《建筑光学》PPT课件.ppt

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1、 第 四 节 空 间 光 环 境 评 价 的 基 本 要 素一 、 视 度 及 其 影 响 因 素 人 们 看 物 体 的 清 楚 程 度 叫 着 视 度 ,它 受 以 下 因 素 的 影 响 。 1） 亮 度 一 个 优 良 的 光 环 境 ， 应 能 充 分 发 挥 人 的 视 觉 功 效 ， 使 人 轻松 、 安 全 、 有 效 地 完 成 视 觉 作 业 ， 同 时 又 在 视 觉 和 心 理 上 感到 舒 适 满 意 。 如 何 评 价 光 环 境 ？ 我 们 引 入 视 度 的 概 念 。 当 物 体 发 光 或 反 光 时 ， 人 们 才 能 看 见 它 。 实 验 表 明 ：

2、人 们 能看 见 的 最 低 亮 度 叫 最 低 亮 度 阈 ， 最 低 亮 度 阈 仅 10 -5cd/m2 。 若亮 度 过 大 ， 超 出 眼 睛 的 适 应 范 围 ， 眼 睛 的 灵 敏 度 反 而 会 下 降 ，当 物 体 亮 度 超 过 16 104cd/m2 时 ， 人 们 就 感 到 刺 眼 。 以 对 照 度 感 到 “ 满 意 ” 的 人 所 占 的 百 分 数 为 统 计 结 果 ， 符合 正 则 分 布 。 最 大 百 分 比 在 1500 30001x之 间 。 (P185图 8-19) 2） 物 体 的 视 角 需 辨 别 的 物 体 尺 寸 对 眼 睛 所 形

3、成 的 平 面 角 称 为 物 体 的视 角 ， 物 体 的 视 角 越 大 ， 被 辨 别 的 物 体 的 清 晰 度 越 高 ， 其视 度 越 大 。 顺 便 指 出 ， 我 们 平 时 说 物 体 尺 寸 越 大 就 越 易 判 别 是 隐含 了 距 离 不 变 的 条 件 。3） 识 别 时 间 观 察 物 体 ， 从 眼 睛 发 现 到 形 成 视 觉 是 一 个 复 杂 的 生 物物 理 过 程 ： 光 线 进 入 眼 睛 ， 经 过 瞳 孔 收 缩 、 调 视 ， 适 应 ，视 神 经 传 递 ， 大 脑 分 析 ， 判 断 ， 最 后 才 形 成 视 觉 ， 判 别 物体 。

4、因 此 观 察 物 体 ， 从 眼 睛 发 现 到 形 成 视 觉 需 要 一 定 时 间 ， 这 样 的 时 间 称 为 判 别 时 间 。3440/ (d l 分 ）视 角 的 计 算 公 式 ： 此 外 ， 被 观 察 的 物 体 的 表 面 必 须 能 发 出 足 够 的光 能 ， 以 保 证 形 成 光 刺 激 所 必 须 的 能 量 ， 这 样 才能 形 成 视 觉 。 在 一 定 条 件 下 ， 识 别 时 间 与 亮 度 之 间 遵 循 邦 森 罗 斯 科 定 理 ：亮 度 时 间 常 数4） 背 景 亮 度 （ 亮 度 对 比 ） 被 观 察 对 象 周 围 的 环 境 称

5、为 背 景 ,其 亮 度 称 为 背 景亮 度 ,用 L b表 示 ,其 单 位 为 (cd/m2). 另 外 在 明 暗 环 境 转 换 的 过 程 中 ， 要 经 过 一 段 时 间才 能 有 看 不 清 逐 渐 到 看 的 清 的 适 应 过 程 。P187图 8 24P187图 8 23 背 景 亮 度 对 被 观 察 物 体 的 清 晰 度 有 很 大 的 影 响 :如 果两 者 亮 度 一 致 ,那 我 们 很 难 分 清 被 看 物 体 的 细 节 。 即 ：被 看 对 象 与 背 景 间 一 定 要 有 亮 度 差 ， 差 异 越 大 ， 其 视度 就 越 高 。 在 建 筑

6、光 学 中 ， 上 述 规 律 常 用 亮 度 对 比 系 数 C来表 示 ， 其 定 义 为 bLC L式 中 ： a bL L L 为 被 观 察 物 体 与 背 景 的 亮 度 差 ， 其 单 位 与 Lb相 同 视 功 能 曲 线 ： 物 体 亮 度 ,视 角 大 小 和 对 比 三 个 因 素 对 视 度 的影 响 是 互 相 关 联 的 ， 该 关 联 由 曲 线 表 示 。 见 186图 8-22. (1)视 角 相 同 条 件 下 ， 对 比 度 下 降 ， 需 增 加 照 度才 能 保 持 相 同 的 视 度 ； （ 反 之 ） (2)在 视 角 不 同 条 件 下 ， 视

7、角 越 小 ， 需 要 高 的照 度 才 能 保 持 相 同 视 度 ； (3)一 般 情 况 下 ， 天 然 光 比 人 工 光 更 利 于 视 度 提高 ， 目 标 大 时 ， 差 异 不 明 显 。 5） 避 免 眩 光 当 视 野 中 出 现 过 高 的 亮 度 或 过 大 的 亮 度 对 比 时 ，会 引 起 视 觉 的 不 舒 服 ， 并 会 造 成 视 觉 降 低 的 现 象 称为 眩 光 。 它 是 评 价 光 环 境 的 一 个 重 要 指 标 。 根 据 眩 光 的 成 因 和 它 对 视 觉 的 影 响 ， 眩 光 可 分 为多 种 类 型 ： 如 果 产 生 眩 光 的

