住宅室内自然采光模拟分析报告.doc

自然采光模拟分析报告 华新一品一期项目华新一品一期项目 住宅室内自然采光模拟分析报告住宅室内自然采光模拟分析报告 南通欣利置业有限公司南通欣利置业有限公司 20082008 年年 1212 月月 5 5 日日 目目 录录 1 1 模拟概述模拟概述 1 1 1 项目概况 1 1 2 气象参数 1 1 3 参考资料 1 1 4 评价标准 1 2 2 技术路线技术路线 2 2 1 原理概要 2 2 1 1 自然光环境 2 2 1 2 采光术语 2 2 1 3 采光质量 4 2 2 分析软件 4 2 3 参数设置 5 3 3 模拟分析说明模拟分析说明 9 3 1 模拟分析 9 3 2 东 1 楼第二层自然采光分析 10 3 3 东 2 楼第三层自然采光分析 10 3 4 东 4 楼第二层自然采光分析 12 3 5 西 1 楼第三层自然采光分析 13 3 6 西 2 楼第二层自然采光分析 14 3 7 西 4 楼第三层自然采光分析 15 4 4 结论结论 16 0 模拟概述模拟概述 1 11 1 项目概况项目概况 本项目位于江苏海安县城中坝南路东侧 黄海大道南侧 地理位置极为优 越 规划总用地 10 4 万 m2 总建筑面积约 33 万 m2 含地下工程 绿地率 45 项目规划建筑设计由上海华东建设设计有限公司鼎力担纲设计 创作时引 入高舒适度的全新居住理念 生态化的环境景观设计 人性化的建筑布局和人 车分流停车系统 建成后将成为海安县南大门一道宏伟亮丽的风景线 1 21 2 气象参数气象参数 海安地处亚热带 年平均气温 14 5oC 极端最高气温 39 4oC 极端最低气 温 12 oC3 年平均降水量 1025mm 年平均湿度 80 年蒸发量 1360mm 常年 主导风向为东南偏东风 按季节不同 春夏季东南风居多 秋季东北到东风 冬季西北风为主导风向 年平均风速 3 1m s 最大风速达 34m s 常年初雪日 为 12 月 25 日 历史最大积雪深度为 18cm 区内南临长江 东有黄海 地表水 网密布 地下水分布较广 1 31 3 参考资料参考资料 绿色建筑评价技术细则 建筑采光设计标准 GB 50033 2001 建筑照明设计标准 GB 50034 2004 委托方提供的项目总平面图 建筑设计图纸 设计说明等 委托方提供的其他相关资料 1 41 4 评价标准评价标准 绿色建筑评价标准 中室内环境质量对室内自然采光提出下述要求 控制项 4 5 2 卧室 起居室 厅 书房 厨房设置外窗 房间的采光系数 不低于现行国家标准 建筑采光设计标准 GB T 50033 的规定 建筑采光设计标准 GB 50033 2001 对住宅建筑的采光系数标准要求如 下 4 0 1 住宅建筑的卧室 起居室 厅 厨房应有直接采光 4 0 2 住宅建筑的卧室 起居室 厅 的采光不应低于采光等级 级的采 1 光标准值 侧面采光系数不应低于 2 0 室内天然光照度不应低于 300lx 规定住宅建筑的采光值不应低于表 1 所示 表 1 住宅建筑的采光标准值 侧面采光 采光等 级 场所名称 采光系数标准值 室内天然光照度标准值 lx 卧室 起居室 厅 厨 房 2 0300 卫生间 过厅 楼梯间 餐厅 1 0150 2 2 技术路线技术路线 2 12 1 原理概要原理概要 2 1 12 1 1 自然光环境自然光环境 自然光环境是人们长期习惯和喜爱的生活环境 各种光源的视觉实验结果 表明 在相同照度的条件下 自然光的辨认能力优于人工光 有利于工作 生 活 保护视力 自然光是最为经济 极为宜人的光源 利用自然采光能节约能源 保护环 境 充分的体现可持续发展的生态设计理念 自然光在建筑设计中能创造出丰富的空间效果和光影变化 给人立体的感 觉 层次的感觉 开敞的感觉以及温暖的感觉 首先 自然光环境是人们长期 习惯和喜爱的生活环境 各种光源的视觉实验结果表明 在相同照度的条件下 天热光的辨认能力优于人工光 有利于生活和保护视力 其次 自然光具有一 定杀菌力 可以预防肺炎和其他疾病 还可以调节人体的生物节奏 自然光对 人的心理状况也有很大影响 采光口是视觉与外界环境交流的渠道 长期在没 有自然光环境中生活 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 不仅如此 建筑自然采光还是照明节能的重要手段 在可持续发展已经成 为当今世界的主题的时候 建筑中可再生能源的应用也开始受到广泛关注 利 用自然光照明 能够节约照明小号的电能和改善室内生态环境 对降低建筑能 耗和建设节约型城市具有非常重要的意义 2 2 1 22 1 2 采光术语采光术语 参考平面 reference surface 测量或规定照度的平面 