天然采光设计标准与计算辅导讲义(1)

　　天然采光设计是以太阳为光源的建筑环境采光设计。天然光不仅照亮环境，使我们看清并认知周围的环境，获得 80 %人类赖以生存的环境信息，而且日光的昼夜更迭，明暗变化，支配着人体的生物钟，控制着生活起居周期和生命节律。阳光还制造维生素和诸多营养物，使人们保持身心健康.而且，人眼在天然光条件下比在人工光下具有更高的视觉功效因此，搞好天然光环境设计，具有十分重要的意义。它有利于节约能源，保护环境，并可为建筑环境增“光”添“彩”。

　　一、天然采光基本知识

　　天然光特性(又称光气候特征)

　　1.天然光的组成和影响因素

　　天然光源可分为直射日光和天空光两类：

　　(1)直射日光：太阳光穿过大气层，射到地面，称为直射日光。由于地球与太阳相距很远，可认为直射日光是平行射到地面的。直射日光照度大，具有方向性，会在被照物体后形成阴影;

　　(2)天空光：又称天空扩散光，是部分阳光经过大气层上空气分子、灰尘、水蒸气微粒等多次反射，在天空形成的具有一定亮度的天然光源。天空光照度较低，无一定方向，不能形成阴影;

　　(3)地面反射光：直射日光和天空光经地面反射及地面和天空之间多次反射，使地面照度和天空亮度有所增加，这部分光源称地面反射光。一般在采光设计时，可不考虑地面反射光的影响;

　　(4)光气候：指由直射日光、天空光和地面反射光形成的天然光平均状况;

　　(5)晴天：云量占天空30%以下的无云或少云天气。晴天地面照度由直射日光和天空光叠加形成。直射日光占90%，天空光占10%。天空最亮处在太阳附近，太阳亮度达20万熙提(sb) (1熙提=104cd/m2)，天空亮度一般为0.2～2.0熙提。离太阳越远，亮度越低，最低值在与太阳呈90o角处。因此，建筑物朝向对采光影响很大。朝阳房间面对太阳所处的半边天空亮度较高，室内照度也较大;

　　(6)全云天(阴天)：天空全部为云所遮盖的天气。这时，无直射日光，只有天空扩散光。

　　全云天天空的亮度分布，可按式(2-25)计算：

　　式中 Lz——天顶亮度，cd/m2，它是接近地平线处天空亮度的3倍;

　　Lo——仰角为θ的天空亮度，cd/m2;

　　θ——计算天空亮度处的高度角(仰角)。

　　国际采光协会命名这样的天空为CIE全阴天空。采光设计与计算都假定天空为全阴天空。

　　在全阴天空下，地平面的照度Ew用下式计算：

　　式中 Ew——地面照度，lx;

　　Lz——天空亮度，cd/m2。

　　2.影响天然光的因素

　　影响天然光的因素有：太阳高度角、云量、云状、日照率、地理纬度以及海拔高度等。

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