天然采光設計標準與計算輔導講義(1)

　　天然采光設計是以太陽為光源的建筑環(huán)境采光設計。天然光不僅照亮環(huán)境，使我們看清并認知周圍的環(huán)境，獲得 80 %人類賴以生存的環(huán)境信息，而且日光的晝夜更迭，明暗變化，支配著人體的生物鐘，控制著生活起居周期和生命節(jié)律。陽光還制造維生素和諸多營養(yǎng)物，使人們保持身心健康.而且，人眼在天然光條件下比在人工光下具有更高的視覺功效因此，搞好天然光環(huán)境設計，具有十分重要的意義。它有利于節(jié)約能源，保護環(huán)境，并可為建筑環(huán)境增“光”添“彩”。

　　一、天然采光基本知識

　　天然光特性(又稱光氣候特征)

　　1.天然光的組成和影響因素

　　天然光源可分為直射日光和天空光兩類：

　　(1)直射日光：太陽光穿過大氣層，射到地面，稱為直射日光。由于地球與太陽相距很遠，可認為直射日光是平行射到地面的。直射日光照度大，具有方向性，會在被照物體后形成陰影;

　　(2)天空光：又稱天空擴散光，是部分陽光經(jīng)過大氣層上空氣分子、灰塵、水蒸氣微粒等多次反射，在天空形成的具有一定亮度的天然光源。天空光照度較低，無一定方向，不能形成陰影;

　　(3)地面反射光：直射日光和天空光經(jīng)地面反射及地面和天空之間多次反射，使地面照度和天空亮度有所增加，這部分光源稱地面反射光。一般在采光設計時，可不考慮地面反射光的影響;

　　(4)光氣候：指由直射日光、天空光和地面反射光形成的天然光平均狀況;

　　(5)晴天：云量占天空30%以下的無云或少云天氣。晴天地面照度由直射日光和天空光疊加形成。直射日光占90%，天空光占10%。天空最亮處在太陽附近，太陽亮度達20萬熙提(sb) (1熙提=104cd/m2)，天空亮度一般為0.2～2.0熙提。離太陽越遠，亮度越低，最低值在與太陽呈90o角處。因此，建筑物朝向?qū)Σ晒庥绊懞艽?。朝陽房間面對太陽所處的半邊天空亮度較高，室內(nèi)照度也較大;

　　(6)全云天(陰天)：天空全部為云所遮蓋的天氣。這時，無直射日光，只有天空擴散光。

　　全云天天空的亮度分布，可按式(2-25)計算：

　　式中 Lz——天頂亮度，cd/m2，它是接近地平線處天空亮度的3倍;

　　Lo——仰角為θ的天空亮度，cd/m2;

　　θ——計算天空亮度處的高度角(仰角)。

　　國際采光協(xié)會命名這樣的天空為CIE全陰天空。采光設計與計算都假定天空為全陰天空。

　　在全陰天空下，地平面的照度Ew用下式計算：

　　式中 Ew——地面照度，lx;

　　Lz——天空亮度，cd/m2。

　　2.影響天然光的因素

　　影響天然光的因素有：太陽高度角、云量、云狀、日照率、地理緯度以及海拔高度等。

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