照度 illuminance 表面上一点的照度是入射在包含该点面元上的光通 量除以该面元面积之商 室外照度 exterior illuminance 在填空漫射光照射下 室外无遮挡 水平面上的照度 室内照度 interior illuminance 在填空漫射光照射下 室内给定平 面上某一点的照度 采光系数 daylight factor 在室内参考平面上的一点 由直接或间 接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻 该天空半球在室内无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比 采光系数标准值 standard value of daylight factor 在规定的室外 天然光设计照度下 满足视觉功能要求时采光系数值 室外天然光设计照度 design illuminance of exterior daylight 室 内全部利用天然光时的室外天然光最低照度 室内天然光照度标准值 standard value of interior daylight illuminance 对应于规定的室外天然光设计照度值和相应的采光系数标准值 的参考平面上的照度值 光气候 daylight climate 由太阳直射光 天空漫射光和地面反射光 形成的天然光状况 年平均总照度 annual average total illuminance 按全年规定时间 统计的室外天然光总照度 光气候系数 daylight climate coefficient 根据光气候特点 按年 平均总照度值确定的分区系数 室外天然光临界照度 critical illuminance of exterior daylight 室内需要全部开启人工照明时室外天然光照度 采光均匀度 uniformity of daylighting 参考平面上的采光系数最低 值与平均值之比 不舒适眩光 discomfort glare 在视野中由于光亮度的分布不适宜 或在空间或时间上存在着极端的亮度对比 以致引起不舒适的视觉条件 不舒 适眩光特指由窗引起的不舒适眩光 窗地面积比 ratio of glazing to floor arer 窗洞口面积与地面面 积之比 对于侧窗采光 应为参考平面以上的窗洞口面积 采光有效进深 depth of daylighting zone 侧面采光时 可满足采光 3 要求的房间进深 导光管采光系统 tubular daylighting system 一种用来采集天然光 并经管道传输到室内 进行天然光照明采光系统 通常由集光器 导光管和漫 射器组成 导光管采光系统效率 efficiency of the tubular daylighting system 导光管采光系统的漫射器输出光通量与集光器输入光通量之比 采光利用系数 daylight utilization factor 被照面接受到的光通量 与天窗或集光器接受到来自天空的光通量之比 光热比 light to solar gain ratio 材料的可见光透射比与太阳能总 透射比的比值 透光折减系数 transmitting rebate factor 透射漫射光照度与漫射 光照度之比 2 1 32 1 3 采光质量采光质量 1 顶部采光时 采光等级的采光均匀度不宜小于 0 7 为保证采光均 匀度的要求 相邻两天窗中线间的距离不宜大于参考平面至天窗下沿高度的 1 5 倍 2 采光设计时 应采取下列减小窗的不舒适眩光的措施 1 作业区应减少或避免直射阳光 2 工作人员的视觉背景不宜为窗口 3 可采用室内外遮挡设施 4 窗结构的内表面或窗周围的内墙面 宜采用浅色饰面 3 办公 图书馆 学校等建筑的房间 其室内个表面的反射比宜符合 建 筑采光设计标准 GB50033 2013 中 5 0 4 的规定 4 采光设计时 应注意光的方向性 应避免对工作产生遮挡和不利的阴影 5 需补充人工照明的场所 照明光源宜选择接近天然光色温的光源 6 需识别颜色的场所 应采用不改变天然光光色的采光材料 7 博物馆建筑的天然采光设计 对光有特殊要求的场所 宜消除紫外辐射 限制天然光照度值和减少曝光时间 陈列室不应有直射阳光进入 8 当选用导光管采光系统进行采光设计时 采光系统应有合理的光分布 2 22 2 分析软件分析软件 本采光报告主要利用 ECOTECT 软件进行自然采光分析 模拟计算滨海新区 塘沽地区在室外天然光设计照度值 15000lux 时室内的采光系数值 4 ECOTECT 是由英国 Square One 公司开发的生态建筑设计软件 它 主要应用于方案设计阶段 具有速度快 直观 技术性强等优势 