建筑光學第八章天然采光第1頁，課件共55頁，創作于2023年2月第2頁，課件共55頁，創作于2023年2月14-1采光標準一、光氣候

（一）晴天（二）全云天（三）我國光氣候概況二、采光標準第3頁，課件共55頁，創作于2023年2月一、光氣侯：光氣侯：指室外光線的變化和影響它變化的一些氣象因素。天然光的組成：直接光：太陽光穿過大氣層式，一部分透過大氣層達到地面，稱為直接光。它形成的照度高，并具有一定的方向，在物體背后出現明顯的陰影。天空擴散光：太陽光中一部分碰到大氣層中空氣分子、灰塵、水蒸氣等微粒，產生多次反射，形成天空擴散光。它使天空具有一定亮度，這部分光形成的照度較低，沒有一定方向，不能形成陰影。第4頁，課件共55頁，創作于2023年2月（一）晴天：晴天：指天空無云或很少云（云量占整個天空面積的以下）的天氣。地面照度由太陽直射光和天空散射光組成。第5頁，課件共55頁，創作于2023年2月全云天：指天空全部為云所遮蓋，看不見太陽。室外天然光全部為擴散光，物體后面無陰影。（二）全云天：第6頁，課件共55頁，創作于2023年2月從影響室外地面照度的主要因素來看：我國地域遼闊，同一時刻南北方的太陽高度角相差很大；從日照率看，由北、西北往東南方向逐漸減少，而以四川盆地一帶為最低；從云量看，大致時自北向南逐漸增多，新疆南部最少，華北、東北少，長江中下游較多，華南最多，四川盆地特多；以云狀看，南方以低云為主，向北逐漸以高、中云為主。這些特點說明，天然光照度中，南方以天空擴散光照度較大，北方和西北以太陽直射為主。（三）我國光氣侯概況：第7頁，課件共55頁，創作于2023年2月二、采光標準：

1、采光系數：室內某一點的天然光照度（）和同一時間的室外全云天水平面天然光照度（）的比值。即

第8頁，課件共55頁，創作于2023年2月2、采光系數標準值：

經過對已建成建筑采光現狀進行的現場調查，采光口的經濟分析以及我國光氣侯特征和國民經濟發展等因素的分析，將視覺工作分為5級，提出了各級視覺工作要求的天然光照度最低值為、、、

、。

把室內天然光照度等于采光標準規定的最低值時的室外照度稱為“臨界照度”，也就是需要采用人工照明的室外照度極限值。采光標準規定臨界照度值為，四川、貴州等地適當降為。

第9頁，課件共55頁，創作于2023年2月

確定臨界照度標準值后就可將天然光照度最低值換算成采光系數最低值，如表14-1。第10頁，課件共55頁，創作于2023年2月可以通過采光口調整采光系數第11頁，課件共55頁，創作于2023年2月14-2采光口一、側窗