8、 光 源 直 接 出 现 在 视 野 中 被 看 到 ，这 样 的 眩 光 称 为 直 接 眩 光 ， 这 样 的 光 源 称 为 眩 光 光 源 。例 如 ， 大 面 积 发 光 的 发 光 顶 棚 。 其 亮 度 过 大 时 所 产 生的 眩 光 就 是 直 接 眩 光 。 如 果 产 生 眩 光 的 光 源 不 出 现 在 观 察 物 体 的 方 向 上 ，这 样 的 眩 光 就 叫 间 接 眩 光 。 由 于 它 不 出 现 在 观 察 物体 的 方 向 上 ， 所 以 这 种 眩 光 对 视 觉 的 影 响 相 对 要 小一 些 。 如 果 眩 光 是 由 发 光 体 的 镜 面 反

9、 射 形 成 的 ， 这 样的 眩 光 称 为 反 射 眩 光 。 例 如 ， 镜 中 所 看 到 的 太 阳 光 。 如 果 产 生 的 眩 光 会 使 人 的 视 觉 功 能 有 所 降 低 ，甚 至 看 不 清 物 体 ， 这 样 的 眩 光 称 为 失 能 眩 光 。 如 果 产 生 的 眩 光 会 使 人 眼 感 觉 不 舒 适 ， 这 样 的 眩光 称 为 不 舒 适 眩 光 。 眩 光 不 仅 使 视 度 降 低 ， 而 且 有 害 人 体 身 体 健 康 ，应 尽 量 避 免 。 通 常 可 通 过 限 制 光 源 亮 度 、 适 当 改 变光 源 位 置 、 提 高 环 境

10、亮 度 等 措 施 来 限 制 。 消 除 或 减 轻 直 接 眩 光 的 措 施 ： 限 制 光 源 亮 度 （ 增 大 面 积 ， 降 低 亮 度 ） 如 加 灯 罩 等 。 增 加 眩 光 源 的 背 景 亮 度 ， 减 少 二 者 之 间 的 亮 度 对 比 。 减 少 形 成 眩 光 的 光 源 的 视 看 面 积 （ 既 光 源 对 观 测 者眼 睛 形 成 的 立 体 角 ） 。 尽 可 能 增 大 眩 光 源 的 仰 角 。 减 少 反 射 眩 光 的 方 法 ： 尽 量 使 视 觉 作 业 的 表 面为 无 光 泽 表 面 ， 以 减 弱 镜面 反 射 而 形 成 的 反 射

11、 眩 光 ； (2)应 使 视 觉 作 业 避 开 和 远 离 照 明 光 源 同 人 眼 形 成的 镜 面 反 射 区 域 ； (3)使 用 发 光 表 面 面 积 大 、 亮 度 低 的 光 源 ； (4)使 引 起 镜 面 反 射 的 光 源 形 成 的 照 度 在 总 照 度中 所 占 比 例 减 少 ， 从 而 减 少 反 射 眩 光 的 影 响 。（ 不 可 避 免 的 眩 光 源 可 想 法 降 低 其 照 度 、 亮 度 ， ） 二 、 主 动 式 光 源 和 被 动 式 光 源 人 们 习 惯 上 有 这 样 一 个 认 识 ， 只 有 太 阳 、 灯 管 、灯 泡 这 些

12、自 身 发 光 的 才 叫 光 源 ， 而 实 际 上 被 照 亮 的界 面 也 是 一 种 光 源 。 它 们 是 两 种 不 同 的 光 源 ， 前 者可 称 之 为 主 动 式 光 源 ， 后 者 为 被 动 式 光 源 主 动 式 光 源 在 光 环 境 设 计 中 大 多 存 在 这样 一 个 矛 盾 ， 由 于 表 面 亮 度 极 高 以 至 于 成 为眩 光 ， 在 亮 度 空 间 中 是 一 个 “ 畸 点 ” ， 因 此主 动 式 光 源 只 能 提 供 光 照 而 不 能 参 与 亮 度 空间 的 构 成 。 而 被 动 式 光 源 自 身 是 一 种 适 宜 的亮 度 ，

13、 是 一 个 美 丽 的 “ 光 亮 ” ,因 而 可 直 接 成为 亮 度 空 间 构 成 的 有 机 组 成 部 分 ， 使 光 照 与亮 度 统 一 起 来 。 三 、 光 环 境 质 量 的 评 价 的 基 本 要 素 评 价 一 个 光 环 境 的 质 量 好 坏 ， 用 户 的 意 见 和 反 映很 重 要 ， 但 往 往 在 事 先 提 不 出 具 体 的 物 理 指 标 作 为设 计 依 据 。 为 了 使 人 对 光 环 境 的 主 观 评 价 与 客 观 的物 理 指 标 有 一 个 对 应 关 系 ， 现 讨 论 评 价 优 良 光 环 境的 基 本 要 素 .优 良 光

