采光系数计算.doc

1、采光计算采光计算是采光设计的一个重要步骤。主要包括按照建筑尺寸和窗口的大小、数量、位置核算室内的天然光照度；或根据采光标准规定的采光系数估算所需的窗口面积。此外，还有眩光计算等。为了简化计算，通常规定一种理想的标准天空亮度分布作为计算条件。中国和世界上多数国家均以国际照明委员会规定的标准全阴天天空亮度分布作为采光计算的假想光源。采 光 系 数 的 组 成 室 内 某 一 点 的 采 光 系 数 是 由 天 空 直 射 光 、 室 内 反 射 光和 室 外 反 射 光 三 个 分 量 组 成 ， 其 中 以 天 空 直 射 光 为 主 。 计 算 时 一 般 以 天 空 直射 光 的 采 光 系

2、 数 为 基 数 ， 乘 上 相 应 的 室 内 反 射 增 量 系 数 ， 即 为 天 空 直 射 光 与室 内 反 射 光 采 光 系 数 的 总 和 ， 室 内 反 射 光 也 可 以 单 独 计 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 采 光 计 算 中 常 忽 略不 计 。 计 算 方 法世 界 各 国 已 发 表 的 采 光 计 算 方 法 有 数 十 种 ， 这 些 方 法 主 要 建 立 在 以 光 度理 论 推 导 的 和 以 采 光 模 型 实 验 的 测 量 数 据 为 依 据

3、的 两 种 不 同 基 础 上 。 表 达 形式 有 图 表 法 、 数 解 法 和 工 具 法 。 图 表 法在 采 光 设 计 中 广 泛 使 用 的 传 统 方 法 。 此 法 应 用 简 便 ， 能 满 足 设 计 精 度 要求 。 常 用 采 光 计 算的 如 ： 根 据 立 体 角 投 影 原 理 绘 制 的 英 国 的 沃 尔 德 拉 姆 图 是 一 种 比 较 典 型 的采 光 计 算 图 。 全 图 代 表 半 个 天 空 ,共 划 分 成 1008(3628)个 小 方 格 ， 每 格面 积 等 于 0.05 的 采 光 系 数 。 图 上 有 两 组 曲 线 实 线 和

4、虚 线 。 量 出 计 算点 与 窗 口 上 沿 和 下 沿 形 成 的 高 度 角 （ 1 和 2） ， 分 别 描 绘 在 实 线 曲 线 上 ；再 将 计 算 点 与 窗 口 两 侧 形 成 的 平 面 方 位 角 1 和 2 描 绘 在 图 中 虚 线 曲 线上 。 由 四 条 曲 线 围 成 的 面 积 占 有 的 方 格 数 乘 以 0.05， 即 得 出 计 算 点 的 天 空直 射 光 采 光 系 数 Cd。 沃 尔 德 拉 姆 图 可 以 精 确 计 算 竖 直 窗 的 Cd 值 。 采 光 计算 采 光 计 算 图 表 是 中 国 工 业 企 业 采 光 设 计 标 准 (

5、TJ33-79)中 推 荐的 一 种 采 光 计 算 图 表 ,适 用 于 采 光 的 初 步 设 计 。 它 不 能 精 确 计 算 某 一 点 的 采光 系 采 光 计 算数 ， 但 可 用 来 验 算 窗 口 面 积 是 否 符 合 采 光 标 准 ， 还 可 用 采 光 标 准 估 算 开 窗 面积 。 图 2 为 天 窗 采 光 计 算 图 表 ， 图 上 有 三 组 斜 线 ， 分 别 用 于 矩 形 天 窗 、 锯齿 形 天 窗 和 平 天 窗 。 纵 坐 标 表 示 窗 口 面 积 与 地 板 面 积 的 比 值 ， 这 个 比 值 确 定后 ， 即 可 按 照 天 窗 类 型

