采光計(jì)算

    采光計(jì)算是采光設(shè)計(jì)的一個(gè)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(jì)算等。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常規(guī)定一種理想的標(biāo)準(zhǔn)天空亮度分布作為計(jì)算條件。中國(guó)和世界上多數(shù)國(guó)家均以國(guó)際照明委員會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)全陰天天空亮度分布作為采光計(jì)算的假想光源。

　　采光系數(shù)的組成 室內(nèi)某一點(diǎn)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(gè)分量組成，其中以天空直射光為主。計(jì)算時(shí)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(dú)計(jì)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(jì)算中常忽略不計(jì)。

計(jì)算方法

　　世界各國(guó)已發(fā)表的采光計(jì)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(shí)驗(yàn)的測(cè)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(jì)中廣泛使用的傳統(tǒng)方法。此法應(yīng)用簡(jiǎn)便，能滿足設(shè)計(jì)精度要求。常用

采光計(jì)算

的如：

　　① 根據(jù)立體角投影原理繪制的英國(guó)的沃爾德拉姆圖是一種比較典型的采光計(jì)算圖。全圖代表半個(gè)天空,共劃分成1008(36×28)個(gè)小方格，每格面積等于0.05％的采光系數(shù)。圖上橇階榍線──實(shí)線和虛線。量出計(jì)算點(diǎn)與窗口上沿和下沿形成的高度角（θ1和θ2），分別描繪在實(shí)線曲線上；再將計(jì)算點(diǎn)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(jì)算點(diǎn)的天空直射光采光系數(shù)Cd。沃爾德拉姆圖可以精確計(jì)算豎直窗的Cd值。 采光計(jì)算

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

采光計(jì)算

數(shù)，但可用來驗(yàn)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(jì)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(gè)比值確定后，即可按照天窗類型和建筑長(zhǎng)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(jì)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(jì)算

亮度分布的半球，計(jì)算點(diǎn)位于球心，按立體角投影定律推導(dǎo)出計(jì)算點(diǎn)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(jì)算點(diǎn)的相對(duì)幾何位置計(jì)算天空直射光采光系數(shù)值。

　　符合國(guó)際照明委員會(huì)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(diǎn)上的天空直射光采光系數(shù)Cd為:

采光計(jì)算

式中θ1、θ2分別為計(jì)算點(diǎn)與窗上沿和窗下沿構(gòu)成的高度角；φ1、φ2為計(jì)算點(diǎn)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(shí)，可將每個(gè)窗口對(duì)計(jì)算點(diǎn)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(jì)算尺和英國(guó)BRS采光系數(shù)分度器等，電子計(jì)算機(jī)與配套的采光計(jì)算軟件可視為最有效的計(jì)算工具。中國(guó)已經(jīng)研制出適用于一般采光形式的采光計(jì)算用的計(jì)算機(jī)程序軟件。

采光系數(shù)的修正

　　在計(jì)算實(shí)際采光系數(shù)時(shí)，必須考慮有關(guān)因素對(duì)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(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的附錄中查到。經(jīng)過修正后的實(shí)際采光系數(shù)最低值Cmin（對(duì)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(jì)圖表使用）。

開窗面積的估算

　　在建筑方案設(shè)計(jì)階段，建筑物各項(xiàng)參數(shù)尚未最后確定，有時(shí)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(jiǎn)易的經(jīng)驗(yàn)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(guó)家基本建設(shè)委員會(huì)：《工業(yè)企業(yè)采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(TJ33-79)，中國(guó)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.