建筑光学第八篇 天然采光

平天窗有多种做法，可用于多种屋面。如图14-8。

考虑到采光和通风，通风孔和采光口综合考虑，有的 作成通风采光合用窗，如图。

平天窗的污染情况。 平天窗易产生眩光和过热现象需采取措施避免。

平天窗在北方寒冷地区要有防凝水措施。
（四）横向天窗：

结构特点如图14-11。
（五）井式天窗：

确定。
14-4 采光计算
一、确定采光计算中需要的数据 二、计算步骤及方法

采光计算的目的：验证本设计是否符合采光标 准中规定的各项指标。 采光计算的方法：利用公式计算，利用特别制 定的图表计算。


国家采光标准推荐的方法：利用图表，按房间 的窗地比直接查出采光系数最低值；也可按采 光标准规定的采光系数值，求出需要的窗地比。
一、确定采光计算中需要的数据

采光计算中需要的数据主要有： 车间尺寸；
采光口材料及厚度； 承重结构形式及材料； 表面污染程度； 室内表面反光程度。
二、计算步骤及方法
（一）侧窗采光计算：

按采光标准规定，侧窗的采光系数最低值设计 值为：
Cmin Ch K K p K K ob
二、选择采光口的形式

基本原则：以设臵侧窗为主，天窗给予补充。
三、确定采光口位臵

对于侧窗：往往将其设臵在南北向的侧墙上，即窗 口对南或北。

对于天窗：应根据车间的形式与相邻车间的关系确 定天窗的位臵及大致尺寸。
四、估算采光口尺寸

根据车间视觉工作分级和拟定的采光口形式和位臵， 即可进行采光口面积的估算工作。即根据窗地比来

应用于单层工
业厂房。如图。

特点：采光效 率最低，但眩 光小，便于组 织自然通风。
（二）锯齿形天窗：

特点：屋顶倾斜，可以充分 利用顶棚的反射光，采光效
率比矩形天窗约高 15 0 0 20 0 。 0 当窗口朝北布臵时，完全接 受北向天空漫射光，光线稳 定，直射日光不会照进室内， 因此减小了室内温湿度的波 动及眩光。
井式天窗为通风上的要求，只在屋架的局部作 成开口，使进口较小，起抽风作用。主要用于
热车间。
14-3 采光设计
一、了解设计对象的采光等要求（资料收集）
（一）采光要求 （二）其它要求
二、选择采光口的形式
三、确定采光口位臵
四、估计采光口尺寸
一、了解设计对象的采光等要求（资料收集）
（一）采光要求： 1。车间的工作特点和精密度。 不同的工作特点和所要求的精密度对室内 照度的要求也不相同，应根据这两个因素确定 室内照度和窗地比。我国对视觉工作分级及窗

由于图14-14所给的 Ch 值是按窗下沿和工作面处于
同一水平时的情况作出的，若窗下沿高于工作面时
（如图14-15（c）中的高侧窗） ，应按 b hl 查 出 C 值，然后按 b hs 查出 C 值，此时高窗所形 h l h s 成的 C C C
h h l h s

若窗外设有较大的水平挑檐或遮阳板，如图14-15 （a） ，这时的实际 hh 应按挑檐外沿至 P 点连线 以下的高度计算。
的方向，在物体背后出现明显的阴影。 天空扩散光：太阳光中一部分碰到大气层中空气分子、
灰尘、水蒸气等微粒，产生多次反射，形成天空扩散
光。它使天空具有一定亮度，这部分光形成的照度较 低，没有一定方向，不能形成阴影。
（一）晴天：

晴天：指天空无云或很少云（云 量占整个天空面积的 30 0 0以下） 的天气。
5 级，提出了各级视觉工作
要求的天然光照度最低值为 250lx 、150lx 、 100lx 、 50lx 、 25lx 。 把室内天然光照度等于采光标准规定的最低值时的室 外照度称为“临界照度”，也就是需要采用人工照明的 室外照度极限值。采光标准规定临界照度值为 5000lx ， 四川、贵州等地适当降为 。 4000lx
14-1 采光标准
14-2 采光口
14-3 采光设计
14-4 采光计算
14-1 采光标准
一、光气候
（一）晴天 （二）全云天
（三）我国光气候概况
二、采光标准
一、光气侯：

光气侯：指室外光线的变化和影响它变化的一些气象 因素。 天然光的组成： 直接光：太阳光穿过大气层式，一部分透过大气层达

到地面，称为直接光。它形成的照度高，并具有一定
d 为玻璃污染系数，它考虑室内外环境对窗玻璃的污
染影响，现按每年打扫1-2次考虑，具体数值见表4-8。
5。室外遮挡系数 K ob

根据试验，遮挡程度与对面遮挡物的平均高度 H ob （从计算工作面算起）、遮挡物至窗口的距离 Dob 、 窗高 hh 以及计算点以及计算点至窗口的距离 b 等 尺寸有关，具体值见表14-9。
2。高跨比修正系数 K h s