而且可以和 一系列精确分析软件相结合作进一步的分析 ECOTECT 提供了一系列的照明分析功能 包括自然光 人工光和自然光混 合照明 其中尤以自然光照明最为重要 自然采光 自然采光即以太阳作为光源为建筑进行照明 由于太阳在天空中的位置在 一天之中 一年之中分分秒秒都在时刻变化的 有时太阳可能也会被云遮挡住 以及一年中主体对于光照强度的感觉也是变化的 所以它并不适合作为一种稳 定可靠的建筑室内照明光源 另外 对于建筑自然采光来说 最不利的情况是 在全阴天时刻 此时没有直射光 仅能依靠天空漫射光进行照明 只要全阴天 时的室内空间满足照度要求 则其它时刻也均能满足 基于此 ECOTECT 仅考 虑全阴天时的自然采光情况 而不考虑直射光的影响 计算依据 ECOTECT 中最基本的自然光照明计算数据就是采光系数 其它参数都是在 其基础上计算出来的 计算采光系数的最佳方法就是建筑研究组织 Building Research Establishment 的分项研究 Split Flux 方法 它基于这样一种 假设 不考虑直射光 到达房间内任一点上的自然光包含三个独立的组成部分 天空光组分 Sky Component SC 通过窗户等构件直接从天空射入房间内 的部分 外部反射光组分 Externally Reflected Component ERC 由大地 树 其他建筑物反射的部分 反射光组分 Reflected Component IRC 前两部分在室内表面上的内部 反射 Ecotect 中使用的是 CIE 全阴天分布 Overcast Sky Distribution 计算 模型 可以通过当前分析网格或独立的传感点来计算自然光照明 ECOTECT 应用工程 加的夫威尔士千年中心 悉尼 Ansett 国内航班大楼 Denham 研究中心 悉尼化工大厦 上海张江集电港办公中心 清华科技园科技 大厦 LEED EB 评估 瑞辰国际天鸿集团办公楼 中国湿地博物馆 LEED NC 评估 中国国际贸易中心三期工程 LEED CS 认证 2 32 3 参数设置参数设置 材料的材质 颜色 表面状况决定光的吸收 反射与投射性能 对建筑采 光影响较大 模拟分析时需根据实际材料性能对参数进行选值 5 表 2 各物质表面光反射比 表面名称 反射 比 顶棚 0 60 0 90 墙面 0 30 0 80 地面 0 10 0 50 桌面 工作台面 设备表面 0 20 0 60 注 本表引自 建筑采光设计标准 GB50033 2001 的表 5 0 4 表 3 1 饰面材料的反射比 值 材料名称 石膏 0 91 大白粉刷 0 75 水泥砂浆抹面 0 32 白水泥 0 75 白色乳胶漆 0 84 白色和米黄色 0 7 调和漆 中黄色 0 57 红砖 0 33 灰砖 0 23 白色 0 8 黄绿色 0 62 粉色 0 65 天蓝色 0 55 瓷釉 面砖 黑色 0 08 白色 0 6 乳色间绿色 0 39 红色 0 32 大理石 黑色 0 08 土黄色 0 53 无釉陶土地砖 朱砂 0 19 白色 0 19 浅蓝色 0 42 浅咖啡色 0 31 绿色 0 25 马赛克地砖 深咖啡色 0 2 表 3 2 饰面材料的反射比 值 材料名称 铝板 白色抛光 0 83 0 87 6 白色镜面 0 89 0 93 金色 0 45 浅色彩色涂料 0 75 不锈钢板 0 72 浅色木地板 0 58 深色木地板 0 1 棕色木地板 0 15 混凝土面 0 2 白色 0 7 白色间灰黑色 0 52 白色间绿色 0 66 水磨石 黑灰色 0 1 浅黄色 0 36 中黄色 0 3 塑料贴面板 深棕色 0 12 黄白色 0 72 蓝白色 0 61 塑料墙纸 浅粉白色 0 65 沥青地面 0 1 铸铁 钢板地面 0 15 普通玻璃 0 08 金色 0 23 银色 0 3 宝石蓝 0 17 宝石绿 0 37 镀膜 玻璃 茶色 0 21 红色 0 25 彩色钢板 深咖啡色 0 2 注 本表引自 建筑采光设计标准 GB50033 2001 的附录 D 中表 D 0 5 玻璃品种及规格 可见光透 射比 太阳能总 透射比 遮阳系 数 SC 中部传热 系数 K 3 透明玻璃 0 830 8715 8 6 透明玻璃 0 770 820 935 7 透明玻 璃 12 透明玻璃 0 650 740 845 5 5 绿色吸热玻璃 0 770 640 765 7 6 蓝色吸热玻璃 0 540 620 725 7 5 茶色吸热玻璃 0 50 620 725 7 吸热玻 璃 5 灰色吸热玻璃 0 420 60 695 7 6 高透光反射玻璃 0 560 560 645 7 6 中等透光热反射玻璃 0 40 430 495 4 热反射 玻璃 