1天然光環(huán)境天然光環(huán)境 -天然光環(huán)境設計天然光環(huán)境設計課程回顧（1）1 1、光氣候？、光氣候？2、天然光的組成？3 3、設計人員在采光設計中使用的三種天空亮度分布數(shù)學模型？2n n1 1、光氣候：是由太陽直射光、天空擴散光和地面反射光形成的、光氣候：是由太陽直射光、天空擴散光和地面反射光形成的天然天然光平均狀況光平均狀況n n2 2、太陽直射光（太陽直射光（晴天地面照度主要來自直射日光，晴天地面照度主要來自直射日光，）bb、天空擴散天空擴散光（光（全陰天則幾乎完全是天空擴散光照明全陰天則幾乎完全是天空擴散光照明）n n3 3、均勻天空亮度分布；均勻天空亮度分布；CIECIE標準全陰天空（全云天）；標準全陰天空（全云天）；n n晴天天空亮度分布晴天天空亮度分布課程回顧（2）3n n天然光照明質量評價的主要內容：-采光標準n n1、采光系數(shù)？n n2、類光氣候區(qū)采光標準規(guī)定臨界照度值為n n3、照度均勻度？課程回顧（3）4n n按照窗所處的位置，可將窗分為側窗和天窗兩大類，采光分為側面采光和頂部采光：n n1、側窗采光的優(yōu)勢與不足？n n2、克服側窗采光照度變化劇烈，提高房間深處的照度的措施有哪些？n n3、天窗采光的有哪幾類？4.1、采光設計的一般步驟4.2、采光設計應注意的一些問題-結合實例4.2.1中、小學教室采光設計4.2.2美術展覽館采光設計4.2.3天然光的控制與調節(jié)4.3、采光計算4.3.1采光計算-窗面積估算法4.3.2采光計算-綜合計算圖表本講主要內容：天然采光設計54.1、采光設計的一般步驟1、搜集資料了解設計對象對采光的要求v房間的工作特點及精密度要求v工作面的位置、工作對象的表面狀況v是否允許直射陽光進入房間v不同工作區(qū)域對采光的要求了解設計對象的其它功能要求v如采暖、防熱、通風、泄爆、防紫外線等房間及周圍環(huán)境狀況v房間朝向、房間平剖面尺寸、影響開窗的構件等v周圍建筑物及影響采光的物體的高度及與房間的距離2、選擇采光口的形式v建筑物內可采取幾種不同的采光口形式，以滿足不同的需要。

如進深大的車間，邊跨用側窗，中間幾跨用天窗解決中間采光不足車間長軸為南北向時，可采用橫向天窗或鋸齒形天窗，避免陽光射入車間63、確定采光口位置及可能開設窗口的面積v側窗建造、維護方便，應盡可能多開側窗，采光不足部分再用天窗補充根據(jù)車間的剖面形式，臨近車間的關系，確定天窗的位置及大致尺寸4、估算采光口尺寸v根據(jù)車間視覺工作分級和所擬采用的采光口形式及位置，查表8-6，得窗地面積比，由窗地比和室內地面面積相乘獲得的開窗面積，僅是估算值-設計參考值同一車間有天窗，又有側窗時，先按側窗查出窗地比，由地面積求側窗面積，再根據(jù)墻面實際開窗的可能布置側窗，不足之數(shù)再有天窗補充在選擇窗的尺寸時，應盡可能采用標準構件尺寸實例見本教材183頁7建筑采光設計標準GB/T500332001規(guī)定的窗地面積比建筑采光設計標準GB/T500332001規(guī)定的學校建筑采光系數(shù)值85、布置采光口q光環(huán)境設計與建筑方案的關系，光環(huán)境設計的主要內容、步驟可用圖解的形式說明：估算出采光口面積，確定了窗的高、寬尺寸后，可確定窗的位置不僅考慮采光的需要，還要考慮通風、日照、美觀等要求，擬出幾個方案進行比較選出最佳方案94.2、采光設計應注意的一些問題4.2.1教室采光設計1、教室光環(huán)境要求：學生在教室能看得清楚、快、舒適，長時間閱讀不易產生疲勞.2、教室采光設計要求（1）設計條件v保證必要的采光系數(shù)。

