采光系數(shù)計算

                              采光計算

    采光計算是采光設(shè)計的一個重要步驟。主要包括按照建筑尺寸和窗口的大小、數(shù)量、位置核算室內(nèi)的天然光照度；或根據(jù)采光標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的采光系數(shù)估算所需的窗口面積。此外，還有眩光計算等。為了簡化計算，通常規(guī)定一種理想的標(biāo)準(zhǔn)天空亮度分布作為計算條件。中國和世界上多數(shù)國家均以國際照明委員會規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)全陰天天空亮度分布作為采光計算的假想光源。

　　采光系數(shù)的組成 室內(nèi)某一點的采光系數(shù)是由天空直射光、室內(nèi)反射光和室外反射光三個分量組成，其中以天空直射光為主。計算時一般以天空直射光的采光系數(shù)為基數(shù)，乘上相應(yīng)的室內(nèi)反射增量系數(shù)，即為天空直射光與室內(nèi)反射光采光系數(shù)的總和，室內(nèi)反射光也可以單獨計算。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，在采光計算中常忽略不計。

計算方法

　　世界各國已發(fā)表的采光計算方法有數(shù)十種，這些方法主要建立在以光度理論推導(dǎo)的和以采光模型實驗的測量數(shù)據(jù)為依據(jù)的兩種不同基礎(chǔ)上。表達(dá)形式有圖表法、數(shù)解法和工具法。

圖表法

　　在采光設(shè)計中廣泛使用的傳統(tǒng)方法。此法應(yīng)用簡便，能滿足設(shè)計精度要求。常用

采光計算

的如：

　　① 根據(jù)立體角投影原理繪制的英國的沃爾德拉姆圖是一種比較典型的采光計算圖。全圖代表半個天空,共劃分成1008(36×28)個小方格，每格面積等于0.05％的采光系數(shù)。圖上橇階榍線──實線和虛線。量出計算點與窗口上沿和下沿形成的高度角（θ1和θ2），分別描繪在實線曲線上；再將計算點與窗口兩側(cè)形成的平面方位角φ1和φ2描繪在圖中虛線曲線上。由四條曲線圍成的面積占有的方格數(shù)乘以0.05，即得出計算點的天空直射光采光系數(shù)Cd。沃爾德拉姆圖可以精確計算豎直窗的Cd值。 采光計算

　　② 采光計算圖表是中國《工業(yè)企業(yè)采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(TJ33-79)中推薦的一種采光計算圖表,適用于采光的初步設(shè)計。它不能精確計算某一點的采光系

采光計算

數(shù)，但可用來驗算窗口面積是否符合采光標(biāo)準(zhǔn)，還可用采光標(biāo)準(zhǔn)估算開窗面積。 圖2為天窗采光計算圖表，圖上有三組斜線，分別用于矩形天窗、鋸齒形天窗和平天窗?？v坐標(biāo)表示窗口面積與地板面積的比值，這個比值確定后，即可按照天窗類型和建筑長度，經(jīng)過相應(yīng)的斜線在橫坐標(biāo)上求出天空直射光采光系數(shù)的最低值。反之,已知采光系數(shù)，也可求出所需的窗口面積。圖3為側(cè)窗采光計算圖表。

數(shù)解法

　　根據(jù)光度b論建立數(shù)學(xué)模型，然后求解。有兩種數(shù)學(xué)模型：一種是將天空視為有固定

采光計算

亮度分布的半球，計算點位于球心，按立體角投影定律推導(dǎo)出計算點的天空直射光e光系數(shù)值；另一種是將窗口看成具有某種亮度分布的矩形發(fā)光面，根據(jù)窗口與計算點的相對幾何位置計算天空直射光采光系數(shù)值。

　　符合國際照明委員會標(biāo)準(zhǔn)全陰天天空亮度分布的矩形豎直窗在室內(nèi)水平工作面某一點上的天空直射光采光系數(shù)Cd為:

采光計算

式中θ1、θ2分別為計算點與窗上沿和窗下沿構(gòu)成的高度角；φ1、φ2為計算點至窗墻的垂線與窗口兩側(cè)分別構(gòu)成的平面方位角。窗口較多時，可將每個窗口對計算點的采光系數(shù)值逐一求出，然后相加。

工具法

　　屬于這一類的有采光系數(shù)計算尺和英國BRS采光系數(shù)分度器等，電子計算機(jī)與配套的采光計算軟件可視為最有效的計算工具。中國已經(jīng)研制出適用于一般采光形式的采光計算用的計算機(jī)程序軟件。

采光系數(shù)的修正

　　在計算實際采光系數(shù)時，必須考慮有關(guān)因素對上述方法求得數(shù)值加以修正，這些因素包括室內(nèi)反射光增量，窗口的總透光損失，室外遮擋及其他與標(biāo)準(zhǔn)計算條件不符的因素。這些修正系數(shù)可在《工業(yè)企業(yè)采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的附錄中查到。經(jīng)過修正后的實際采光系數(shù)最低值Cmin（對于頂部采光）為：

　　Cmin=Cd×Kτ×Kρ×Kg

　　式中Kτ為窗口的總透光系數(shù)；Kρ為室內(nèi)反射光增量系數(shù)；Kg為考慮建筑高度與跨度比值的修正系數(shù)（僅配合采光設(shè)計圖表使用）。

開窗面積的估算

　　在建筑方案設(shè)計階段，建筑物各項參數(shù)尚未最后確定，有時需要根據(jù)采光標(biāo)準(zhǔn)初步估算開窗面積，可采用以下簡易的經(jīng)驗公式：

　　側(cè)窗:

　　Ac=(Cmin×15)Ad

　　矩形天窗和鋸齒形天窗:

　　Ac=(Cmin×10)Ad

　　平天l:

　　Ac=(Cmin×6)Ad

　　式中Ac為窗口面積(米2)；Ad為房間地板面積(米2)； Cmin為采光標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的采光系數(shù)最低值。參考書目 國家基本建設(shè)委員會：《工業(yè)企業(yè)采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(TJ33-79)，中國建筑工業(yè)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.