由实验知，在窗地比相同时，不同高跨比会得出 不同得采光系数值。图14-16中数值是按 hs b 0.5 得出。当高跨比不是0.5时，就应引入高跨比修 正，其值见表14-10。
3。室内反射光增量系数 K

根据室内表面平均系数 和天窗形式，从表1411中查出。
4。窗的总透光系数 K

不同材料窗框的断面大小不同，窗玻璃的层数、品种、 环境的污染也不一样。综合考虑这些影响因素，K 的 值为
K 0 c d
0 为玻
璃透光系 数，查表 13-2。
c 为窗结构透光系数，它考虑窗框材料和窗框层数等
对采光的影响，其值可由表14-7查出。

地面照度由太阳直射光和天空散
射光组成。
（二）全云天：

全云天：指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 面无阴影。
（三）我国光气侯概况：

从影响室外地面照度的主要因素来看：我国地域辽阔， 同一时刻南北方的太阳高度角相差很大；从日照率看，
由北、西北往东南方向逐渐减少，而以四川盆地一带 为最低；从云量看，大致时自北向南逐渐增多，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；以云状看，南方以低云为主，向 北逐渐以高、中云为主。这些特点说明，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 直射为主。

实验表明，利用天窗采光的车间内，采光一般都比较 均匀，即多数点接近于平均值水平，故可用最低值和 平均值的比（Cmin C ）衡量采光均匀度。当天窗间距 等于或小于窗下沿至工作面高度的2倍时（ bd hs 2）， 可保证获得 Cmin C 0.7的均匀度。通过这个比值就可 将平均值换算成最低值，以适应采光标准按最低值制 定的要求。
2。窗宽系数 K

实验得知：它是该墙面上得总窗宽 的比值，即
K b l
b

和墙面总长度 l
3。室内反射光增量系数 K

由于室内各表面的反光系数不同，一般用反光系数
平均值 代表整个房间的反光程度，求法如下：

c Ac A f Af A
（二）天窗采光计算：

按采光标准规定，天窗的采光系数最低值为：
Cmin Ch K hs K K
Ch 带形窗洞的采光系数最低值； K hs 高跨比修正系数； K 窗的总透光系数； K 室内反射光增量系数；
1。窗洞采光系数 Ch

具体值查图14-16。是实验结果。
5。工作区域。
要考虑各工作区对采光的不同要求。
（二）其它要求： 1。通风要求。 采光与通风，谁是主要矛盾，应依照房屋的性质而定。 2。绝热要求。 应适当控制窗口面积，避免盲目开大窗。 3。泻爆要求。 易引起爆炸危险的建筑，应设臵大面积泻爆窗，从窗 的面积和构造处理上解决减压问题，以减低爆炸压力，保 证结构安全。 4。立面要求。 窗的形式与尺度直接关系到建筑的立面造型。 5。经济要求。 不同形式的窗，其造价不相同，增大面积必增加造价。 因此，应考虑适当限制窗面积。
4。窗的总透光系数 K

与侧窗相比，天窗多一个屋架承重结构得挡光影响，故 在天窗透光系数中增添一屋架承重结构透光系数 co， 其值见表。天窗得总透光系数为
确定临界照度标准值后就可将天然光照度最低值换算
成采光系数最低值，如表14-1。
可以通过采光口调整采光系数
14-2 采光口
一、侧窗
（一）单侧窗
（二）双侧窗
二、天窗
（一）矩形天窗 （二）锯齿形天窗 （三）平天窗 （四）横向天窗 （五）井式天窗

采光口：为取得天然光，在房屋的外围护结构
（墙、屋顶）上开了各种形式的洞口，装上各种 透明材料，如玻璃、有机玻璃等窗扇，以防护自 然界的各种侵袭（如风、雨、雪等）。这些窗扇 的透明孔洞统称为“采光口”。

为减小多跨大面积锯齿形天 窗单方向进光的方向性强的 特点，应尽量提高顶棚反射 率并选择正确的布臵方式。
（三）平天窗：

平天窗施工方便，造价低，仅为矩形天窗 的 21% 37% 。 平天窗在水平面的投影面积较同样面积的 垂直窗的投影面积大，如图14-6。


平天窗布臵灵活，照度易于达到均匀。如图14-7。
Ac A Af A
c , , f , 分别为天棚、墙面、地面及窗口的反光系数。 其中 可取 0.15 计算。
Ac , A , Af , A 为天棚、墙面、地面及窗口的表面积。

实验表明，K 值与 、房间尺度（即房间进深 b 和窗高 hh 之比）、有否内墙存在等因素有关，具 体值见表14-6。
C h 带形窗洞的采光系数最低值； K 考虑窗间墙挡光影响的窗宽系数； K p 窗的总透光系数； K 室内反射光增量系数； K ob 室外遮挡物遮挡系数。