（一）單側窗（二）雙側窗二、天窗（一）矩形天窗（二）鋸齒形天窗（三）平天窗（四）橫向天窗（五）井式天窗第12頁，課件共55頁，創作于2023年2月

采光口：為取得天然光，在房屋的外圍護結構（墻、屋頂）上開了各種形式的洞口，裝上各種透明材料，如玻璃、有機玻璃等窗扇，以防護自然界的各種侵襲（如風、雨、雪等）。這些窗扇的透明孔洞統稱為“采光口”。按采光口位置，可分為側窗和天窗；有的同時采用側窗和天窗，稱為混合采光。第13頁，課件共55頁，創作于2023年2月一、側窗：側窗：在房間的一側或兩側墻上開的窗，是最常見的一種采光形式。優點：構造簡單，布置方便，造價低廉，光線具有強烈的方向性，有利于形成陰影，因此對觀看立體物件特別適宜，并可直接看到外界景物，擴大視野，被普遍使用。第14頁，課件共55頁，創作于2023年2月應用：進深不大，僅有一面外墻的房間，普遍利用單側窗采光。主要優點：光線自一側投射，有顯著的方向性，使人側容貌和立體物件形成良好的光影造型。當工作位置與有窗的外墻向垂直布置時，能幽香避免光幕反射和不舒適的眩光。如圖。（一）單側窗：第15頁，課件共55頁，創作于2023年2月影響側窗采光效果的因素：室內一定獲得天空直射光數量是由該點透過窗子看到的天空面積大小決定的，離窗子愈遠，看到的天空面積愈小；全陰天時，天頂要比地平線附近的天空亮得多；由窗子投射來的光線與受光面的夾角越大，照度越高，投射角越小，照度越小；室外景物對天空視域的遮擋。這些因素都造成側窗采光房間的晝光照度隨離開窗子的距離而迅速降低，照度分布很不均勻。為由較好的采光均勻度，單側采光房間的進深一般不超過窗上沿高度的2—5倍為宜。第16頁，課件共55頁，創作于2023年2月幾種常用的側窗形式：第17頁，課件共55頁，創作于2023年2月在相對兩面側墻開窗能將采光進深加倍，同時緩和實墻與窗洞間的亮度對比。相鄰兩面墻上都開側窗，在緩和墻與窗的對比上效果更顯著，但采光進深增加有限。（二）雙側窗：第18頁，課件共55頁，創作于2023年2月二、天窗：天窗是在屋頂上開窗。天窗一般可分為矩形天窗、鋸齒形天窗、平天窗、橫向天窗和井式天窗。（一）矩形天窗：應用于單層工業廠房。如圖。特點：采光效率最低，但眩光小，便于組織自然通風。第19頁，課件共55頁，創作于2023年2月（二）鋸齒形天窗：特點：屋頂傾斜，可以充分利用頂棚的反射光，采光效率比矩形天窗約高。當窗口朝北布置時，完全接受北向天空漫射光，光線穩定，直射日光不會照進室內，因此減小了室內溫濕度的波動及眩光。為減小多跨大面積鋸齒形天窗單方向進光的方向性強的特點，應盡量提高頂棚反射率并選擇正確的布置方式。第20頁，課件共55頁，創作于2023年2月（三）平天窗：平天窗施工方便，造價低，僅為矩形天窗的。平天窗在水平面的投影面積較同樣面積的垂直窗的投影面積大，如圖14-6。第21頁，課件共55頁，創作于2023年2月平天窗布置靈活，照度易于達到均勻。如圖14-7。第22頁，課件共55頁，創作于2023年2月平天窗有多種做法，可用于多種屋面。如圖14-8。第23頁，課件共55頁，創作于2023年2月考慮到采光和通風，通風孔和采光口綜合考慮，有的作成通風采光合用窗，如圖。平天窗的污染情況。平天窗易產生眩光和過熱現象需采取措施避免。平天窗在北方寒冷地區要有防凝水措施。第24頁，課件共55頁，創作于2023年2月（四）橫向天窗：結構特點如圖14-11。第25頁，課件共55頁，創作于2023年2月（五）井式天窗：井式天窗為通風上的要求，只在屋架的局部作成開口，使進口較小，起抽風作用。主要用于熱車間。第26頁，課件共55頁，創作于2023年2月14-3采光設計一、了解設計對象的采光等要求（資料收集）

（一）采光要求（二）其它要求二、選擇采光口的形式三、確定采光口位置四、估計采光口尺寸第27頁，課件共55頁，創作于2023年2月一、了解設計對象的采光等要求（資料收集）（一）采光要求：1。車間的工作特點和精密度。

不同的工作特點和所要求的精密度對室內照度的要求也不相同，應根據這兩個因素確定室內照度和窗地比。我國對視覺工作分級及窗地比的規定見表14-2、14-3、14-4、14-5。第28頁，課件共55頁，創作于2023年2月第29頁，課件共55頁，創作于2023年2月第30頁，課件共55頁，創作于2023年2月第31頁，課件共55頁，創作于2023年2月第32頁，課件共55頁，創作于2023年2月第33頁，課件共55頁，創作于2023年2月2。工作面的位置。

工作面有水平、垂直和傾斜之分，窗的形式和位置的選擇應與之適應。不同的工作面位置，采光系數的計算方法也不同。3。工作對象的表面狀況。工作對象表面是平面的還是立體的，是光滑的還是粗糙的，都影響窗形狀和窗位置的確定。4。工作中是否允許直射陽光進入。直射陽光可能會引起眩光或過熱，應在窗口的選型、朝向和材料等方面考慮。5。工作區域。要考慮各工作區對采光的不同要求。第34頁，課件共55頁，創作于2023年2月1。通風要求。采光與通風，誰是主要矛盾，應依照房屋的性質而定。2。絕熱要求。應適當控制窗口面積，避免盲目開大窗。3。瀉爆要求。易引起爆炸危險的建筑，應設置大面積瀉爆窗，從窗的面積和構造處理上解決減壓問題，以減低爆炸壓力，保證結構安全。4。立面要求。

