建筑物理天然采光重点总结

第八章天然采光

第一节光气候和采光标准

1、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。

2、天然光的组成和影响因素：太阳是天然光的光源。日光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。天然光是直射日光与天空光的总合。

3、地面照度来源于日光和天空光，其比例随太阳高度与天气而变化。通常，按照天空中云的覆盖面积将天气分为三类：a晴天——云覆盖天空的面积占0～0.3；b多云天——云占0.3～0.7；c全阴天——云占0.8～1

4、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。

5、晴天天空的亮度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-90°高度角的对称位置上，天空亮度最低。

6、全云天：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，物体后面没有阴影。这时地面照度取决于：a太阳高度角；b云状；c地面反射能力；d气透明度。

7、全云天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：

L θ：仰角为θ的天空的亮度（cd/m 2）；L z ：天顶亮度（cd/m 2）；

θ：计算天空亮度处的高度角（仰角）。

8、天顶亮度约为地平线附近天空亮度的3倍。由于阴天的亮度低，亮度分布相对稳定，而且朝向对室内照度影响小，因而使室内照度较低，照度分布也较稳定。这时，室外地面照度（以lx 为单位）在数值上等于高度角为42o 处的天空亮度（以asb 为单位），即： E 地(lx)＝L42(asb)

9、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 10、我国光气候概况：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；从云状来看，南方以低云为主，向北逐渐以高、中云为主。 综上：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光为主。

11、采光系数：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。即 12、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) 3 sin 2 1 ( θ θ + = z L L ) )(972m

cd πL (lx)E z =地%100⨯=w

n E E C

响，以适应天然光多变的特点。

13、采光系数标准值：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。

14、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。《标准》规定：采光系数标准值的选取，应符合下列规定: 1应取采光系数的最低值Cmin；2顶部采光应取采光系数的平均值 Cav；3对兼有侧面采光和顶部采光的房间，可将其简化为侧面采光区和顶部采光区，并应分别取采光系数的最低值和采光系数的平均值。

15、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。

16、光气候分区：采光标准将全国划分为Ⅰ～Ⅴ个光气候区。在《建筑采光设计标准》中所列采光系数标准值适用于Ⅲ类光气候区。其它地区应按它所在不同的光气候区，选择相应的光气候系数。各区具体的采光系数标准值，为采光标准各表所列采光系数标准值乘上各区的光气候系数。

17、照度均匀度：要求房间内的照度分布有一定的均匀度（在假定工

作面上：采光系数最低值/平均值；也可认为是室内照度最低值/室内照度平均值）。

18、顶部采光时，Ⅰ～Ⅳ级采光等级的采光均匀度要求不得小于0.7。侧面采光时，由于室内照度不可能做到均匀，以及顶部采光时，Ⅴ级视觉工作需要的开窗面积小，较难照顾采光均匀度，故此时对均匀度未作规定。

19、眩光限制：在侧窗采光房间里，窗口位置较低，对于视线处于水平的工作场所极易形成不舒适眩光。标准提出可采取以下措施来减少窗口眩光：a作业区应减少或避免直射阳光；b工作人员的视觉背景不宜为窗口；c可采取室内外遮挡设施来减少窗亮度或减少窗的视域；d窗结构的内表面和窗周围的内墙面宜采用浅色饰面。

20、控制眩光具体方法：a窗台做成斜面；b高反射率的顶棚，并且利用室外反射提高顶棚亮度，减小对比；c用半透明百叶减小高天空亮度区（2）；d利用人工照明照亮窗周围的墙面。

第二节采光口

A 侧窗

1、单侧窗：在进深不大，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，光流有显著的方向性，使人的容貌和立体物件形成良好的光影造型。

2、当工作位置与有窗的外墙相垂直布置时，有效地避免了光幕反射和不舒适眩光。此外，通过侧窗还能直接看到室外景物，窗子的构造

简单，维修方便，价格也便宜。

3、影响单侧窗采光效果因素：a室内一点获得的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；b全阴天空时，天顶要比地平线附近的天空亮得多；c由窗子投射来的光线与受光平面的夹角越大，照度越高，投射角越小，照度越低（余弦定律）；d室外景物对天空视域的遮挡。

4、双侧窗：在相对两面侧墙上开窗能将采光进深增加一倍，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。

5、侧窗的采光特点是照度沿房间进深下降很快，分布很不均匀，虽可用提高窗位置的办法来解决一些，但这种办法又受到层高的限制，故这种窗只能保证有限进深的采光要求，一般不超过窗高的二倍。更深的地方宜采用人工照明补充。

B 天窗

1、矩形天窗：在单层工业厂房中，矩形天窗应用很普遍。在各类天窗中，它的采光效率（进光量与窗洞面积的比）最低，但眩光小，便于组织自然通风。

2、天窗跨度b k：对照度水平和照度均匀度都有影响。在一定范围内加大b k能提高平均照度并改善均匀度；但超过限度会造成邻跨间天窗的互相遮挡，效果适得其反。合适的比例应为b k=0.4～0.6b（b为建筑跨度或一列天窗分属的建筑宽度）。

3、天窗位置的高低与天窗间距：天窗下沿至工作面的高度h x愈高则