建筑光学第二章

2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）1第二章建筑采光本章主要内容光气候与采光标准我国光气候的特点及光气候分区采光口的主要形式及特点采光设计与计算基本概念光气候、采光系数、光气候系数、采光口、反射眩光2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）2第二章建筑采光2.1光气候与采光标准光气候•室外照度分布及变化状况称为光气候；•室外照度可由不同形式的天然光产生；•不同形式的光形成的照度水平相差很大天然光的组成及影响因素•直射光、天空反射光和地面反射光•晴天、多云天和全云天•全云天的影响因素：太阳高度角云状地面反射能力大气透明度2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）3第二章建筑采光2.1光气候与采光标准全云天照度状况——全云天天空•全云天天空的亮度分布相对稳定，基本不受太阳位置的影响；•全云天室外的照度同样相对稳定，可以作为建筑采光设计的依据；12sin3zLL•全云天为各种光气候条件下的最低光照环境。以全云天作为设计依据，可以保证室内的照度在任何条件下均可满足要求。24242()()(/)wElxLasbLcdm27()(/)9wzElxLcdm•L－离地面角处的天空亮度•－计算天空亮度处的高度角•Lz－天顶亮度2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）4第二章建筑采光2.1光气候与采光标准我国光气候的特点•各地室外照度分布差异很大；•主要的影响因素：太阳高度角云状：南方以低云为主；向北逐渐以中、高云为主云量：自北向南逐渐增多日照百分率：由北、西北向东南方向逐渐减少，四川盆地最少•北方以太阳直射光为主；•南方天空扩散光较大2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）5第二章建筑采光2.1光气候与采光标准我国光气候的特点2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）6第二章建筑采光2.1光气候与采光标准采光标准•采光系数C采光系数的意义主要影响因素采光口的尺寸、位置；房间结构、尺寸等与室外照度无关室外临界照度不同工作环境的采光系数要求——采光等级Ⅰ~Ⅴ级100%iwECE采光等级典型房间Ⅰ5%设计绘图室、医院手术室、画廊Ⅱ3%阅览室、体育馆比赛厅、学校手工室Ⅲ2%教室、实验室、办公室、会议室、病房Ⅳ1%书库、卧室、起居室、候车室Ⅴ0.5%过道、楼梯2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）7例：北京属第三光气候区，在北京要求工作面天然光照度最低值120Lx的房间，其采光系数应达到：A:0.6%；B:1%；C:1.2%；D2.4%。答案：D2.4%。第二章建筑采光2.1光气候与采光标准2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）8第二章建筑采光2.1光气候与采光标准采光标准•光气候分区、光气候系数K2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）9第二章建筑采光2.1光气候与采光标准采光标准•采光质量采光的均匀度顶部采光：Ⅰ~Ⅳ级的采光均匀度≥0.7防止眩光合适的光反射比防止紫外线2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）10第二章建筑采光2.2采光口采光口的主要作用和形式•装有透光材料的孔洞，称为采光口•采光口不仅可以使室内明亮，亦可使室内免受室外恶劣气候的侵袭•根据采光口位置，一般分为侧窗和顶窗（或称天窗）•两者兼有的采光方式，称为混合采光侧窗采光•采光口安装在墙上，是最常见的采光形式•根据采光窗口的窗台的高度不同，一般有低侧窗和高侧窗（窗台高度在2m以上）之分2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）11第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光•侧窗采光的优缺点优点：构造简单、布置方便、造价低；不受建筑层数限制；光线具有明确的方向性，有利于形成阴影；可以看到外界景物，扩大视野缺点：室内照度分布不均匀；易造成眩光；占用过多墙面2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）12第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光•窗型对采光的影响采光量：正方形采光量最多，竖长方形次之，横长方形最少；均匀度：竖长方形在进深方向均匀性好，横长方形在宽度方向均匀性好，正方形居中；进深方向的均匀性：窗位置的影响宽度方向的均匀性：窗间墙的影响2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）13第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光•窗尺度、位置对采光的影响窗高和窗台高度的变化窗宽的影响朝向的影响2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）14第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光•侧窗采光的改善高侧窗喇叭状开口玻璃和遮阳2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）15第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光•侧窗采光的实例某办公室采光医院病房采光2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）16第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光•Anidolic采光系统Anidolic窗Anidolic遮阳2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）17第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）18第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）19第二章建筑采光2.2采光口侧窗采光侧窗采光2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）20第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•天窗的主要形式矩形天窗、横向天窗、锯齿形天窗、平天窗、井式天窗等•矩形天窗常见的顶部采光形式，采光特性与高侧窗相似；主要影响因素：天窗宽度:bmo=0.5b天窗位置高度:hx=0.35~0.7b天窗间距:dc=4hx相邻天窗玻璃间距:bx=1.5(hC1+hC2)2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）21第