採光計算
正文
採光設計的一個重要步驟。主要包括按照建築尺寸和視窗的大小、數量、位置核算室內的天然光照度;或根據採光標準規定的採光係數估算所需的視窗面積。此外,還有眩光計算等。計算條件 為了簡化計算,通常規定一種理想的標準天空亮度分布作為計算條件。中國和世界上多數國家均以國際照明委員會規定的標準全陰天天空亮度分布(見光氣候)作為採光計算的假想光源。
採光係數的組成 室內某一點的採光係數是由天空直射光、室內反射光和室外反射光三個分量組成,其中以天空直射光為主。計算時一般以天空直射光的採光係數為基數,乘上相應的室內反射增量係數,即為天空直射光與室內反射光採光係數的總和,室內反射光也可以單獨計算。室外地面、房屋等表面反射的天然光形成的室外反射光占的比例很小,在採光計算中常忽略不計。
計算方法 世界各國已發表的採光計算方法有數十種,這些方法主要建立在以光度理論推導的和以採光模型實驗的測量數據為依據的兩種不同基礎上。表達形式有圖表法、數解法和工具法。
圖表法 在採光設計中廣泛使用的傳統方法。此法套用簡便,能滿足設計精度要求。常用的如:
① 根據立體角投影原理繪製的英國的沃爾德拉姆圖是一種比較典型的採光計算圖(圖1)。全圖代表半個天空,共劃分成1008(36×28)個小方格,每格面積等於0.05%的採光係數。圖上有兩組曲線──實線和虛線。量出計算點與視窗上沿和下沿形成的高度角(θ1和θ2),分別描繪在實線曲線上;再將計算點與視窗兩側形成的平面方位角φ1和φ2描繪在圖中虛線曲線上。由四條曲線圍成的面積占有的方格數乘以0.05,即得出計算點的天空直射光採光係數Cd。沃爾德拉姆圖可以精確計算豎直窗的Cd值。
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符合國際照明委員會標準全陰天天空亮度分布的矩形豎直窗在室內水平工作面某一點上的天空直射光採光係數Cd為:
工具法 屬於這一類的有採光係數計算尺和英國BRS採光係數分度器等,電子計算機與配套的採光計算軟體可視為最有效的計算工具。中國已經研製出適用於一般採光形式的採光計算用的電腦程式軟體。
採光係數的修正 在計算實際採光係數時,必須考慮有關因素對上述方法求得數值加以修正,這些因素包括室內反射光增量,視窗的總透光損失,室外遮擋及其他與標準計算條件不符的因素。這些修正係數可在《工業企業採光設計標準》的附錄中查到。經過修正後的實際採光係數最低值Cmin(對於頂部採光)為:
Cmin=Cd×Kτ×Kρ×Kg
式中Kτ為視窗的總透光係數;Kρ為室內反射光增量係數;Kg為考慮建築高度與跨度比值的修正係數(僅配合採光設計圖表使用)。
開窗面積的估算 在建築方案設計階段,建築物各項參數尚未最後確定,有時需要根據採光標準初步估算開窗面積,可採用以下簡易的經驗公式:
側窗:
Ac=(Cmin×15)Ad
矩形天窗和鋸齒形天窗:
Ac=(Cmin×10)Ad
平天窗:
Ac=(Cmin×6)Ad
式中Ac為視窗面積(米2);Ad為房間地板面積(米2); Cmin為採光標準規定的採光係數最低值。
參考書目
國家基本建設委員會:《工業企業採光設計標準》(TJ33-79),中國建築工業出版社,北京,1979。
R.G.Hopkinson,P.Petherbridge,J.Longmore,Daylighting,Heinemann,London,1966.
CIE Publication No.16, International Recommendation for the Calculation of Natural Daylight,Paris,1970.