建筑天然采光与遮阳设计

建筑光学ArchitecturalLighting一.天然采光二.建筑遮阳一.天然采光光气候天然光的组成和影响因素1.天然光组成：太阳直射光天空扩散光地面反射光2.不同天气光气候特征晴天光气候特征：直射光＋扩散光全云天光气候特征：扩散光全云天时地面照度的影响因素：太阳高度角、云状、地面反射能力、大气透明度多云天光气候特征：照度、亮度不稳定光气候我国光气候概况日照率：由北、西北往东南方向逐渐减少，以四川盆地一带为最低云量：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，四川盆地最多云状：南方以低云为主，向北逐渐以高、中云为主光气候分布趋势：全年总照度最低值在四川盆地这些特点表明，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光为主光气候对建筑设计的影响1.建筑造型2.遮阳3.采光全国年平均总照度分布图采光口侧窗采光天窗采光侧窗天窗混合采光侧窗采光用于有外墙的房间1.侧窗优点：A.构造简单、布置方便、造价低B.光线方向性强，有利于形成阴影；C.扩大视野。2.采光特点：A.照度沿进深方向下降很快，分布不均匀；B.采光深度不超过窗高的两倍。窗台高度变高时,室内深处的照度变化不大，近窗处的照度变化很大，而且出现拐点。（窗面积变化）窗台高度不变,窗的上沿高度降低时的室内照度的变化，近窗处照度变小，离窗远处照度的下降明显。不同类型玻璃的采光效果通过采用乳白色玻璃，玻璃砖等扩散透光材料，可以在一定程度上提高房间深处的照度侧窗采光实例天窗采光用于内区、中庭、顶层天窗（顶部采光）矩形天窗锯齿形天窗平天窗中厅不同类型天窗采光效率比较:采光效率:平天窗梯形天窗锯齿形天窗矩形天窗采光均匀度:矩形天窗分散平天窗梯形天窗锯齿形天窗集中平天窗德国斯图加特“森林房屋”展览馆二.建筑遮阳遮阳与美：---垂直遮阳▲亚利桑那州凤凰坡中央图书馆则将垂直遮阳作为其一种标志或装饰：由钢架支撑起的片片三角帆布最直观地向我们展示了垂直遮阳所具有的艺术感染力，在浩瀚、酷热的西部沙漠之中，那片片白帆仿佛使人们看到蔚蓝的大海。弗冒尤斯地方中等职业学校▲大自然给我们提供了一些天然的遮阳手段，树木或攀缘植物可以用来遮挡阳光，形成阴影，其效果总体来说相当不错。▲绿化遮阳不同于建筑构件遮阳之处还在于它的能量流向。植被通过光合作用将太阳能转化为生物能，植被叶片本身的温度并未显著升高。而遮阳构件在吸收太阳能后温度会显著升高，其中一部分热量还会通过各种方式向室内传递。▲诺曼·福斯特在设计弗冒尤斯地方中等职业学校(1991—93)时，不但在建筑向阳的一侧设计了一组精美的银色遮阳板，以遮挡夏季的酷热。还在建筑周边配置了高大的落叶阔叶乔木，阳光透过树叶和遮阳板的缝隙投下缕缕光斑，犹如一曲动人的旋律。最有意思的是，福斯特所选用树种的姿态与屋顶形状非常相象，让人领略到现代建筑同样可以与优美的自然环境相融合。绿色遮阳:关于遮阳的评价：当今国际上建筑发展的总趋势的环境下，论述建筑节能的重要途径就是对围护结构进行隔热保温，一个重要的途径就是建筑遮阳，并根据现实情况，建筑遮阳逐步要求向智能化发展。但是目前国内遮阳应该并不普及，主要存在以下问题：1）采光通风性欠佳2）在夏日冬冷地区作用明显，在北方地区会影响冬季室内日照。3）国内专业生产智能遮阳板的厂家少，进口遮阳板成本高，4）不易于清洁。5）遮阳材料本身也存在热胀冷缩，处理不当容易影响材料的寿命。1.不足之处：2.潜力分析：随着科技的发展，以上部分问题得到解决。如可以采用钢化玻璃叶片增加采光效果，采用活动式遮阳板防止积灰，采用弧形或梭形叶片加强通风性，采用智能遮阳板根据不同季节太阳照射角度进行分析调节。遮阳的设计：需要考虑的因素：所处地理位置，太阳高度角，以及尺寸大小安装方式。新型建筑材料——蜂巢帘-10一、简介蜂巢帘又名风琴帘，独特的设计，使空气存储于中空层，令室内保持恒温，可节省空调电费。其防紫外线和隔热功能有效保护家居用品，防静电处理，洗涤容易。拉绳隐藏在中空层，外观完美，使用起来比传统装置更加简单实用。蜂巢帘二、分类1、全遮光蜂巢帘全遮光蜂巢帘是蜂巢帘的一种款式，具有隔热和隔音功能，能有效保持室内恒温和空间清静。