采光窗反光板在建筑自然采光中的应用与效果模拟

采光窗反光板在建筑自然采光中的应用与效果模拟 1建筑自然采光的重要性 人的肌体最能适应的是天然光 再完美的人工光源也无法替代天然光 在建筑中充分利用自然光照明 可以节省大量人工照明带来的电能消耗 来自天空的漫射光线 其光热比是最高的 每一单位的直射太阳光虽然比来自天空的漫射光带来的热量高 但它仍然比任何一种白色的电气光源更为优良 因此 用自然光代替电气照明 有利于减少建筑物的制冷能耗 2当前我国的建筑设计缺乏利用自然光的意识 当前我国的建筑设计市场非常繁荣 但是 在新增建筑中有专门针对建筑物室内光环境进行自然采光设计的却是微乎其微 建筑上的窗户更多的只是作为一个简单的采光口和立面造型元素 至于是否能够满足建筑内的作业要求 光环境是否舒适等具体问题考虑的较少 这带来的直接后果就是使用者在不舒适甚至不健康的光环境下工作 或者因为室内照度不够 眩光严重等问题而大量采用人工照明导致过多的能源消耗 为此 有必要在建筑设计的整个过程从概念设计 方案设计 初步设计直至施工图设计建立起专门的光环境设计意识 有必要更多的关注自然采光的设计方法 尤其是对于建筑师来说容易掌握和实施的自然采光设计方法 3反光板系统的设计 在建筑设计过程中有意识的结合建筑立面造型和室内空间布局 在窗户上设置反光板是建筑自然采光行之有效的设计手段之一 反光板的外观形态与材料构成反光板的作用原理案例模拟结论分析 反光板的外观形态与材料构成 根据窗户形式的不同 反光板在窗户上的位置也有所不同 分别是 1 将整个窗户一分为二 形成上方的采光高侧窗和下方的观景窗 2 在高侧窗的下方 1 2 反光板的外观形态与材料构成 材质主要是木材 金属 钢筋混凝土 塑料 织物 玻璃以及声学天花板材料等 反光板的作用原理 夏天高度角较高的光线可以被室外反光板直接阻挡 对下部观景窗起到遮阳作用 减少了室内热增益 避免了潜在的直接眩光 同时 室外反光板将经过热衰减的光线通过采光高侧窗反射入室内天花板 提高室内深处照度值 冬天高度角较低的光线可以进入室内以增加室内所需热量 进入室内的光线通过反光板将光线反射到天花板上提高远窗处的照度值 室内反光板阻挡了向下的直射光而避免了来自采光高侧窗潜在的直接眩光 反光板最主要的作用是降低近窗处的照度值 提高远窗处的照度值 从而改善整个室内空间照度均匀性 进而实现舒适柔和的光环境 案例模拟 模拟的房间尺寸 长x宽x高 为4 2mx3 1mx2 8m 内外反光板深度分别为400mm和600mm 模拟的室内水平工作面高度为600mm 对该房间未设置反光板 a 以及设置有内外反光板 b 内反光板 c 和外反光板 d 的四种情况进行模拟 并在其中一个窗户的正中间位置沿房间进深方向绘制出600mm高度上水平工作面的采光系数曲线图 a 无反光板平均采光系数3 63 b 内外反光板平均采光系数2 5 d 外反光板平均采光系数2 85 c 内反光板平均采光系数3 29 沿房间纵向的水平工作面采光系数分布曲线图 a无反光板 b内外反光板 c内反光板 d外反光板 结论分析 结果 1 建筑内部的平均采光系数从大到小依次是未设反光板 设内反光板 设外反光板和内外反光板都设 只要设置了外反光板 房间近窗处采光系数值都明显降低 均匀度都得到提高 设置内反光板的平均采光系数低于未设反光板的 内外都设的低于设置外反光板的 所有情况下 房间最远端的采光系数都在 以上 能够满足一般工作需求 结论分析 原因 外反光板因素 此案例中房间窗户和反光板的位置属于前文提到的第一种情况 即反光板处于采光高侧窗和观景窗之间 此时室外反光板对观景窗起到了遮挡作用 减少了漫射光的进入 因此 设置了室外反光板的房间其近窗处的采光量都会有大幅度的下降 同时远窗处的采光量也会有所减少 内反光板因素 光线落到反光板表面时 必然有一定程度的漫反射存在 无明确方向性的漫反射光中有一部分通过采光高侧窗到了室外 这就减少了室内的采光量 因此 设置了室内反光板的房间其采光量都会有所减少 结论分析 注意 以上模拟获得的结论只适用于本案例 诸如反光板倾斜程度 深度 表面材料反射系数 反光板在窗户高度方向上的位置以及窗户朝向等因素的变化都可能改变以上的结论 针对这个特点 建筑师在自然采光设计中对反光板的利用必须结合所在地区的气候 建筑朝向以及反光板材质与构造等具体条件 在每个设计方案中对反光板的作用效果进行模拟 获得反馈数据 进而据此对建筑方案进行调整 几个细节问题 1 反光板位于观景窗和采光高侧窗之间时 上部采光窗的玻璃可见光透过率要高以便使更多光线进入室内被反射到天花板 照亮房间后部 下部观景窗的可见光透过率要低 降低近窗处照度 并减少观景窗潜在的直接眩光 2 反光板的上表面要采用浅色饰面以提高反射率 表面光滑程度要适当 以避免晴天由于光滑程度过高导致天花板上产生过亮的光斑 3 室外反光板要注意做出一