14、 环 境 的 基 本 要 素 共 有 五 项 :(1) 适 当 的 照 度 水 平 确 定 照 度 水 平 要 综 合 考 虑 视 觉 功 效 、 舒 适 感 与 经 济 、节 能 等 因 素 。 在 没 有 专 门 规 定 工 作 位 置 的 情 况 下 ， 通常 以 假 想 的 水 平 工 作 面 照 度 作 为 设 计 标 准 。 对 于 站 立的 工 作 人 员 水 平 面 距 地 0.9m; 对 于 坐 着 的 人 是 0.75m（ 或 0.8m） 。 任 何 照 明 装 置 获 得 的 照 度 ， 在 使 用 过 程 中 都 会 逐 渐降 低 ， 这 是 由 于 灯 的 光 通 量

15、 衰 减 ， 灯 、 灯 具 和 房 间 表面 受 污 染 造 成 的 。 这 时 ， 只 有 换 用 新 灯 ， 清 洗 灯 具 ，甚 至 重 新 粉 刷 房 间 表 面 ， 才 能 大 体 恢 复 原 来 的 照 度 水平 。 故 一 般 不 以 初 始 照 度 作 为 设 计 标 准 ， 而 采 用 使 用照 度 、 或 维 持 照 度 制 定 标 准使 用 照 度 ： 是 一 个 维 护 周 期 内 照 度 的 平 均 值 。 维 护 照 度 ： 是 在 必 须 换 灯 或 清 洗 灯 具 和 房 间 表 面 ，或 者 同 时 进 行 上 述 维 护 工 作 的 时 刻 所 达 到 的

16、 平 均 照 度 ，因 此 使 用 中 的 照 度 水 平 不 得 低 于 这 个 数 值 。 (3) 宜 人 的 光 色 ， 良 好 的 显 色 性 光 源 色 表 的 选 择 取 决 于 光 环 境 所 要 形 成 的 气 氛 ，比 如 ， 照 度 水 平 低 的 “ 暖 ” 色 灯 光 （ 低 色 温 ） 接 近日 暮 黄 昏 的 情 调 ， 能 在 室 内 创 造 亲 切 轻 松 的 气 氛 ；而 希 望 紧 张 、 活 跃 、 精 神 振 奋 的 进 行 工 作 的 房 间 ，易 于 采 用 “ 冷 ” 色 灯 光 （ 高 色 温 ） ， 提 供 较 高 照 度 。(4) 避 免 眩

17、 光 干 扰 (5) 正 确 的 投 光 方 向 与 完 美 的 造 型 立 体 感 在 工 作 房 间 中 ， 工 作 近 邻 环 境 的 亮 度 应 当 尽 可 能低 于 工 作 区 域 本 身 亮 度 ， 但 最 好 不 低 于 工 作 亮 度 的 1/3，而 周 围 视 野 （ 顶 棚 、 墙 、 窗 ） 的 平 均 亮 度 ， 应 尽 可 能不 低 于 作 业 亮 度 的 1/10， 灯 和 白 天 的 窗 口 亮 度 ， 应 控制 在 作 业 亮 度 的 40倍 以 内 。(2) 舒 适 的 亮 度 比 第 二 章 天 然 采 光 利 用 天 然 光 来 为 室 内 创 造 一 个

18、 良 好 的 光 环 境 的 过 程称 为 天 然 采 光 。第 一 节 光 气 候 与 采 光 标 准一 、 光 气 候 天 然 光 （ 照 度 ） 及 其 变 化 的 影 响 因 素 称 为 光 气 候 .它 是 指 由 太 阳 直 射 光 ， 天 空 扩 散 光 和 地 面 反 射 光 形 成的 天 然 光 的 自 然 状 况 。 它 是 设 计 天 然 采 光 的 重 要 依 据 。在 天 然 采 光 的 情 况 下 ， 室 内 光 环 境 的 优 劣 主 要 取 决 于天 然 光 的 状 况 ， 为 此 应 对 天 然 光 的 情 况 有 所 了 解 。 1、 天 然 光 的 组 成

19、 及 其 影 响 地 面 照 度 的 因 素 太 阳 是 天 然 光 的 唯 一 光 源 ， 射 向 地 球 的 太 阳 光 可认 为 是 平 行 、 均 匀 的 。 地 面 照 度 由 天 空 的 亮 度 决 定 。 无 云 天 太 阳 附 近 的 亮 度 为 天 顶 亮 度 的 8倍 ， 为 最 低处 （ 与 太 阳 成 90度 的 地 方 ） 亮 度 的 16倍 。 对 全 云 天的 情 况 ， 其 亮 度 要 比 晴 天 低 ， 但 分 布 较 晴 天 稳 定 ，其 天 顶 亮 度 约 为 地 平 线 亮 度 的 3倍 。 建 筑 物 照 度 的 设 计 常 以 全 云 天 为 条 件

20、 。 全 云 天 时 ，地 面 照 度 的 影 响 因 素 主 要 来 自 四 个 方 面 ：（ 1） 太 阳 高 度 角白 天 天 空 的 亮 度 分 布 见 P204图 9-3. 太 阳 高 度 角 越 大 ， 太 阳 光 的 强 度 越 大 ， 地 面 照 度越 大 。 （ 3） 大 气 透 明 度 (烟 尘 、 沙 尘 影 响 ）（ 4） 地 面 反 射 能 力 此 外 ， 时 间 、 地 理 位 置 和 季 节 的 变 化 也 是 影 响 室 外 照 度 。2、 我 国 的 光 气 候（ 2） 云 状 与 云 量 云 量 和 云 状 不 同 ， 其 构 成 成 分 也 不 同 ， 因