6 低透光热反射玻璃 0 150 260 34 6 7 6 特低透光热反射玻璃 0 110 250 294 6 6 高透光单片 Low E 玻 璃 0 610 510 584 6 单片 Low E 6 中等透光单片 Low E 玻璃 0 550 440 513 5 6 透明 12 空气 6 透明 0 710 750 862 8 6 绿色吸热 12 空气 6 透明 0 660 470 542 8 6 灰色吸热 12 空气 6 透明 0 380 450 512 8 6 中等透光热反射 12 空气 6 透明 0 280 290 342 4 6 低透光热反射 12 空 气 6 透明 0 160 160 182 3 6 高透光 Low E 12 空 气 6 透明 0 720 470 621 9 6 中透光 Low E 12 空 气 6 透明 0 620 370 51 8 6 较低透光 Low E 12 空气 6 透明 0 480 280 381 8 6 低透光 Low E 12 空 气 6 透明 0 350 20 31 8 6 高透光 Low E 12 氩 气 6 透明 0 720 470 621 5 中空玻 璃 6 中透光 Low E 12 氩 气 6 透明 0 620 370 51 4 注 本表引自 全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 建筑 中表 6 3 1 本报告参考 建筑采光设计标准 GB50033 2001 的表 5 0 4 及附录 D 中表 D 0 5 和 全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 建筑 中表 6 3 1 对各种 不同材料构造的光学性能参数提供的参考知道值进行赋值计算分析 各围护结 构光学性能参数取值具体如表 5 所示 表 5 材料光学性能参数 构造部 位 材料 吸收系 数 反光系 数 可见光透射 比 备注 楼面地板 0 70 3 顶棚涂料 0 20 8 墙体涂料 0 20 8 窗户中空 6 12 6 0 62 窗户中空 Low E6 12 6 0 71 8 注 1 地面 顶棚 墙体饰面材料的反射系数依据委托方提供的资料并参考 建筑采光设计标准 GB50033 2001 附录 D 中表 5 0 4 进行设置 2 玻璃的可见光透射比依据委托方所提供的资料并参考 全国民用建筑工 程设计技术措施节能专篇 建筑 表 6 3 1 中相关参数进行设置 本报告中 根据 建筑采光设计标准 GB50033 2001 的相关规定 光气候 系数 K 值如表 6 所示 天津地区的采光系数标准值应乘以 类光气候区的系数 K 1 10 光气候区 K 值 0 850 911 11 2 室外天然光设计照度值 lx 1800016500150001350012000 其它模拟参数条件设置如下 1 气象数据为天津地区的统计数据库 2 选用 CIE 全阴天天空条件 天津地区属 类光气候区 室外天然光设计照 度值为 15000lux 4 民用建筑参考平面取距地面 0 75m 本模拟工作面高度 取值为 0 75m 3 3 模拟分析说明模拟分析说明 本项目中 6 幢 22 1F 25F 高层住宅楼 根据 建筑采光设计标准 GB T 50033 2001 的要求 居住建筑采光标准主要针对四种主要功能房间 起居室 厅 卧室 书房 厨房 以及四种辅助空间 卫生间 过厅 楼梯间 餐 厅 为了充分利用自然采光 在平面布置时 将需要自然采光的功能房间尽量 布置在临窗处 降低人工光照明能耗 也符合居住建筑对自然光的功能要求 3 13 1 模拟分析模拟分析 项目中 6 幢 22 1F 25F 高层住宅楼 分别为东 1 东 2 东 4 西 1 西 2 西 4 的第一层与其他层的平面布置不同 第二层及以上的平面布置相同 故只需要对 2 3 层进行模拟 3 23 2 东东 1 1 楼第二层自然采光分析楼第二层自然采光分析 1 1 分析模型分析模型 东 1 楼第二层进行采光分析 其平面图如图 1 所示 ECOTECT 模型如图 2 所示 9 图 1 东 1 楼第二层采光系数模拟结果 分析结果如表6所示 表 6 各房间采光系数值汇总表 房间名称房间面积采光系数实际值最小采光系数标准值结论 卫生间 2 3 311 51 0 合格 卧室 3 10 322 552 0 合格 客厅 4 19 812 292 0 合格 厨房 5 4 72 052 0 合格 厨房 6 4 72 122 0 合格 客厅 7 19 8113 772 0 合格 卧室 8 10 332 122 0 合格 卧室 9 10 332 422 0 合格 客厅 10 19 8113 772 0 合格 