建筑物理_采光设计

2.2.3采光设计采光设计的任务在于正确地选择窗洞口形式、面积、位置。建筑采光是为获得良好的光照环境，节约能源，在建筑外围护结构（墙、屋顶）上布置各种形式采光口（窗口）而采取的措施。采光口按其所在位置，可分为侧窗和天窗两种。根据建筑功能和视觉工作的要求，选择合理的采光方式，确定采光口面积和窗口布置形式，创造良好的室内光环境是建筑采光的主要任务。采光标准是建筑采光设计的依据。它是由视觉工作特征决定，并以法规方式固定下来的。Page2罗马千禧教堂Page3光之教堂Page4金贝尔艺术博物馆Page52.2.3.1采光标准《建筑采光设计标准》GB/T50033-2001建筑采光根据视觉作业场所工作面上的作业精度和识别对象的最小尺寸d（mm）共分为Ⅴ级：Ⅰ级：特别精细；d≤0.15Ⅱ级：很精细；0.15d≤0.3Ⅲ级：精细；0.3d≤1.0Ⅳ级：一般；1.0d≤5.0Ⅴ级：粗糙；d5.0Page61采光系数标准值由于不同的采光口类型在室内形成不同的光分布，故采光标准按采光类型,分别提出不同的要求，顶部采光时，室室内照度分布均匀，用采光系数平均值。侧面采光时，室内光线变化大，故用采光系数最低值。Page7上表所列采光系数值适用于Ⅲ类光气候区。其他地区应按光气候分区，选择相应的光气候系数，各光气候区具体标准为上表所列值乘上下表中该区的光气候系数Page8博物馆与艺术馆的采光系数标准学校采光系数标准Page9旅馆建筑的采光系数标准Page10医院建筑采光系数标准Page112采光质量(1)采光均匀度标准提出顶部采光时，Ⅰ~Ⅳ级采光等级的采光均匀度不宜小于0.7。(2)窗炫光侧窗位置较低时极易形成不舒适眩光。减少窗炫光方法：Page12(3)光反射比使室内各表面的亮度比较均匀，必须使室内各表面具有适当的光反射比。应注意：12345Page132.2.3.2采光设计步骤1搜索资料1)了解设计对象的采光要求（1）房间的工作特点及精密度（2）工作面位置（3）工作对象的表面状况（4）工作中是否允许直射阳光进入房间（5）工作区域2)了解设计对象其他要求（1）采暖（2）通风（3）泄爆3)房间及其周围环境概况Page14Page15Page162选择窗洞口形式3确定窗洞口位置及可能开设窗口的面积1）侧窗2）天窗Page174估算窗洞口尺寸5布置窗洞口Page18Page192.2.3.3学校教室采光设计1教室光环境要求：学生在校大部分时间都在教室学习，因此教室里的光环境应保证学生们看的清楚、迅速、舒适而且能在较长时间阅读的情况下，不易产生疲劳，这就满足以下几个条件：(1)整个教室内应保持足够的照度，而且照度的分布要比较均匀，使坐在各个位置的学生具有相似的光照条件；（2）合理的安排教室环境的亮度分布，消除眩光，使能保证正常的可见度，减少疲劳，提高学习效率；（3）较少的投资和较低的经常维持费用。Page20教室采光设计2设计条件（1）满足采光标准要求，保证采光系数，根据《建筑采光设计标准》：教室的采光系数最低值不得低于1.5%；（2）均匀的照度分布要求，由于学生是分散在整个教室内，要求照度分布均匀，希望在工作区内照度差别限制在1：3内，整个房间内不超过1：10.；（3）对光线方向的阴影的要求光线方向最好从左侧上方打过来；（4）避免眩光，教室内最易产生眩光的窗口，当我们通过窗口光看室外时，教案的窗间墙衬上明亮的天空，感到很刺眼，视力迅速下降。Page213教室采光设计中几个重要的问题（1）室内装修室内装修对采光有很大影响，特别是侧窗采光，这时室内深处的光主要来自顶棚和内墙的反射光，因而他们的反射比对室内采光影响很大，应选择最高值（2）黑板是教室内眼睛经常注视的地方，上课时，学生的眼睛经常在黑板与课本之间移动，所以二者之间不应该有过大的亮度差别。（3）梁和柱的影响侧窗采光时，梁的布置方向对采光很有影响（4）窗间墙窗间墙和窗之间存在较大的亮度对比，在靠墙区域形成暗区，特别是窗间墙很宽时影响很大Page224教室的采光标准1．1学校教室的朝向宜按各地区的课桌面上的采光系数最低值不应低于1．5％、教地理和气候条件决定，不应采用东西朝向，宜采用南比不应低于1：6。多雾地区（如重庆等）教室课桌面上的采光系数最低值不应低于2％。1．3为防止窗的直接眩光，教室应北向的双侧采光。教室采用单侧采光时，光线应自学生座位的左侧射入。南外廊北教室时，应以北向窗为主要采光面。1．2教室室玻地面积设窗帘以避免阳光直接射入教室内。为防止黑板的反射眩光，其表面应以耐磨无光泽的材料制成。1．4为提高教室的采光效果，室内各表面应采用高亮度低彩度的装修，房间各表面的反射系数值应按表1的规定选取。Page235教室的照明标准2．1凡教室均应装设人工照明。2．2教室课桌面上的平均照度值不应低于150lx，其照度均匀度不应低于0．7。2．3教室黑板应设局部照明灯，其平均垂直照度不应低于200lx，照度均匀度不应低于0．7。2．4教室照明光源宜采用荧光灯。2．5为了减少照明光源引起的直接眩光，教室不宜采用裸灯照明。