21、 此 对 光的 反 射 、 折 射 、 透 射 性 能 有 差 异 ， 致 使 地 面 获 得 的照 度 也 就 不 同 。 光 在 云 层 和 地 面 间 多 次 反 射 会 使 地 面 照 度 增 加 ， 特别 是 雪 天 。 我 国 地 域 辽 阔 ， 影 响 地 面 照 度 的 因 素 差 异 很 大 ，为 了 反 映 各 地 日 照 的 差 异 ， 绘 制 了 全 国 年 平 均 总 照度 分 布 图 （ 见 206图 9-4） 。 天 空 亮 度 有 晴 天 与 全 云 天 之 分 。 由 于 我 国 多 采 用 全 云 天 数据 为 依 据 ， 故 下 面 所 说 的 亮 度 为

22、 全 云 天 的 亮 度 。设 天 顶 亮 度 为 Lz， 则 天 空 中 离 地 面 角 处 的 亮 度 为(1 2sin )/3zL L 这 一 公 式 称 为 斯 本 塞 公 式 。 （ 经 验 公 式 ）（ 2） 地 面 照 度 地 面 照 度 依 赖 于 天 空 亮 度 ， 它 们 之 间 存 在 某 种 数 量 关 系 ， 统计 分 析 表 明 ， 全 云 天 的 地 面 照 度 与 高 度 角 为 42度 处 的 天 空 亮度 （ 以 阿 熙 提 为 单 位 ） 相 等 42 42 2( ) ( ) ( )w cdE lx L asb L m （ 1） 天 空 亮 度3 、 光

23、气 候 的 量 化 光 气 候 的 量 化 表 示 需 要 涉 及 数 据 的 计 算 。 常 用 的 数 据 主 要有 以 下 两 个 ： 将 之 与 上 式 结 合 ， 可 得 出 地 面 照 度 与 天 顶 亮 度 的 关 系27( ) ( )9w Z cdE lx L m二 、 采 光 标 准 为 了 给 采 光 设 计 提 供 依 据 ， 国 家 颁 布 了 工 业 设 计采 光 设 计 标 准 ， 其 主 要 内 容 包 含 如 下 几 个 方 面 ：1、 采 光 系 数 C 室 内 某 一 点 的 天 然 光 照 度 En与 同 一 时 刻 室 外 全 云 天水 平 面 上 天

24、然 照 度 Ew的 比 值 称 为 采 光 系 数 ， 用 C表 示 。 即 0100 0nwEC E 2、 采 光 系 数 标 准 工 种 不 同 ， 工 作 性 质 不 同 ， 对 照 度 的 要 求也 不 同 。 为 了 既 满 足 不 同 工 种 对 照 度 的 不 同要 求 ， 又 能 体 现 节 约 的 原 则 ， 设 计 标 准 将 视 觉 标 准 分 为 5级 。 （ 见 p208表 9-2） 视觉作业场所工作面上的采光系数标准值( 类 光 气 候 区 ) 识 别 对 象 的最 小 尺 寸 采 光 系 数平 均 值 采 光等 级 视 觉 作 业 分 类 侧 面 采 光 顶 部

25、采 光作 业 精确 度 识 别 对 象 的最 小 尺 寸（ mm） 采 光 系 数最 低 值Cmin （ 0/0） 室 内 天 然光 临 界 照度 (lx) 采 光 系 数平 均 值 室 内 天 然 光临 界 照 度 特 别 精细 d 0.15 5 250 7 350 很 精 细 0.15d 0.3 3 150 4.5 225 精 细 0.3d 1.0 2 100 3 150 一 般 1.05.0 0.5 25 0.7 35全 天 然 光 照 明 时 ， 室 外 临 界 照 度 取 5000lx 3、 光 气 候 区 与 光 气 候 系 数 前 面 已 指 出 ， 我 国 各 地 光 气 候

26、相 差 很 大 ，因 此 ， 若 采 用 同 一 采 光 系 数 标 准 显 然 不符 合 实 际 。 为 此 设 计 标 准 将 全 国 分为 五 类 光 气 候 区 （ 见 P209图 9-6） ， 并 规定 前 表 仅 适 用 于 三 类 气 候 区 ， 其 它 各 气候 区 的 采 光 系 数 在 第 三 类 的 基 础 上 乘 以权 重 系 数 （ 见 p208表 9-2） 光 气 候 区 I VK值 0.85 0.90 1.00 1.10 1.20室 外 天 然 光 临 界 照 度 值 E (1x) 6000 5500 5000 4500 4000 光气候系数 K 1、 照 度 的

27、 均 匀 度 室 内 照 度 的 最 低 值 Ei,min与 室 内 照 度 的 平 均 值 Ei的比 称 为 照 度 均 匀 度 。 若 视 野 内 照 度 分 布 不 均 匀 ， 则 易 使 人 眼 疲 劳 ， 视功 能 下 降 ， 工 作 效 率 降 低 ， 因 此 室 内 照 度 要 有 一 定均 匀 性 。 在 级 视 觉 工 作 区 照 度 均 匀 度 要 在 0.7以 上 。三 、 采 光 质 量2、 防 止 眩 光3、 合 适 的 光 反 射 比4、 防 止 紫 外 线 进 入 第 二 节 采 光 口 为 了 获 得 天 然 光 ， 人 们 常 在 建 筑 物 的 外 围护 结