厨房 11 4 72 122 0 合格 厨房 12 4 72 052 0 合格 客厅 13 19 812 312 0 合格 卧室 14 10 322 572 0 合格 卫生间 15 3 311 51 0 合格 主要功能空间模拟面积171 36 主要功能空间采光达标面积171 36 达标率100 3 33 3 东东 2 2 第三层自然采光分析第三层自然采光分析 10 1 1 模拟结果 模拟结果 模拟结果如图 2 所示 当室外天然光设计照度大于等于 5000lux 时 所有的室内主要功能空间 起居室 卧室 书房 厨房在 750mm 高处的 工作面的采光系数值能满足 建筑采光设计标准 要求 图 2 东 2 楼第三层采光系数模拟结果 分析结果如表7所示 表7各房间采光系数值汇总表 房间名称房间面积采光系数实际值最小采光系数标准值结论 厨房 15 12 172 0合格 客厅 219 993 732 0合格 卧室 38 483 162 0合格 卫生间 43 311 731 0合格 卧室 510 323 432 0合格 卧室 610 321 82 0不合格 客厅 719 812 792 0合格 厨房 84 71 782 0不合格 厨房 94 71 822 0不合格 客厅 1019 812 792 0合格 卧室 1110 332 192 0合格 卧室 1210 332 212 0合格 客厅 1319 812 792 0合格 11 厨房 144 71 782 0不合格 厨房 154 71 752 0不合格 客厅 1619 812 792 0合格 卧室 1710 321 792 0不合格 卧室 1810 323 342 0合格 卧室 198 483 672 0合格 客厅 2019 993 752 0合格 厨房 215 12 172 0合格 主要功能空间模拟面积192 67 主要功能空间采光达标面积172 03 达标率89 3 3 43 4 东东 4 4 第二层自然采光分析第二层自然采光分析 图 3 东 4 楼第二层采光数模拟结果 分析结果如表8所示 表 8 各房间采光系数值汇总表 房间名称房间面积采光系数实际值最小采光标准值结论 厨房 15 181 782 0不合格 厨房 28 692 392 0合格 卫生间 34 354 141 0合格 厨房 411 382 62 0合格 客厅 522 852 052 0合格 卧室 61 951 362 0不合格 卧室 712 092 512 0合格 客厅 819 902 122 0合格 厨房 94 953 312 0合格 12 厨房 104 953 312 0合格 客厅 1119 902 122 0合格 卧室 1212 092 512 0合格 卧室 1310 951 372 0不合格 客厅 1424 782 122 0合格 卧室 1511 382 62 0合格 卫生间 164 354 131 0合格 卧室 178 852 392 0合格 厨房 188 392 472 0合格 厨房 195 361 72 0不合格 主要功能空间模拟面积 211 34 主要功能空间采光达标面积 178 9 达标率 84 7 3 53 5 西西1 1 第三层自然采光分析第三层自然采光分析 图 4 西 1 楼第三层采光系数模拟结果 分析结果如表9所示 表 9 各房间采光系数值汇总表 房间名称房间面积采光系数实际值最小采光标准值结论 厨房 15 181 412 0不合格 卧室 28 692 402 0合格 13 卫生间 34 354 151 0合格 卧室 411 382 72 0合格 客厅 522 852 12 0合格 卧室 610 951 382 0不合格 卧室 712 092 472 0合格 客厅 819 902 132 0合格 厨房 94 951 492 0不合格 厨房 104 951 492 0不合格 客厅 1119 903 342 0合格 卧室 1212 0093 342 0合格 卧室 1310 951 492 0不合格 客厅 1424 782 792 0合格 卧室 1511 382 72 0合格 卫生间 164 354 171 0合格 卧室 178 852 452 0合格 卧室 188 392 472 0合格 厨房 195 362 322 0合格 主要功能房间模拟面积211 34 主要功能房间采光面积179 54 达标率84 9 3 63 6 西西2 2 第二层自然采光分析第二层自然采光分析 图 5 西 2 楼第二层采光系数模拟结果 分析结果如表10所示 表 10 各房间采光系数值汇总表 14 房间名称房间面积采光系数实际值最小采光系数标准值结论 厨房 16 183 22 0合格 卧室 28 122 922 0合格 卫生间 34 354 181