有大型外百叶房间的室内光环境分析..docVIP

一、引言 1．天然光简述 （1）天然光的组成和影响因素 太阳辐射透过大气层入射到地面，一部分为定向透射光，称为太阳直射光，它具有一定的方向性；另一部分遇到大气层中的空气分子、灰尘、水蒸气等微粒，产生多次反射，形成天空扩散光，扩散光没有一定的方向。直射光和扩散光的比例取决于大气透明度和天空中的云量。若两种光线所占比例发生变化，则地面上的照度也将发生变化。 （2）晴天（clear）：云覆盖天空的面积占0~3/10；晴天时地面照度由直射光和天空散射光组成。 （3）全阴（overcast）：云占8/10~1。这时天空亮度分布比较均匀且相对稳定。 （4）多云（intermediate）：云占8/10~1。 2．研究背景 1）．自然采光的意义 天然光是取之不尽、用之不竭的能源。自然采光意义重大，不仅可以达到节能和可持续发展的目的，而且可以满足人们的心理需求，有利于人们的身体健康，提高工作效率，同时，天然光还具有卫生功能，可以有效地杀灭细菌。从这些角度可以知道，自然采光将是未来“绿色”建筑一个很重要的发展方向。 2）．国内外的研究现状 （1）国外 国外对这个领域研究的时间较早，理论研究及实际应用方面已经比较完善。 理论研究方面，已经形成比较完善的自然照明计算理论及方法，如流明输入法、自然采光系数法，可对多种天气条件、多种窗口遮挡情况的室内照度分布进行计算。同时根据计算结果及实际测量值，已经提出许多反馈机制使之反作用于窗户遮阳设备，以此调节室内的光照强度和分布状况。并且，可以计算得出建筑由于采用自然采光控制系统后得到的建筑能耗的大小。 同时，上面的这些方法已经在实际中得到应用，基于各种试验和收集的光气候数据，诸多测量设备、商业软件已经开发成功并得到应用。 （2）国内 国内这方面起步较晚，故各方面的研究都很少。 理论研究方面，国内关于采光算法的成果很少，各种期刊、论文都很少涉及这方面的知识。可以说，还处于一个相对空白的状态。 理论研究的空白也造成实际应用方面空白。光气候的数据也十分贫乏。 3）．本文的研究重点 建筑物为了增大自然光的利用率，比较常用的方法是采用玻璃幕墙结构。但这种结构也有弊端，比如，往往不能保证室内采光分布的均匀程度，靠近窗户的室内部分往往光照强度过大，而室内较深处则光照强度不够，这样给室内人员的生活、工作造成一定程度的不便。同时，玻璃幕墙结构也减小了房屋围护结构的热阻，造成建筑能耗的增大。这种情况下，布置百叶作为一种可以调节采光的一种有效手段，同时也可以增大围护结构的热阻减小建筑能耗，越来越收到人们的重视并且已经开始被人们用来调节室内光照强度。 目前国内百叶采光方面研究性的论著并不多，本文主要从采光模拟软件Desktop Radiance 2.0的模拟计算结果出发，探讨不同天气情况下，两个典型日的三个时间段，各种不同的百叶布置（如水平百叶、竖直百叶、水平偏转百叶、竖直偏转百叶等）对室内光环境的影响，并从最后的结果得出如何布置百叶的效果相对最佳。 3．光环境质量的评价标准 舒适光环境的评价标准主要有下面几点： 1．适当的照度水平 照度到一定程度后，反而会超过眼睛的适应范围。如右图所示，故对于人眼视力而言，存在着最佳亮度。 2．合理的照度分布 照度分布应该满足一定的均匀性。视场中各点照度相差悬殊时，瞳孔就经常改变大小以适应环境，引起视觉疲劳。其中照度均匀度＝工作面最低照度/工作面平均照度。平均照度是指在光束扩散角内，各被测点的照度之和与被测点数之比。照度均匀度一般不得低于0.7，CIE推荐为0.8。 3．无眩光干扰 4．舒适的亮度分布：适合的亮度对比很重要 5．宜人的光色：影响对物体颜色的判别和人的心理感觉 6．光的方向性：使被视物体有立体感 人眼对外界环境明亮差异的知觉，取决于外界景物的亮度。但是，规定适当的亮度水平相当复杂，因为它涉及到各种物体不同的反射特性。所以，实践中还是以照度水平作为照明的数量指标。CIE建议的照度等级为20—30—50—75—100—150—200—300—500—750—1000—1500—2000—3000—5000。 民用建筑照度标准值 （摘自GBJ133-90） 类 别 参考平面及其高度 照度标准值（lx） 低 中 高 办公室、会议厅、报告厅、接待室 0.75m水平面 100 150 200 有视觉显示屏的作业 工作台水平面 150 200 300 普通阅览室、研究室 0.75m水平面 150 200 300 设计室、绘图室、打字室 实际工作面 200 300 500 一般商店营业厅 柜台 柜台上面 100 150 200 货架 1.5m垂直面 100 150 200 住宅起居室、卧室 一般活动区 0.75m水平面 20 30 50 书写、阅读 0