28、 构 （ 墙 或 屋 顶 ） 上 开 设 各 种 洞 口 ， 装 上各 种 透 明 材 料 做 的 窗 扇 ， 以 起 采 光 、 通 风 、保 温 、 隔 热 、 隔 声 、 泄 爆 等 作 用 ， 这 样 的 洞口 称 为 采 光 口 ， 亦 称 窗 口 。 依 据 窗 口 的 位 置不 同 ， 采 光 窗 口 分 为 侧 窗 、 天 窗 两 大 类 。 1、 侧 窗安 装 在 墙 上 ， 进 行 侧 面 采 光 的 窗 口 称 为 侧 窗 。 优 点 ： 结 构 简 单 ； 开 启 方 便 ； 布 置 方 便 ； 造 价 低廉 ； 方 向 明 确 ； 利 于 造 型 及 扩 大 视 野

29、等 。 缺 点 ： 深处 照 度 不 足 ； 均 匀 性 较 差 ； 易 形 成 眩 光 ； 易 受 遮 挡等 。 类 型 ： 由 窗 台 离 地 的 高 低 ， 分 为 普 通 侧 窗 、 低 侧窗 及 高 侧 窗 。 根 据 窗 面 的 几 何 形 状 ， 分 为 方 形 侧 窗 、 竖 长 方形 侧 窗 、 横 长 方 形 侧 窗 。此 外 ， 出 于 造 型 考 虑 ， 还 有 圆 形 窗 及 圆 弧 窗 。 侧 窗 的 形 状 和 位 置 对 室 内 采 光 均 匀 性 的 影 响 ： (见 p211图 9-9) 低 窗 时 ， 近 窗 处 照 度 较 高 ， 往 里 照 度 迅 速

30、 下 降 ， 至 对面 墙 角 照 度 最 小 。 窗 位 提 高 时 ， 近 窗 处 照 度 有 所 下 降 ， 往 里 照 度 大 为提 高 ， 且 均 匀 性 大 大 提 高 。窗 间 墙 对 房 间 横 向 采 光 均 匀 性 的 影 响 ： 窗 间 墙 越 宽 ， 横 向 采 光 均 匀 性 越 差 ， 特 别 是 靠 近 外 墙 的 地 带 。 窗 台 高 度 对 房 间 采 光 的 影 响 ： 见 p212图 9 10、 11. 天 空 状 况 对 室 内 采 光 的 影 响 （ P212图 9 13、 14） 消 除 眩 光 的 影 响 2、 天 窗1） 矩 形 天 窗 采 光

31、 口 呈 矩 形 的 天 窗 称 为 矩 形 天 窗 ， 矩 形 天 窗 实质 上 相 当 于 成 对 的 高 侧 窗 ， 其 采 光 特 性 与 高 侧 窗 相似 。 其 照 度 分 布 如 P216图 9 24。优 点 ： 采 光 效 率 高 ； 照 度 均 匀 性 较 好 ； 很 少 受 遮 挡 等 。缺 点 ： 构 造 复 杂 ； 防 尘 、 防 水 处 理 麻 烦 ； 开 启 维 护 难 等 。 影 响 矩 形 天 窗 照 度 分 布 的 因 素 主 要 有 四 个 方 面 ：a.天 窗 宽 度 bmo b. 天 窗 位 置 的 高 度 hxc. 相 邻 天 窗 玻 璃 间 距 bg

32、d.天 窗 间 距 bd 矩 形 天 窗 的 窗 扇 通 常 是 垂 直 的 ， 主 要 用 于 精 密 工作 及 对 通 风 有 一 定 要 求 的 工 业 建 筑 。 不 过 ， 有 时 为了 增 加 室 内 采 光 ， 也 将 窗 扇 做 成 斜 的 ， 这 样 的 天 窗称 为 梯 形 天 窗 ， 其 倾 角 通 常 为 60度 左 右 。 与 矩 形 天窗 相 比 ， 其 优 点 可 以 明 显 提 高 采 光 量 ； 缺 点 是 照 度均 匀 度 变 差 ， 且 结 构 复 杂 ， 易 积 尘 ， 易 使 阳 光 直 接射 入 室 内2） 锯 齿 形 天 窗3） 横 向 天 窗4）

33、 平 天 窗5） 井 式 天 窗 问 题 ： 、 说 明 晴 天 和 全 云 天 的 天 空 亮 度 分 布 的 特 点 。 、 侧 窗 、 天 窗 采 光 各 有 何 优 点 和 缺 点 ？P244 9 1、 2、 3 第 三 节 采 光 设 计 采 光 设 计 的 目 的 是 使 室 内 获 得 一 个 良 好 的 光 环 境 ，保 证 视 觉 工 作 的 顺 利 进 行 ， 有 时 还 必 须 同 时 考 虑 通 风 、泄 爆 、 经 济 等 问 题 ， 为 此 必 须 根 据 用 户 的 要 求 综 合 考虑 ， 以 提 出 最 佳 的 设 计 方 案 （ 包 括 采 光 口 的 最