灯具距课桌面的最低悬挂高度不应低于1．7m。灯管排列宜采用其长轴垂直于黑板面布置。对于阶梯教室，前排灯不应对后排学生产生直接眩光。2．6照明设计计算照度时，照度补偿系数取1．3。Page24名词解释3．1采光系数：室内某一点的采光系数为该点的照度与同一时间的室外扩散光的照度之比。以％表示之。3．2玻地比：为玻璃的透光面积与室内地面面积之比。3．3直接眩光：在观察物体的方向或接近这一方向存在的发光体而引起的眩光。3．4反射系数：某物体上反射的光流与入射该物体上的光流之比称为反射系数，以ρ表示。反射系数分为定向反射系数ρr和漫反射系数ρd，通常所说的反射系数系指后者。3．5照度均匀度：在给定的工作面上，最低照度与平均照度之比。3．6照度补偿系数：新的照明器在工作面上产生的平均照度与同一照明器在使用一定时间以后，在同样条件下所产生的平均照度之比。Page252.2.3.4美术馆采光设计1）采光要求（1）适宜的照度（2）合理的照度分布（3）避免在观看展品时明亮的窗口处于试看范围内（4）避免一、二次反射眩光（5）环境亮度和色彩（6）避免阳光直射展品，导致展品变质（7）窗洞口不占或少占供展出用的墙面Page26适宜的照度在展品表面上具有适当的照度是保证观众正确地识别展品颜色和细部的基本条件。但美术作品中不乏光敏物质，如水彩、彩色印刷品、纸张等在光的长期照射下，特别是在含有紫外线成分的光线作用下，很易褪色、变脆。为了长期保存展品，还需适当控制照度。Page27合理照度分布在美术馆里，除了要保证悬挂美术品的墙面上有足够的垂直照度外，还要求在一幅画上不出现明显的明暗差别，一般认为全幅画上的照度最大值和最小值之比应保持在3：1之内。还希望在整个展出墙面上照度分布均匀，照度最大值和最小值之比应保持在10：1之内。Page28防止眩光明亮的窗口和较暗的展品间亮度差别很大，易形成眩光，影响观赏展品。从第2.1章知道，当眩光源处于处于视线30°以外时，眩光影响就迅速减弱到可以忍受的程度。一般是当眼睛和窗口、画面边沿所形成的角度超过14°，就能满足这一要求。Page29一次反射由于画面本身或它的保护装置具有规则反射特性，光源（灯或明亮的窗口）经过它们反射到观众眼中，这时，在较暗的展品上出现一个明亮的窗口（或灯）的反射形象，称为一次反射，它的出现很影响观看展品。按照规则反射法则，只要光源处于观众视线与画面法线夹角对称位置以外，观众就不会看到窗口的反射形象。将窗口提高或将画面稍加倾斜，就可避免出现一次反射。Page30二次反射二次反射是当观众本身或室内其他物件的亮度高于展品表面亮度，而它们的反射形象又刚好进入观众视线内，这时观众就会在画面上看到本人或物件的反射形象，干扰看清展品。这可从控制反射形象进入视线（如像防止一次反射那样，调整人或物件与画面的相互位置），或减弱二次反射形象的亮度，使它们的反射形象不致影响到观赏展品。后一措施要求将展品表面亮度（照度）高于室内一般照度。Page31环境亮度色彩陈列室内的墙壁是展品的背景，如果它的彩度和亮度都高，不仅会喧宾夺主，而且它的反射光还会歪曲展品本来的色彩。因此，墙的色调宜选用中性，其亮度应略低于展品本身，光反射一般取0.3左右为宜。Page32避免阳光直射阳光直接进入室内，不仅会形成强烈的亮度对比，而且阳光中的紫外线和红外线对展品的保存非常不利。有色展品在阳光下会产生严重褪色，故应尽可能防止阳光直接射入室内。Page33窗洞口处理展品一般都是悬挂在墙面上供观众欣赏，故窗洞口应尽量避开展出墙面。Page342）采光形式（1）侧窗采光（2）高侧窗采光（3）顶部采光（4）顶窗采光的改善措施Page35侧窗采光是最常用、最简单的采光形式，能获得充足的光线，光线具有方向性，但用于展览馆中则有下列严重缺点：①室内照度分布很不均匀，特别是沿房间进深方向照度下降严重；②展出墙面被窗口占据一部分，限制了展品布置的灵活性；③一、二次反射很难避免。Page36由于上述缺点，侧窗仅适用于房间进深不大的小型展室和展出雕塑为主的展室。Page37高侧窗采光高侧窗采光下面的的墙可供展出用，增加了展出面积。照度分布的均匀性和一次反射现象都较侧窗有所改善。为了避免一次反射，要求跨度小于高度，空间利用上相对不经济；高侧窗仍然避免不了光线分布不均的缺点，特别是在单侧高窗时，窗下展出区光线很暗，观众所占区域光线则强得多，导致十分明显的二次反射。Page38顶部采光顶部采光即在顶棚上开设窗洞口，其优点是：采光效率高；室内照度均匀；房间内整个墙面都可布置展品，不受窗口限制；光线从斜上方射入室内，对立体展品特别合适；易于防止直接眩光。在满足防止一次反射的要求下，顶部采光比高侧窗可降低层高，有利于降低建筑造价。Page39顶窗采光改善主要是采取措施使展室中央部分的照度降低，并增加墙面照度。一般在天窗下设一顶棚，他可以是不透明的或半透明的，这样使观众区的照度下降。一些展览馆将中间部分屋面降低，形成垂直或倾斜的窗洞口，这样降低了房间高度，且采光系数分布更合理。