自然采光中平天窗的设计研究

图 10 八 字 形 采 光 井
图11 吸声材料（左）和 石膏板制成的采光井道
2）采光井的深度和井壁反射系数 对于井道宽度较小的平天窗， 1.5-2倍井道宽度的深度通常可 以提供足够的扩散反射以获得 无眩光的光线（图12）。采光 井壁必须是高反射性的，一般 大于80%的反射系数是比较合 适的，建议采用白色无光涂料 粉刷井壁。
2、平天窗的位置和间距
1）平天窗的设置位置 A．靠近墙壁的屋顶处布置： 利用来自屋顶上部的自然光 照亮内部的墙体，形成“洗 墙”灯的照明效果。
室外
室内
图3 “洗墙”平天窗示意图
图4 侧窗结合“洗墙”天窗照明
B、线性布置: 在一个长的线性空 间（例如走廊）中采 用线性布置的天窗采 光作为唯一的向下照 射的光源来指导作业 行为或建立视觉方向。
70 60 50 40 30 20 10 0 1
光线传播损耗率（%）
25 22 14 12 2
66 61 64 59 57 53 50 54 56 48 46 42 42 35 37 30
3 4 5 6 7 8 采光井道深度（300mm）
9
10
井壁反射率50%
井壁反射率70%
图14 采光井道深度与光线传播损耗率
5、冷凝水处理 首先需要的是加强天窗 系统的保温性能，框架 尽量采用热断桥技术， 减少热损失；其次可以 设置用于接收从玻璃上 留下来的冷凝水的水槽 （图15）。
图15 平天窗外侧局பைடு நூலகம்构造图
6、天窗与屋顶面积比 我国的建筑设计规范规定屋顶透明部分的面积不 应大于屋顶总面积的20%。在高制冷负荷或采暖 负荷的地区使用这个范围的较低值，在气候温和 的多阴天地区使用这个范围的较高值。在寒冷或 炎热气候条件下考虑采用朝南的垂直天窗代替平 天窗。
自然采光中平天窗的设计 研究
1、平天窗的特点
1）天窗本身的玻璃形状会影响进入室内的自然光数量。一个 有凸起的天窗，如半球形、圆弧形、棱锥形等在一天中的清 晨和傍晚时段可以增加5%-10%向下传递的自然光数量。 2）阴天水平平天窗作为自然光源的功效比垂直窗户高三倍多。 3）平天窗的一个缺点是在夏天收集的光和热都比冬天多，而 通常这与需要的正好相反。所以，从能源性能来说，平天窗 最适合于阴天居多的气候地区 。
图12 无眩光的井道
值得注意的是采光井的深 度并不是越深越好。图14 是井道深度对光线传播效 率影响的图表，图中2.1m 深的井道如果井壁的反射 率是70%，则光线的损耗 是50%。对于深度超过 2.4m的特殊深度采光井道， 建议不要再采用扩散表面 而改用镜面反射的井道表 面，以增加向下反射的光 线数量，同时尽量控制采 光 图13 网格状采光井道较 深的天窗井深度在2.4m以 内。
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图5 线性布置的平天窗
C、均匀点式布置 在需要均匀和低眩光照度的大面 积空间中采用均匀点式布置的天 窗采光，对于体育馆、阅览室、 多功能厅或者自助餐厅等空间尤 其适合。
图6 均匀点式布置的平天窗
2）平天窗的间距 天窗的间距大多是天花高 度的函数，通常的经验是天 窗间距（中到中距离）等于 1.0-1.5倍的天花高度，最 靠墙壁的天窗距墙0.5倍的 天花高度，但是若墙体上设 有窗户，则离墙距离应提高 到2倍左右的天花高度。
图7 天窗间距
3、玻璃的选择 1）通常最有效的天窗玻璃材 料是具有相对高的可见光透过 率和相对低的太阳辐射得热系 数。 2）在天窗系统中结合low-e玻 璃既可降低传热系数和太阳辐 射得热，又能保持高可见光透 过率。 3）还需要注意玻璃的扩散性 能。超市的透明天窗洒下的光 斑落在有巧克力的货架上会导 致巧克力的融化；落在制冷货 柜上会增加制冷负荷；落在收 银台上晃眼的光会影响光学扫 描仪。
图8 透明 天窗 （左） 和扩散 天窗
4、采光井设计 1）采光井的构造形状和材料： · 最简单的是垂直井道，在垂 直井道下端设置张开八字形 的或者倾斜的井壁可以使自 然光在空间中更有效的分布。 · 没有吊顶的天窗采光井材料 多是钢筋混凝土之类的结构 材料；有吊顶的除了最上方 的结构层之外，下方的材料 基本上同吊顶材料类似，有 木材、石膏板、吸声板和其 他的建筑装修材料。