住宅自然采光分析精选

2 2 3眩光控制眩光是由于视野中亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察西部或目标的能力的视觉现象。通常根据不同的原因分为直接眩光、反射眩光、不舒适眩光和失能眩光等。图26室内布置与眩光影响建筑自然采光的因素包括：朝向、窗口、室内材料的反射率、吊顶等。不同的采光口朝向对于建筑自然采光的效果有着决定性的影响，对于北侧外墙就无需遮阳设施而只需要考虑必要的导光手段，而对于其它竖向表面则要在采光的同时注意夏季遮阳和冬季采暖的需要，以降低建筑整体的能源消耗。向外倾斜的窗台可以在一定程度上反射太阳直射光线，从而降低了窗口处产生眩光的可能性；同时这种构造方式可以引入更多的地面反射光。34天窗与朝向顶部采光与侧面采光相比，具有以下几个特点：1)全阴天情况下光源整体亮度由于来自天顶，因此亮度高于侧面采光2)在晴朗的天气情况下亮度更加稳定，且单位面积能得到比侧面采光更多的光线，相同尺寸屋顶采光口可提供的照度水平是侧面采光的约3倍3)较之侧面采光系统而言不易引起眩光。4)屋顶采光相对于侧面采光而言，照度梯度更加均匀。因此，顶部采光是一种理想的自然采光来源。就竖向天窗而言，东西向的天窗分别接收早晨和下午的光线，北向天窗接收主要为昼光，因此较其它朝向而言，其所得的光线最少，但较恒定。南侧天窗可以得到最多的光线。因此竖向天窗在太阳高度角较低的情况下，可以得到更多的光线；同时也可以避免水平天窗可能带来的太阳直射产生眩光的问题。相对于窄采光井而言，下部扩大的采光构造可以产生更加均匀的照度梯度， 同时当采光顶棚相对较高时，光的分布也更加均匀。通过竖向天窗适当的挑檐和在水平天窗外部加挡板可以减少由于天窗开启造成的得热问题。亦可以通过较深的光井，或者在室外采用挑檐、百叶或者隔栅控制直射光线的进入。421南向当建筑朝向为南时，冬季太阳光可以为室内带来热量，有利于冬季采暖减少能源消耗。但是也需要考虑某些功能下对控制太阳直射光造成眩光的要求，最简单的办法是采用半透明的窗帘将太阳直射光转化为均匀的漫反射光。通过对无外遮阳情况下建筑内部采光情况的分析，可以看到建筑自然采光口处需要采用必要的遮阳措施，一方面减少太阳直射光线造成的眩光和过热， 同时尽量在冬季利用自然光线及有利的热效应。类型D将遮阳板下移，遮阳板上方形成600mm高的侧窗，遮阳板下部窗高1000mm，窗台高度保持在1200mm 不变，满足对外视线联系的要求。遮阳板不仅为下部窗口提供夏季遮阳，同时上侧形成反射面，通过建筑顶棚的构造配合，夏季将太阳光线反射出建筑外部， 减少光线热量的吸收，而在冬季通过天窗将光线反射到室内顶棚，有利于提高室内的照度均匀度。在使用这种改进的遮阳设施之后，由于在阴天情况下天空漫射光来自各个方向，因此在该天气模式下室内的整体照度水平基本没有变化， 地面的整体照度水平有所提高，墙面照度水平亦略有增加，顶棚表面照度水平略降。而在夏季虽然主要考虑将太阳直射光线反射出建筑，从而减少对太阳辐射的吸收，但是建筑内部的表面照度由于遮阳板表面反射的作用仍有一定的提高，与此同时形成了有效的夏季遮阳效果。冬季晴天模式下由于遮阳板上表面的反射作用使得更多的光线通过顶棚反射到建筑内部，整体照度均匀度得到进一步改善，室内最小照度水平也从类型C的15001x增加到25001x。422北向建筑北墙由于接收不到太阳直射光线，而以环境漫射光线为主，较其他朝向光源更加稳定而且热效应小，因此建筑北面是自然采光的理想方向，但是需要考虑大面积采光口的开设对建筑冬季能耗产生的影响。c通过在北侧外墙增加一个反射板，用于采集太阳直射光线，通过反射到建筑内部以改善室内的照度水平和均匀度。在最不利的冬季阴天的条件下，由于反射板主要利用太阳直射光线，对漫反射光线的作用不大，从照度分析图上可以看出室内的照度分布基本上没有变化。在夏季晴天，反射板将太阳光线反射出建筑外部，以降低建筑对太阳辐射的热量吸收，因此可看出此时的室内的照度分布基本上也与类型B类似。