健康。
天然采光的重要性
提高视觉舒适度
提高室内空气质量
天然采光能够提供自然、柔和的光线， 减少眼睛疲劳和不适感，提高视觉舒 适度。
天然采光能够增加室内通风和换气， 减少室内污染和细菌滋生，提高室内 空气质量。
提高采光效果和节能性能。
现代建筑中的窗户设计通常采 用高透光的玻璃材料，以最大
化自然光的利用。
现代建筑中的天然采光设计还 常常结合太阳能技术，如太阳 能光伏发电和太阳能热水系统 等，以实现可持续能源利用。
现代建筑中的天然采光设计还 注重室内环境的舒适度，采用 智能控制系统调节室内温度和 光线强度。
绿色建筑中的天然采光
绿色建筑中的窗户设计通常采用可再生材料， 如竹材或木材等，以减少对环境的破坏。
绿色建筑中的天然采光设计还常常结合雨水收集和利 用技术，以实现水资源的可持续利用。
绿色建筑中的天然采光设计注重与周围环境的 协调，以实现生态平衡和可持续发展。
绿色建筑中的天然采光设计还注重利用地势和地 形，通过合理布局和设计窗户的位置，以最大化 自然光的利用。
能源危机
随着全球能源消耗的不断增加，能源危机已成为当今世界 面临的重要问题。节能建筑设计是缓解能源危机的重要手 段之一。
环保意识
随着人们对环境保护意识的提高，节能建筑设计也成为了 绿色建筑和可持续发展的重要组成部分。
经济利益
节能建筑设计不仅能降低能源消耗，还能为企业和家庭节 省能源开支，带来经济效益。
历史建筑中的天然采光设计通常采用 多种窗户形式，如平开窗、推拉窗和 固定窗等，以满足不同的采光需求。
历史建筑中的窗户设计通常采用传统 的木制或石制材料，以保持与建筑风 格的一致性。
历史建筑中的天然采光设计还注重窗 户的位置和朝向，以确保光线能够均 匀地照射到室内各个角落。
现代建筑中的天然采光
现代建筑中的天然采光设计注 重利用先进的技术和材料，以
建筑光学第七章天然采光
目 录
• 天然采光概述 • 天然采光的基本原理 • 天然采光的优化设计 • 天然采光的影响因素 • 天然采光与建筑节能 • 天然采光的实际案例
01 天然采光概述
天然采光定义
天然采光定义
天然采光是指利用自然光进行照明，通过窗户、天窗等建筑开口引入光线，使 室内得到足够的光线，满足人们工作、生活和学习的照明需求。
采光区域布置
在采光区域内，合理布置家具和装 饰，以充分利用自然光。
室内色彩搭配
选择合适的室内色彩搭配，提高室 内明度和舒适度。
天然采光的辅助设施
窗帘、百叶窗等遮阳设施
利用窗帘、百叶窗等遮阳设施，调节光线强弱和分布。
反射板、导光管等导光设施
利用反射板、导光管等导光设施，将自然光引入室内较暗区域。
采光罩、采光井等集光设施