34、佳 形 式 、尺 寸 、 及 位 置 等 ） 。采 光 设 计 通 常 按 以 下 方 法 及 步 骤 进 行 。一 、 收 集 资 料 为 了 做 到 有 的 放 矢 ， 心 中 有 数 ， 设 计 前 进 行 资 料收 集 是 非 常 必 要 的 。 这 一 工 作 包 含 如 下 内 容 ： 包 括 ：（ 1） 客 户 （ 房 间 ） 的 工 作 特 点 及 精 密 度 。（ 2） 工 作 区 域 。（ 3） 工 作 面 位 置 。（ 4） 工 作 对 象 的 表 面 状 况 。（ 5） 工 作 中 是 否 允 许 光 线 直 接 进 入 室 内 。1、 了 解 客 户 的 采 光 要

35、求 （ 1） 采 暖（ 2） 通 风（ 3） 泄 爆（ 4） 造 型（ 5） 经 济3、 周 围 环 境 房 间 周 围 建 筑 物 、 构 筑 物 、 山 丘 、 树 木 的 高 度 以及 它 们 到 房 间 的 距 离 等 均 会 影 响 房 间 的 采 光 ， 窗 户的 布 置 及 开 启 ， 设 计 前 必 须 对 它 们 有 所 了 解 。2 、 其 它 要 求 许 多 房 间 ， 除 了 考 虑 满 足 光 环 境 外 ， 还 必 须考 虑 其 他 要 求 。 例 如 ： 房间采光等级举例采 光 等 级 工 业 建 筑 其 他 各 类 建 筑 精 密 机 械 和 精 密 机 电 成

36、 品 检 验 车 间精 密 仪 表 加 工 和 装 配 车 间光 学 仪 器 精 加 工 和 装 配 车 间印 刷 厂 锈 版 车 间工 艺 美 术 厂 木 工 雕 刻 、 刺 绣 、 绘 画车 间毛 纺 厂 选 毛 车 间 精 密 机 械 加 工 和 装 配 车 间精 密 机 电 装 配 车 间光 学 元 件 抛 光 车 间 造 纸 厂 选 纸 车 间纺 织 厂 精 纺 、 织 造 及 检 验 车 间 工 艺 室 、 设 计 室 、 绘图 室 、 打 字 室 、 阅 览 室、 陈 列 室 、 医 务 所 的 诊察 室 、 包 扎 室 印 刷 厂 装 订 车 间造 纸 厂 造 纸 车 间纺 织

37、 厂 前 纺 、 上 浆 车 间机 械 加 工 和 装 配 车 间机 电 装 配 车 间 厂 部 及 车 间 办 公 室 、 资料 室 、 会 议 室 、 报 告 厅 、广 播 室 、 托 儿 所 、 幼 儿 园的 活 动 室 、 哺 乳 室 、 餐 厅、 厨 房 、 理 发 室 焊 接 、 钣 金 、 冲 压 剪 切 车 间锻 工 、 热 处 理 车 间食 品 厂 糖 果 、 饼 干 加 工 、 包 装 车 间卷 烟 厂 制 丝 车 间纺 织 厂 清 花 、 包 装 车 间 车 间 休 息 室 、 吸 烟 室 、浴 室 、 更 衣 室 、 盥 洗 室 、门 厅V 压 缩 机 、 风 机 、

38、锅 炉 、 泵 房汽 车 库大 、 中 件 贮 存 库 配 料 、 原 料 间耐 火 材 料 加 工 车 间 楼 梯 间 、 走 道 、 储 藏 室、 库 房 二 、 确 定 采 光 口 采 光 设 计 主 要 体 现 在 采 光 口 上 ， 它 对 室 内 光 环境 的 优 劣 起 着 决 定 的 作 用 。 采 光 口 的 确 定 主 要 包含 如 下 内 容 ：1、 选 择 采 光 口 的 形 式 （ 侧 窗 优 先 ， 天 窗 补 充 ）2、 确 定 采 光 口 的 位 置 （ 南 北 侧 墙 ）3、 估 算 采 光 口 的 尺 寸 （ 窗 地 面 积 比 ）4、 布 置 采 光 口

39、（ 考 虑 通 风 、 日 照 、 美 观 。 ） 1、 选 择 采 光 口 形 式 根 据 房 间 的 朝 向 、 尺 度 、 生 产 状 况 、 周 围 环 境 ，结 合 各 种 采 光 口 的 采 光 特 性 来 选 择 适 合 的 采 光 口 形式 。 在 一 幢 建 筑 物 内 可 能 采 取 几 种 不 同 的 采 光 口 形式 ， 以 满 足 不 同 的 要 求 。 2、 确 定 采 光 口 位 置 及 可 能 开 设 窗 口 的 面 积 (1)侧 窗 。 常 设 在 朝 向 南 北 的 侧 墙 上 ， 由 于 建 造 方 便 ，应 尽 可 能 多 开 侧 窗 ， 采 光 不 足

40、 部 分 再 用 天 窗 补 充 。 造价 低 廉 ， 维 护 使 用 方 便 ， (2)天 窗 。 侧 窗 采 光 不 足 之 处 可 设 天 窗 。 根 据 车 间 的剖 面 形 式 ， 它 与 相 邻 车 间 的 关 系 ， 确 定 天 窗 的 位 置 及大 致 尺 寸 。 3、 估 算 采 光 口 尺 寸 根 据 车 间 视 觉 工 作 分 级 和 所 拟 采 用 的 采 光 口形 式 及 位 置 ， 查 表 (p171)得 所 需 的 窗 地 面 积 比 。值 得 注 意 ， 由 窗 地 比 和 室 内 地 面 面 积 相 乘 获 得的 开 窗 面 积 仅 是 估 算 值 ， 不 能