而在冬季晴天模式下，可以发现室内水平地面各点的平均照度提高了约3001x，顶棚平均提高了2001x，垂直墙面的最低照度从类型B的约3001x增加到约4001x。反射板在冬季可以显著提高室内的整体照度水平，但是在阴天以及夏季太阳高度角较高的情况下作用基本不发挥作用。类型D (图45)在类型C的基础上采用了L型的反射板。在冬季阴天的情况下，L型反射板对漫射光不起作用，建筑内部的照度分布基本与类型C相同。在夏季晴朗的天气情况下，由于L型反射板的水平反射面倾角较小，因此大部分太阳直射光线通过反射板直接反射到建筑外部，以防止过多的太阳辐射引入室内造成过热，少部分光线通过倾斜水平反射面反射到建筑的顶棚，再通过顶棚反射到建筑内部。建筑内表面各点的整体照度平均提高了1001x。而在冬季， L型反射板较类型C而言，可以将太阳直射光线反射到室内的天花板，从而有利于将光线引入到建筑内部。建筑内部各点的整体照度平均提高了1001x，整体照度更加均匀。因此，类型D与类型C相比，在晴朗的天气下可以进一步提高室内的照度水平和照度均匀度。东西向52退台退台式的建筑空间组合可以为建筑采光提供一个侧面和一个屋顶可控采光面，上层建筑的后退为下层建筑空问留出了屋顶作为采光控制面的可能性。由于已经具有一个侧面采光面，因此两种采光措捕的结合可以从很大程度上克服单一模式的局限，形成一个更加完善的自然采光策略。 53竖向光井因此对于大空间来说，当侧向自然采光无法满足需求时。应考虑从屋顶引入自然采光，基本的原则是通过划整为零，将大面积的空间通过多种采光手段的不同特点，划分为相对较小的采光控制区域，对多层大型建筑空问仍可以通过采光竖井，一般贯穿多层，将自然光从屋顶向下方引入。在一些情况下采光竖井也同时作为建筑的支撑结构。从而达到提升整体采光均匀度和尽量满足基本的照度水平，为必要的电气照明提供补充。61动态自然采光技术动态自然采光技术针对这些问题，主要在以下几个方面对自然光源加以利用和控制1)在太阳高度角较低的冬季，引导自然光到建筑内部。2)在太阳高度角较高的夏季，形成遮挡，控制自然光的入射。3)在对自然采光进行控制的同时并不阻断建筑室内与外部的视觉联系。611传统门窗遮阳系统一般的百叶窗在遮蔽了一部分太阳热辐射的同时也阻挡了大部分的光辐射和视线，虽然可以通过在百叶窗上打孔提高与外界的视觉联系，但是这种手法又会削弱其对于太阳直射光线的遮挡，造成与外界的可视性较差，有益的自然漫射光使用率低的问题(图62)。在此基础上发展出的早期偏转系统虽然与以前相比增加了与外界的可视性，提高了整体的透光率，但是由于太阳直射光线需要经过多次才能从系统中反射出去，在这个过程中就增加了百叶系统对太阳能量的吸收，不利于夏季对围护系统表面升温的控制。因此随着百叶偏转系统的进一步发展，如何通过改进的百叶窗前端形态使太阳直射光线经过一次就可以反射到系统外部，以大大减少了太阳光线在多次反射过程中百叶对其中的热量吸收，从而在夏季可以形成更加有效的遮阳效果成为动态自然采光系统的研究的主要方向。612动态自然采光系统的构成根据人的视线要求，在偏转系统的上部一般百叶内端倾斜角较小，有利于将外部自然光线以一个较为水平的角度尽可能的引入室内，而随着靠近人的视线和工作面高度区域，百叶内端的倾斜角较大，可以将光线以一个较为垂直的角度引向顶棚而不是人的直接视线范围造成反射眩光。可以在传统百叶的基础上利用倾斜角不同的锯齿状的表面，从而使水平的百叶窗产生类似封闭的遮光帘的效果。其内侧是涂有白色的表面无光泽的高反射系数涂层，可以在不产生眩光的同时提供漫反射，外侧是锯齿状的微型反射系统。在太阳高度角较高的情况下锯齿状的表面可以达到类似普通百叶窗较高反射效果水平，同时本身保持水平的百叶窗可以保证较高的透明系数允许漫射光的入射和与室外的视赏联系，在夏季百叶处于水平位置时效果尤其明显。冬季光线入射角较小时，光线可能直接穿透百叶窗进入建筑内部，此时需根据情况进行百叶整体偏转角度的调节。从整体上说，该系统在夏季控制太阳直射光线效率较高，可以有效的降低建筑围护系统的