6、 和 建 筑 长 度 ， 经 过 相 应 的 斜 线 在 横 坐 标 上 求 出 天 空 直射 光 采 光 系 数 的 最 低 值 。 反 之 ,已 知 采 光 系 数 ， 也 可 求 出 所 需 的 窗 口 面 积 。图 3 为 侧 窗 采 光 计 算 图 表 。 数 解 法根 据 光 度 理 论 建 立 数 学 模 型 ， 然 后 求 解 。 有 两 种 数 学 模 型 ： 一 种 是 将 天空 视 为 有 固 定 采 光 计 算亮 度 分 布 的 半 球 ， 计 算 点 位 于 球 心 ， 按 立 体 角 投 影 定 律 推 导 出 计 算 点 的 天 空直 射 光 采 光 系 数 值

7、； 另 一 种 是 将 窗 口 看 成 具 有 某 种 亮 度 分 布 的 矩 形 发 光 面 ，根 据 窗 口 与 计 算 点 的 相 对 几 何 位 置 计 算 天 空 直 射 光 采 光 系 数 值 。 符 合 国 际 照 明 委 员 会 标 准 全 阴 天 天 空 亮 度 分 布 的 矩 形 竖 直 窗 在 室 内 水 平工 作 面 某 一 点 上 的 天 空 直 射 光 采 光 系 数 Cd 为 : 采 光 计 算式 中 1、 2 分 别 为 计 算 点 与 窗 上 沿 和 窗 下 沿 构 成 的 高 度 角 ； 1、 2为 计 算 点 至 窗 墙 的 垂 线 与 窗 口 两 侧 分

8、 别 构 成 的 平 面 方 位 角 。 窗 口 较 多 时 ， 可将 每 个 窗 口 对 计 算 点 的 采 光 系 数 值 逐 一 求 出 ， 然 后 相 加 。 工 具 法属 于 这 一 类 的 有 采 光 系 数 计 算 尺 和 英 国 BRS 采 光 系 数 分 度 器 等 ， 电 子计 算 机 与 配 套 的 采 光 计 算 软 件 可 视 为 最 有 效 的 计 算 工 具 。 中 国 已 经 研 制 出 适用 于 一 般 采 光 形 式 的 采 光 计 算 用 的 计 算 机 程 序 软 件 。 采 光 系 数 的 修 正在 计 算 实 际 采 光 系 数 时 ， 必 须 考

9、虑 有 关 因 素 对 上 述 方 法 求 得 数 值 加 以 修正 ， 这 些 因 素 包 括 室 内 反 射 光 增 量 ， 窗 口 的 总 透 光 损 失 ， 室 外 遮 挡 及 其 他 与标 准 计 算 条 件 不 符 的 因 素 。 这 些 修 正 系 数 可 在 工 业 企 业 采 光 设 计 标 准 的 附 录 中 查 到 。 经 过 修 正 后 的 实 际 采 光 系 数 最 低 值 Cmin（ 对 于 顶 部 采 光 ）为 ： Cmin=CdK K Kg 式 中 K 为 窗 口 的 总 透 光 系 数 ； K 为 室 内 反 射 光 增 量 系 数 ； Kg 为 考虑 建 筑

10、 高 度 与 跨 度 比 值 的 修 正 系 数 （ 仅 配 合 采 光 设 计 图 表 使 用 ） 。 开 窗 面 积 的 估 算在 建 筑 方 案 设 计 阶 段 ， 建 筑 物 各 项 参 数 尚 未 最 后 确 定 ， 有 时 需 要 根 据 采光 标 准 初 步 估 算 开 窗 面 积 ， 可 采 用 以 下 简 易 的 经 验 公 式 ： 侧 窗 : Ac=(Cmin15)Ad 矩 形 天 窗 和 锯 齿 形 天 窗 : Ac=(Cmin10)Ad 平 天 窗 : Ac=(Cmin6)Ad 式 中 Ac 为 窗 口 面 积 (米 2)； Ad 为 房 间 地 板 面 积 (米 2)

11、； Cmin 为 采 光标 准 规 定 的 采 光 系 数 最 低 值 。 参 考 书 目 国 家 基 本 建 设 委 员 会 ： 工 业 企业 采 光 设 计 标 准 (TJ33-79)， 中 国 建 筑 工 业 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.