41、 把 估 算 值 当 作 最终 确 定 的 开 窗 面 积 。 当 同 一 车 间 内 既 有 天 窗 ，又 有 侧 窗 时 ， 可 先 按 侧 窗 查 出 它 的 窗 地 比 ， 再从 地 面 面 积 求 出 所 需 的 侧 窗 面 积 ， 然 后 根 据 墙面 实 际 开 窗 的 可 能 来 布 置 侧 窗 ， 不 足 之 数 再 用天 窗 来 补 充 。 窗 地 面 积 比 dc AA采光等级 侧 面 采 光 顶 部 采 光侧 窗 矩 形 天 窗 锯 齿 形 天 窗 平 天 窗民 用 建筑 工 业 建筑 民 用 建筑 工 业 建筑 民 用 建筑 工 业 建筑 民 用 建筑 工 业 建筑

42、1/2.5 1/2.5 1/3 1/3 1/4 1/4 1/6 1/6 l/3.5 l/3 1/4 1/3.5 1/6 1/5 1/8.5 1/8 1/5 l/4 1/6 1/4.5 1/8 l/7 1/11 1/10 1/7 l/6 1/10 1/8 1/12 1/10 1/18 1/13 V 1/12 1/10 1/14 1/11 1/19 1/15 1/27 1/23 例 如 ： 某 车 间 跨 度 为 30m(单 跨 )， 屋 架 下 弦 高 度 为6m， 采 光 要 求 为 级 。 查 表 可 知 双 侧 窗 要 求 的 窗地 比 为 1/3 。 现 按 一 个 6m柱 距 来 计

43、算 ， 要 求 在 两 面侧 墙 上 开 60m2 的 侧 窗 ， 而 工 作 面 至 屋 架 下 弦 可 开侧 窗 面 积 仅 约 为 46m2( 窗 高 窗 宽 246m2） 不 足 的 地 面 面 积 约 42m2考 虑 采 用 天 窗 来 解 决 。 现采 用 矩 形 天 窗 ， 查 表 得 窗 地 比 为 1/3.5 ， 现 选 用1.5m 高 的 钢 窗 ， 可 补 充 15m2 天 窗 面 积 。 在 选 择窗 的 尺 寸 时 ， 应 注 意 尽 可 能 采 用 标 准 构 件 。 4、 布 置 采 光 口估 算 出 需 要 的 采 光 口 面 积 ， 确 定 了 窗 的 高 、

44、 宽 尺 寸后 ， 就 可 进 一 步 确 定 窗 的 位 置 。 确 定 窗 的 位 置 不 仅考 虑 采 光 需 要 ， 还 应 考 虑 通 风 、 日 照 、 美 观 等 要 求 ，拟 出 几 个 方 案 进 行 比 较 ， 选 出 最 佳 方 案 。 以 上 几 个 步 骤 ， 确 定 了 采 光 口 形 式 、 面 积 和 位 置 ，基 本 上 达 到 初 步 设 计 的 要 求 。 由 于 它 的 面 积 是 估 算 的 ，位 置 也 不 一 定 确 定 不 变 ， 因 此 ， 在 进 行 技 术 设 计 之 后 ，还 应 进 行 采 光 验 算 ， 以 便 最 后 确 定 它 是

45、 否 满 足 采 光 标准 的 各 项 要 求 。 按 照 采 光 标 准 规 定 ， 侧 窗 采 光 系 数 的 最 低 值min d c w oC C K K K K K 下 面 分 别 简 要 介 绍 各 系 数 的 意 义 及 求 法 。（ 1） 为 侧 窗 窗 洞 口 采 光 系 数dC 其 值 可 从 p237图 9 58查 出 。 三 、 侧 窗 采 光 计 算 简 介 采 光 计 算 的 目 的 在 于 验 证 所 作 的 设 计 是 否 采 光 标 准 中 规 定 的 各项 指 标 ， 其 方 法 较 多 ， 下 面 介 绍 我 国 建 筑 采 光 设 计 标 准 推荐 的

46、方 法 ， 其 要 点 是 利 用 图 表 ， 按 房 间 的 窗 地 比 ， 查 出 各 相 关系 数 的 值 来 进 行 计 算 。 图 中 ， B为 计 算 点 至侧 窗 的 距 离 ， 计 算 点常 选 在 离 内 墙 1.0m(大房 间 ） 或 0.5（ 小 ） ； l为 房 间 的 长 度 ； b是 建筑 的 跨 度 ； hc为 工 作 面至 窗 的 上 沿 的 高 度 。图 中 四 条 曲 线 分 别 代表 不 同 的 b/l的 比 值 。图 中 考 虑 的 是 B/hs小 于5的 常 见 进 深 。 若 大 于5， 则 侧 窗 的 采 光 效 果甚 微 ， 可 忽 略 。 /c

47、 ciK b l(3) 为 侧 窗 采 光 的 室 内 反 射 光 的 增 量 系 数K 其 值 与 反 光 系 数 加 权 平 均 值 、 房 屋 的 进 深 b 与窗 高 hs的 比 值 及 是 否 有 内 墙 等 因 素 有 关 。 可 查 P238表 9 10得 到 。 i iiAA 式 中 ， 分 别 代 表 顶 棚 、 墙 面 、 地 面 、 及 窗 口 等 表面 的 反 光 系 数 ， Ai表 示 相 应 的 表 面 积 。 i （ 2） 窗 宽 修 正 系 数 。 实 验 告 知 ， 它 是 该 墙 面 上 的 总 窗 宽与 墙 总 长 度 l 之 比 ， 即cK K （ 4）