窗的形式與尺度直接關系到建筑的立面造型。5。經濟要求。

不同形式的窗，其造價不相同，增大面積必增加造價。因此，應考慮適當限制窗面積。（二）其它要求：第35頁，課件共55頁，創作于2023年2月二、選擇采光口的形式基本原則：以設置側窗為主，天窗給予補充。三、確定采光口位置對于側窗：往往將其設置在南北向的側墻上，即窗口對南或北。對于天窗：應根據車間的形式與相鄰車間的關系確定天窗的位置及大致尺寸。四、估算采光口尺寸根據車間視覺工作分級和擬定的采光口形式和位置，即可進行采光口面積的估算工作。即根據窗地比來確定。第36頁，課件共55頁，創作于2023年2月14-4采光計算一、確定采光計算中需要的數據二、計算步驟及方法第37頁，課件共55頁，創作于2023年2月采光計算的目的：驗證本設計是否符合采光標準中規定的各項指標。采光計算的方法：利用公式計算，利用特別制定的圖表計算。國家采光標準推薦的方法：利用圖表，按房間的窗地比直接查出采光系數最低值；也可按采光標準規定的采光系數值，求出需要的窗地比。第38頁，課件共55頁，創作于2023年2月一、確定采光計算中需要的數據采光計算中需要的數據主要有：車間尺寸；采光口材料及厚度；承重結構形式及材料；表面污染程度；室內表面反光程度。第39頁，課件共55頁，創作于2023年2月二、計算步驟及方法（一）側窗采光計算：按采光標準規定，側窗的采光系數最低值設計值為：帶形窗洞的采光系數最低值；考慮窗間墻擋光影響的窗寬系數；窗的總透光系數；室內反射光增量系數；室外遮擋物遮擋系數。第40頁，課件共55頁，創作于2023年2月1。帶形窗洞的采光系數最低值考慮在全云天空時帶形側窗窗洞的采光系數。如圖14-14。第41頁，課件共55頁，創作于2023年2月圖14-15計算圖例。圖中P點為采光系數最低值的計算，它由不同剖面形式所決定。第42頁，課件共55頁，創作于2023年2月由于圖14-14所給的值是按窗下沿和工作面處于同一水平時的情況作出的，若窗下沿高于工作面時（如圖14-15（c）中的高側窗），應按查出值，然后按查出值，此時高窗所形成的若窗外設有較大的水平挑檐或遮陽板，如圖14-15（a），這時的實際應按挑檐外沿至點連線以下的高度計算。第43頁，課件共55頁，創作于2023年2月2。窗寬系數實驗得知：它是該墻面上得總窗寬和墻面總長度的比值，即3。室內反射光增量系數由于室內各表面的反光系數不同，一般用反光系數平均值代表整個房間的反光程度，求法如下：分別為天棚、墻面、地面及窗口的反光系數。其中可取計算。為天棚、墻面、地面及窗口的表面積。第44頁，課件共55頁，創作于2023年2月實驗表明，值與、房間尺度（即房間進深和窗高之比）、有否內墻存在等因素有關，具體值見表14-6。第45頁，課件共55頁，創作于2023年2月不同材料窗框的斷面大小不同，窗玻璃的層數、品種、環境的污染也不一樣。綜合考慮這些影響因素，的值為4。窗的總透光系數為玻璃透光系數，查表13-2。第46頁，課件共55頁，創作于2023年2月為窗結構透光系數，它考慮窗框材料和窗框層數等對采光的影響，其值可由表14-7查出。為玻璃污染系數，它考慮室內外環境對窗玻璃的污染影響，現按每年打掃1-2次考慮，具體數值見表4-8。第47頁，課件共55頁，創作于2023年2月5。室外遮擋系數根據試驗，遮擋程度與對面遮擋物的平均高度（從計算工作面算起）、遮擋物至窗口的距離、窗高以及計算點以及計算點至窗口的距離等尺寸有關，具體值見表14-9。第48頁，課件共55頁，創作于2023年2月（二）天窗采光