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•矩形天窗与梯形天窗2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）22第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•横向天窗2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）23第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•锯齿形天窗2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）24第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•平天窗•光井指数WI0.5()HWLWIWLHWID2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）25第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•光井指数WI2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）26第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•平天窗的缺点2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）27第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•井式天窗•光导管（光导纤维）2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）282019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）29第二章建筑采光2.2采光口天窗采光天窗采光•光导管（光导纤维）•导光棱镜2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）30第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光设计的主要任务•根据视觉工作的特点，确定房间的采光要求；•确定采光口形式、位置；•计算所需的采光口面积；•防止眩光、不均匀、等采光质量问题；•防止紫外线影响，考虑其它的功能要求。2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）31第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光设计的一般步骤•搜集资料了解设计对象对采光的要求房间的工作特点及精密度要求工作面的位置、工作对象的表面状况是否允许直射阳光进入房间工作区域了解设计对象的其它功能要求如采暖、防热、通风、泄爆、防紫外线等房间及周围环境状况房间朝向、房间平剖面尺寸、影响开窗的构件等周围建筑物及影响采光的物体的高度及与房间的距离•选择采光口的形式2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）32第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光设计的一般步骤•选择采光口的形式•确定采光口的位置及可能开设的窗口面积•估算采光口的尺寸窗地面积比•布置采光口2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）33第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光设计中应注意的一些问题•眩光的产生和防止直接眩光一次反射眩光•照度的均匀性二次反射眩光二次反射眩光：画面照度低，观众高照度，观众看到自己的影像。一次反射眩光：窗口经画面上的玻璃反射到观众眼中；窗口靠画面太近，窗口明亮与暗墙面形成强烈对比；2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）34第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光设计中应注意的一些问题•光线的方向•视觉中心的处理•对象表面的位置和反射性能•不同天气状况下的适应性2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）35第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光计算•采光计算的目的和方法检验采光设计是否达到要求；计算方法很多，主要有公式计算和图表法；图表法的缺点：只能计算水平工作面上的采光系数•计算前的准备房间的尺寸；采光口材料及厚度；承重结构形式和材料；表面污染程度；室内表面的光反射比2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）36第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光计算•侧面采光计算计算点的选取计算图表计算公式：'''min=dwcfCCKKKKK'=cwKiiiA=A2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）37①C’d——带形窗洞时的采光系数第二章建筑采光2.3采光设计与计算'''min=dwcfCCKKKKK2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）38第二章建筑采光2.3采光设计与计算②Kc——窗间墙挡光影响的窗宽修正系数'''min=dwcfCCKKKKK2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）39第二章建筑采光2.3采光设计与计算'''min=dwcfCCKKKKK③K’——室内反射光增量系数窗口的面积地面墙面分别为天棚窗口的反光系数地面墙面分别为天棚;;;;;;;;;;;;wfwacwfwacwfwacwwffwawaccAAAAAAAAAAAA玻璃污染系数窗结构透光系数玻璃透光系数:::wcgwcgK⑥K0——晴天系数（仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ气候区采用）④K’——窗的总透光系数⑤Kw——室外挡光折减系数2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）40第二章建筑采光2.3采光设计与计算采光计算•顶部采光计算计算点的选取计算图表计算公式：0KKKKCCgdav式中：Cav——采光系数平均值（设计值）①Cd——窗洞口采光系数②Kg——高跨比修正系数③K——室内反射光增量系数④K0——晴天系数（仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ气候区采用）⑤K——窗的总透光系数2019年8月10日星期六建筑物理(热工、光学部分）41⑤K——窗的总透光系数屋架承重结构透光系数玻璃污染系数窗结构透光系数玻璃透光系数::::jdcgjwcgK第二章建筑采光2.3采光设计与计算0KKKKCCgdav