課桌面的采光系數(shù)最低值不低于2%v照度分布要均勻工作區(qū)域內照度差別限制在1:3之內，整個房間內不超過1:10v對光線方向和陰影的要求光線最好從左上方射來，雙側采光時，主要采光窗放在左側v避免眩光如：較暗的窗間墻和明亮的窗口（天空);晴天，太陽直射處極高的亮度10（2）教室采光設計中的幾個重要問題室內裝修側窗采光，室內深處的光主要來自頂棚和內墻的反射光，頂棚和內墻的光反射比值要高；窗間墻表面裝修要用光反射比高的材料；表面裝飾宜用擴散型無光澤材料，可在室內反射出無眩光的柔和光線用毛玻璃背面涂黑色或暗綠色油漆的做法，可提高光反射比，避免眩光如將黑板頂部向前傾斜放置，與墻面成1020度夾角，可將反射眩光減少到最小程度，且書寫方便，制作簡單,也可增加黑板照度，減輕窗口在黑板上的反射影像的明顯程度梁和柱的影響當梁方向和外墻平行時，在梁的背窗側形成很重的陰影，在頂棚上形成明顯的亮度對比，減弱房間的反射比，最好做吊頂，使頂棚平整在靠墻區(qū)域形成暗區(qū)，窗間墻的寬度宜盡量縮小到1m或更小11（3）教室剖面形式側窗采光及其改善措施：側窗采光造價低、建造、使用方便，但采光不均勻是其嚴重的缺點天窗采光使用側窗，采光系數(shù)達不到2%時，可采用天窗采光.在屋面做透光窗，為防止眩光和夏季陽光直射，應在透光屋面下面做擴散光頂棚，或做成北向的單側天窗。

其改善措施有五種.12不同剖面形式的采光效果比較有了遮陽處理的天窗，室內工作區(qū)域內各點的采光系數(shù)都在2%以上，且均勻性有很大提高CIE推薦的學校教室采光方案，a、側窗窗高增大，深處采光充足，以北向為宜，以防陽光直射b、走廊增開補充窗,c、e、h為天窗，用遮光隔片來防止陽光直射入教室134.2.2美術展覽館采光設計1、采光要求:為了獲得滿意的展出效果，在采光方面要解決以下幾個問題：v適宜的照度v合理的照度分布v避免在觀看展品時明亮的窗口處于視野范圍內v避免一、二次反射眩光v環(huán)境亮度和色彩不能喧賓奪主v避免陽光直射展品v采光口不占或少占可供展出用的墻面14合理的照度分布展示面上（全幅畫上）照度的最大值和最小值比應保持在3：1內整個展出墻面上的照度最大值和最小值之比應保持在10：1之內整棟美術館的布局，應按展覽路線來控制各房間的照度水平，先經(jīng)過一些照度逐漸降低的過廳，使眼睛從室外明亮環(huán)境逐漸適應室內照度較低的環(huán)境，不至于產生昏暗的感覺適宜的照度在展品表面上有適當?shù)恼斩?，保證觀眾能識別展品的顏色和辨別細部但美術展品中不乏光敏物質，如水彩、彩色印刷品、紙張等，光長期照射下，特別是含有紫外線成分的光線作用下，很易褪色、變脆。

為了長期保存展品，對照度須適當控制我國美術館、博物館照明設計標準中規(guī)定：陳列室的采光系數(shù)不大于2%15避免在觀看展品時明亮的窗口處于視野范圍內避免一、二次反射眩光展品（畫面）本身或它的保護裝置具有鏡面反射特性，在較暗的展品上出現(xiàn)明亮的窗口或燈的反射形象-一次反射將窗口位置提高或將畫面稍加傾斜，可避免避免二次反射的方法：控制反射形象進入觀眾視線，或減弱二次反射形象的亮度，要求展品的亮度高于室內一般照度二次反射-當觀眾本身或室內其它物件的亮度高于展品表面亮度，觀眾在畫面上看到本人或物件的反射形象，干擾看清展品16環(huán)境亮度和色彩陳列室展品的背景，其色彩宜選用中性色調，亮度應略低于展品本身，光反射比取0.3左右為宜2、采光形式v側窗采光v高側窗采光v頂窗采光v頂部采光的改善措施側窗采光是最常用、最簡單的采光形式，能獲得充足的光線，光線具有方向性但有嚴重的缺點：A、室內照度分布很不均勻，特別是沿房間進深方向照度下降很多；B、側窗窗口占據(jù)墻面，限制布置展品；C、一、二次反射很難避免側窗在內墻處照度很底，明亮的窗口易形成直接眩光或一次性反射觀眾位置處的照度較墻面照度高，易形成二次反射17高側窗采光這種采光增加了展出面積，照度分布的均勻性和一次反射現(xiàn)象較低窗有所改善，但層高要求高，跨度小于層高，在空間利用上不經(jīng)濟。