因其采用全遮光设计，可有效保护隐私，产品有各种颜色可挑选，还有半遮光设计，主要用于餐厅、浴室及车库的窗户上。2、半遮光蜂巢帘半遮光蜂巢帘以经典百褶帘的设计结合了蜂巢帘功能和优雅，是一种近乎完美的窗饰产品。蜂巢帘克服了百褶帘因高度和重量的增加而导致帘身伸直的弱点，使得帘身上下保持一致，颜色浑然一体。由于拉绳从背面保护层穿过，因此蜂褶帘看不到拉绳和穿孔。蜂巢帘可以在不带底槽的轨道上自如移动，可遮住射入卧室的光线，也可遮住一半窗户，可以完全反射光线，即使在白天也具备让房间漆黑一片的能力。而它抗紫外线和防水的性能也非常出色，有很好的隔热功能，保持室内温度的同时，还能达到很好的节能效果。三、特点蜂巢帘将繁琐的传统布帘简明化，线条化，给人以快节奏，高效率之感，独特的操作系统，性能可靠，操作顺畅。其优点是当卷帘收起时，遮挡窗口的位置较小，所以能让您室内得到更大的空间感。1.选用优质涤纶化纤单色面料，优质涤纶化纤面料是生活中用的非常多的一种化纤面料，其最大的优点是抗皱性和保形性很好。2010-102.涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力。因此，其坚牢耐用、抗皱免烫。3.涤纶织物的耐光性较好，其耐晒能力胜过天然纤维织物，尤其是在玻璃后面的耐晒能力很好。4.涤纶织物耐各种化学品性能良好。酸、碱对其破坏程度都不大，同时不怕霉菌，不怕虫蛀。2010-105.遮阳、透光、通风。可遮挡目光，看不见室内外人物景象，但有光感。6.防潮，细菌无法繁殖，面料不会霉变。7.抗静电，不吸附空气中的固体颗粒，不粘附灰尘。8.尺寸恒定，面料自身材料决定其不具有延展性，不会变形，并持久保持其平整度。9.抗撕拉，不需加固，自然抗撕，有显著的抗风和经受频繁使用的性能。适用范围：广泛用于办公楼、大厅、会议室、办公室、别墅家居等场合。七、实际应用工程实例2010-101、青岛网通大厦2010-102、云南科技园——云南电力集团2010-103、珠海海关大楼2010-104、香港汇丰银行总行2010-105、香港国际金融中心八、遮阳艺术欣赏1、美国密尔沃基艺术馆西班牙建筑师卡拉特拉瓦（SantiagoCalatrava）像海鸟一样的密尔沃基市艺术馆（MilwaukeeArtMuseum），是一座会动的建筑。西班牙建筑师卡拉特拉瓦（SantiagoCalatrava）通过机械传动装置，能够将建筑顶部的两个像翅膀一样张开的钢结构羽翼，在阳光下慢慢张开。这个结构体系是由两根平行的、倾斜47度的桅杆靠拉力支撑，一根桅杆位于屋面的中轴线上，另一根位于通向艺术馆入口的桥上，这些元素共同创造出了诗意般的结构体系和运动感的整体效果。密尔沃基艺术馆位于密执安湖畔，粼粼波光似乎是全球各地很多博物馆建筑不约而同偏爱的环境条件。在艺术馆旁边还有另外一座不错的老建筑，是沙里宁1957年设计的战争纪念馆。卡拉特拉瓦新建起了一条拉索引桥，跨度长达73米，把人们的视线直接引导到了新建的建筑上来，笔直地正对着新美术馆的主要入口。然而桥下并没有水，湖水更在美术馆的身后。于是，这一道引桥便成了一段空间序曲。2010-10门厅以内的室内空间，更是几乎通身纯白的格局。在密尔沃基艺术馆里，卡拉特拉瓦以厚重的混凝土拱作为基本元素反复叠加，沿着南北轴线不断向北伸展的展览空间，都归结在了遵循结构规则的绵长韵律中。最简单、最朴实的结构功能，造就了极其雅致而壮丽的美。由于混凝土的拱远远伸出的远端正好为展廊托出了檐口，因此展廊里能照得到的，基本上只是室外地面反射回来的漫射光，既能保证足够的自然采光，又避免了阳光直射对艺术藏品的破坏。密尔沃基美术馆具有洁白色的外观，别致的造型，如同一只大鸟双翼的巨大屋顶，成为了密尔沃基标志性建筑。遮阳细部2010-10室内透视新建筑材料-----镀膜玻璃定义：镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。内置百叶中空玻璃概念：中空玻璃是通过在两块玻璃中间密封有一定厚度的气体来达到隔热节能的目的。方法：以一块空气层厚度为10mm的中空玻璃为例，通过空气层的传热比例为：辐射传热占60％，传导传热占38％，对流传热占2％。空气层的辐射传热占第一位，热传导其次，对流仅占极小的比例。因此，要提高空气层的隔热能力最主要的是应努力减少辐射传热和传导传热。窗帘中空玻璃的结构特点实际运用