工业厂房的天窗自然采光应用及模拟分析.pdfVIP

工业厂房的天窗自然采光应用及模拟分析  中国建筑设计研究院 李天阳 郝 军 李 莹 摘要 本文主要研究顶部采光在工业厂房中的应用。采用模拟计算方法分析工业厂 房室内采光系数，典型工况下室内照度以及挖掘自然采光所带来的人工照明节能 潜力。 关键词：工业厂房 自然采光 模拟计算 1 引言 自然采光是建筑光环境质量评价的重要因素，自然采光不仅能够节约照明所消耗的电 能，还可以改善室内的生态环境，提高视觉舒适度，调节人体的生物节奏，影响人的心理状 况和人体健康。良好的自然采光设计给人以温暖的、开敞的、立体的、有层次的感觉。长期 在没有自然光的环境中工作，容易烦躁、忧郁、沮丧和紧张不安，严重的还可能患上幽闭恐 惧症。工业厂房一般具有建筑面积大、进深大的特点，而且根据其工艺要求和视觉工作特点 对室内光环境有很高的要求。针对工业厂房这种面积大、进深大的特点，侧窗采光一般很难 满足绝大多数区域的自然采光，所以可以考虑采用顶部采光以达到室内良好的采光效果。本 文主要分析某卷烟厂制丝车间的天窗采光效果，并提出相应评价和建议。 2 研究方法 本文首先采用生态建筑大师 ECOTECT 对车间内的采光系数进行模拟计算，根据《建筑采 光设计标准》判断其所能达到的采光等级，以及计算采光均匀度来判断其自然采光设计是否 合理。其次，利用采光分析软件 RADIANCE 对室内照度进行模拟分析。由于室内自然采光和 室外天气状况有很大关系。一般情况下，自然采光效果最好时出现在夏季晴天中午 12 时， 最差时出现在冬季阴天早晨和傍晚。所以只模拟夏季晴天 12 时和冬季阴天上午 9 时这两种 最有利和最不利的天空状况。最后采用 DAYSIM计算全年运行时间，利用自然采光室内照度 有多少时间可以达到制丝车间设计照度所要求的 300lux 以上，来挖掘自然采光所能带来的 人工照明节能潜力。 表 1 各物体表面光学性能参数 反射率 透射率 内墙 0.9  侧窗 0.7  天花板 0.2  天窗 0.5 地板 0.5  图 1 制丝车间 ECOTECT模型 整个制丝车间的自然采光由侧窗和天窗组成，其中天窗主要布置在人员活动的走道上 方， 所以下面的模拟分析主要针对人员活动的走到区域。 3 模拟结果分析 3.1 采光系数模拟分析 图 2 厂房采光系数平面图（距地 850mm 水平面） 图 2 显示了制丝车间采光系数的分布情况。从图中可以看出，室内采光系数在 0.5%以 上，达到建筑采光设计Ⅴ级采光等级要求。根据制丝车间工艺生产要求，图中白色线框以外 不分主要放置生产设备，而白色线框以内不分为人员走道区域的平均采光系数为 1.36%，接 近建筑采光设计Ⅳ级所要求的 1.5%的采光系数要求。其中人员走道区域的采光系数均匀度 为 0.76，满足《建筑采光设计标准》关于采光系数均匀度 0.7 的要求。由此可见，制丝车 间天窗设计基本合理，符合《建筑采光设计标准》要求， 3.2 典型工况室内照度模拟分析 图 3 夏季晴天室内照度分布图（距地 850mm 水平面） 图 4 冬季阴天室内照度分布图（距地 850mm 水平面） 上图3和图4显示了车间内距地面850mm高处夏季晴天和冬季阴天两种极端