48、 为 侧 面 采 光 总 透 光 系 数 ， 它 是 窗 的 各 种 透 光因 素 的 综 合 ,其 值 为 ： cK 式 中 ， 为 玻 璃 的 透 光 系 数 ， 其 值 可 查 表 得 到 ； 、 分 别 为 窗 结 构 的 透 光 系 数 及 玻 璃 污 染 系 数 ， 其 值 也 可 查 P239表 9 11、 12得 到 。 c (5) 为 侧 面 采 光 室 外 遮 挡 系 数 ， 它 是 室 外 各 种 房 屋 、树 木 对 侧 窗 采 光 遮 挡 因 素 的 综 合 ， 其 值 可 查 P239表 9 13得 到 。K (6) Kf晴 天 方 向 系 数 。 由 于 考 虑

49、的 全 云 天 的 情 况 ，故 对 晴 天 的 情 况 需 作 适 当 修 正 ， 其 值 可 查 P240表 9 14。dC 四 、 天 窗 采 光 的 计 算 按 照 采 光 标 准 ， 天 窗 的 采 光 系 数 平 均 值 有 下 列 经验 公 式 给 出 0av d gC C K K K K 各 系 数 的 意 义 与 求 法 ： (1) 天 窗 窗 洞 口 采 光 系 数 ； dC这 一 系 数 是 在 实 验 基 础 上 得 出 的 ， 可 从 图 查 得 。 (2) 顶 部 采 光 的 室 内 反 光 增 量 系 数 ； K 它 是 室 内 表 面 颜 色 深 浅 的 作 用

50、 的 综 合 ， 其 值 见 表 K 顶 部 采 光 的 室 内 反 光 增 量 系 数 值室 内 表面 颜 色 值平 天 窗 矩 形 天 窗 锯 齿 形 天 窗浅 色中 等深 色 0.50.40.30.2 1.301.251.151.10 1.701.551.401.30 1.901.651.401.30 K （ 3） 天 窗 的 总 透 光 系 数 ； K 由 于 天 窗 有 屋 架 承 重 结 构 的 挡 光 ， 所 以 在 天 窗 透 光 系 数中 增 添 屋 架 承 重 结 构 的 挡 光 折 减 系 数 见 表 。 那 么 天 窗 的总 透 光 系 数 为 j g cK 结 构 名

51、 称 结 构 所 用 材 料钢 筋 混 凝 土 钢屋 架实 体 梁吊 车 梁网 架 0.800.750.85 - 0.900.750.850.65 屋 架 承 重 结 构 的 挡 光 折 减 系 数 j (4) 高 宽 比 修 正 系 数 ； gK其 值 与 高 跨 比 hs/b 有 关 。 前 图 是 在 hs/b=0.5的 三 跨 车 间 绘制 的 ， 因 此 当 hs/b不 为 0.5且 不 为 三 跨 时 必 须 进 行 修 正 ， 见表 ：（ 5） 晴 天 系 数 0K 天 窗 类 型 跨 数 hx/b0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 矩

52、 形 天 窗 123及 3以上 1.041.071.14 0.880.951.06 0.770.871.00 0.690.800.95 0.610.740.90 0.530.670.85 0.480.630.81 0.440.570.78 - - 平 天 窗 123及 3以上 1.241.261.27 0.941.021.08 0.840.931.00 0.750.830.93 0.700.800.89 0.650.770.86 0.6l0.740.85 0.570.710.84 - - 锯 齿 形 天窗 3及 3以上 - 1.04 1.00 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86

53、0.82 0.7 高 宽 比 修 正 系 数 【 习 题 】 某 教 室 的 长 、 宽 、 高 分 别 为 9m、 6m、 3.3m， 用 三 个单 层 单 侧 钢 窗 采 光 ， 窗 的 高 、 宽 分 别 为 2m、 1.8m， 窗 台 与课 桌 面 的 高 度 相 同 ， 室 内 浅 色 粉 刷 （ =0.5 ） ， 室 外 无 遮挡 ， 求 该 教 室 采 光 系 数 最 低 值 。 【 解 】 ： （ 1） 选 择 计 算 点 在 距 内 墙 1m处 ， 即 ， B=6-1=5m （ 2） 求 C,d值 : 已 知 B/hc=5/2=2.5m ， 且 l 9m， b=6m， l 1

54、.5b 查 侧 面 采 光 计 算 图 表 （ 图 9 58 ） 插 值 得 ， C,d 1.65 （ 3） 求 K :据 条 件 ， 由 P181表 ： 窗 户 的 透 射 比 及 （ 表 911、 12） 得 K 0.6 。 （ 4） 确 定 K， :已 知 浅 色 粉 刷 ， 单 侧 采 光 ， 查 侧 面 采 光室 内 反 射 增 强 系 数 表 （ P238表 9 10） ， 得 K， 3.0（ 内插 值 ） 。 （ 5） 求 Kc : bc/l=1.8 3/9=0.6 （ 6） 室 外 无 遮 挡 ， Kw=1 （ 7） 据 以 上 参 数 ， 由 公 式 得 Cmin=(1.65 0.6 3.0 0.6 1) =1.78