頂窗采光根據(jù)經(jīng)驗，美術館采用頂部采光，窗地比為1：4可滿足要求見右圖頂部采光頂部采光展室合適尺寸展室合適尺寸，可保證墻面的照度均勻18頂部采光比高側窗采光降低房高頂部采光比高側窗采光降低房高30%30%，節(jié)，節(jié)省造價頂部采光的照度分布，水平面比墻面照度高，水平面的照度在房間中間觀眾區(qū)比兩旁高，可能出現(xiàn)二次反射現(xiàn)象頂部采光的改進措施:為降低房間中間的照度，在天窗下面用不透明或半透明的材料設頂棚，形成垂直或傾斜的采光口天窗與擋板間的空間沒被利用，可將中間部分屋面降低，高度比高測窗降低了54%，其采光系數(shù)分布更合理19204.2.3 4.2.3 天然光的控天然光的控制與調節(jié)制與調節(jié)21天然光的控制與調節(jié)固定的遮陽板、折光百頁、折光格柵：不但能遮陽，減少進入室內的太陽輻射熱，還能起調節(jié)自然光分布的作用利用透光材料本身的反射、擴散和折射性能控制光線2223天然光的控制與調節(jié)特殊的控光設施近年來，將更多的晝光引進室內的特殊方法，出現(xiàn)在建筑方案設計當中，主要有三個目的：第一，增加室內可用的晝光數(shù)量；第二，提高離窗遠的區(qū)域的晝光的比例；第三，使不可能接收到天然光的地方也能享受天然光照明提出的方法大體有三類（1）利用鏡面反射，將日光反射到需要的空間。

通常將這種平面的或曲面的反射裝置,設在窗外側的中上部位置，也可同遮陽設備合為一體2）通過設在屋頂上的定日鏡跟蹤太陽，將獲取的日光匯集成光束，經(jīng)過光學系統(tǒng)的多次反射、折射后，引入需要的空間，再經(jīng)過漫射供室內環(huán)境照明3）通過光導纖維或輸光管道，將日光傳送到需要照明的空間，甚至可以借助光導纖維“看”到室外的景物，用于建筑照明的光導纖維，要能有效的長距離傳送高度集中的光通量24q太陽收集器系統(tǒng)，過濾光以調節(jié)光強弱，其光效大概70%；傳遞系統(tǒng)，光效率大概60%，陽光發(fā)射體光效大約80%；最后利用率約為34%陰天天空光大約為1萬Ix252627282930由廢棄電車車站改建的地下公園內可以種植花草樹木，獨特的分光系統(tǒng)能滿足照明和植物光合作用所需10年前，美國紐約市曼哈頓一條棄置的高架鐵路被改建成了空中公園，在當時被傳為美談如今建筑師們又有了新的想法，計劃在曼哈頓下東區(qū)建造全球首個地下公園，這是一個全新的公共場所，利用太陽能技術進行日光照射，尖端的設計將使該公園成為一個特殊的經(jīng)濟區(qū)31德國國會大廈32德國國會大廈的透光圓頂重新開放的柏林德國國會大廈，是德國首都柏林的標志性建筑該建筑結合了傳統(tǒng)和末來的風格，建筑師在舊建筑結構的骨架上增加了一個800噸重的玻璃圓頂。

圓頂?shù)膬炔渴怯?60面依附在胡蘿卜狀支柱上的鏡子所構成的一個復雜的鏡子陣列，可以將光線反射到下面的會議大廳圓頂周邊內還有用來調節(jié)溫度的可移動遮光罩該建筑屋頂是由英國建筑師諾曼福斯特設計的，意在反映德國新的開放33 擴建的建筑沿襲了原國會大廈簡潔的理念，同時，作為區(qū)別原有建筑的新建筑它又體現(xiàn)出自己高技和生態(tài)的一面這些集中反映在了新建的玻璃穹頂上實例:德國國會大廈擴建工程 建筑師：諾曼 福思特（Norman Forster）圖1 新老建筑的關系 圖2 新建的玻璃穹隆 34 穹頂成為了一個名副其實的“天窗”，（圖2）它的核心部分是一個覆蓋著各種角度的鏡子的錐體，可以反射水平射入建筑內的光線，還有一個可以移動的遮陽裝置按照太陽運行的軌道運轉，以防止過熱和耀眼的陽光圖4）（圖3）穹隆“天窗”（圖4）中央錐體35光纖在建筑夜景照明中的應用3637384.3、采光計算 在建筑方案初步設計階段，采光計算的任務是按照采光設計標準的要求與初步擬定的建筑條件，估算開窗面積；進入技術設計以后，窗子的位置、尺寸和構造已大體確定，這時就需要通過較詳細的計算來檢驗所做的采光設計是否達到了國家規(guī)定的標準世界各國使用的采光計算方法多達數(shù)十種，各有優(yōu)劣，歸納起來，除了估算法，按計算目標可分為兩類：一類是“綜合計算法”，結合直觀的計算圖表；二類是：“逐點計算法”，使用計算機求出室內任何一點的采光系數(shù)。

394.3.1采光計算-窗面積估算法設窗洞面積為Ac,室內地板面積為Ad,在一般條件下，窗地面積比可用下式估算：404.3.2采光計算-綜合計算圖表v這里介紹的方法是建筑采光設計標準GB/T50033-2001推薦和使用的采光計算圖表，它的用途是核算采光系數(shù)，或根據(jù)采光系數(shù)計算開窗面積這種方法是清華大學建筑物理實驗室對大量的采光模型。