第二篇建筑光学 第二章天然采光
第二篇 建筑光学 第二章 天然采光
利用天然光来为室内创造一个良好的光环境的过程 称为天然采光。 ·人类在长期的进化过程中，已习惯于天然光
利用天然光来为室内创造一个良好的光环境的过程 称为天然采光。 • 人类在长期的进化过程中，已习惯于天然光
·太阳直射光 天然光的组成： ·天空漫射光 ·地面反射光 明亮的天空 天空漫射光 直射阳光 白色建筑 或者 反射光线 反射光线 反光玻璃 尘图2-1到达建筑窗口的天然光组成 3
3 • 太阳直射光 • 天空漫射光 • 地面反射光 天然光的组成：
2.1光气候与采光系数 2.1.1光气候 ·定义：由太阳直射光、天空漫射光和地面反射光所形成的天然光 的状况 ·影响因素：太阳高度角、云量、云状、大气透明度等 全阴天只有天空漫射光 采光计算时，除地表面被白雪或白沙覆盖的情况外，一般不考虑 地面反射光的影响 4
4 2.1 光气候与采光系数 • 定义：由太阳直射光、天空漫射光和地面反射光所形成的天然光 的状况 • 影响因素：太阳高度角、云量、云状、大气透明度等 • 全阴天只有天空漫射光 • 采光计算时，除地表面被白雪或白沙覆盖的情况外，一般不考虑 地面反射光的影响 2.1.1 光气候
2.1光气候与采光系数 2.1.1光气候 >晴天时的光气候分析 。 地面照度值随太阳的升高而增大 漫射光在太阳高度角较小（日出日落前后）变化快，太阳高度角 较大时变化小 直射光照度在总照度中所占比例随太阳高度角的增加而较快变大 10 总照度 8 直射光照度 6 4 2 扩散光照度 0 050006000700080009001000110012001300140015001600170018001900 一天里的时间T.(h) 5 晴天室外照度变化情况
5 2.1 光气候与采光系数 晴天时的光气候分析 2.1.1 光气候 • 地面照度值随太阳的升高而增大 • 漫射光在太阳高度角较小（日出日落前后）变化快，太阳高度角 较大时变化小 • 直射光照度在总照度中所占比例随太阳高度角的增加而较快变大
2.1光气候与采光系数 2.1.1光气候 1009089106306055 >晴天时的光气候分析 05 0 65 07 ·晴天天空亮度分布影响因素 一大气透明度 一太阳位置 天空亮度分布一无云天 一计算点位置 最亮处在太阳附近；离太阳愈远，亮度愈低 由于太阳在天空中的位置随时间而改变，因此天空亮度分布也 是变化不定的 建筑朝向对采光影响很大 立体角投影定律：室内某点的照度取决于从这点通过窗口所看 到的那一块天空的亮度
2.1 光气候与采光系数 • 晴天天空亮度分布影响因素 – 大气透明度 – 太阳位置 – 计算点位置 • 最亮处在太阳附近；离太阳愈远，亮度愈低 • 由于太阳在天空中的位置随时间而改变，因此天空亮度分布也 是变化不定的 晴天时的光气候分析 2.1.1 光气候 建筑朝向对采光影响很大 天空亮度分布-无云天 立体角投影定律：室内某点的照度取决于从这点通过窗口所看 到的那一块天空的亮度
2.1光气候与采光系数 2.1.1光气候 >全云天时的光气候分析 06 。 全云天天空亮度分布影响因素 一太阳高度角：中午比早晚的照度高 天空亮度分布一全云天 云状：低云云层厚，位置靠近地面，主要由水蒸气组成，遮挡和吸收 大量光线，天空亮度降低，地面照度也很小；高云是由冰晶组成，反 光能力强，此时天空亮度达到最大，地面照度也高 一地面反射能力：地面反射能力大，天空亮度增加，地面上的漫射光照 度提高 -大气透明度：大气透明度降低，室外照度降低 7
7 2.1 光气候与采光系数 • 全云天天空亮度分布影响因素 – 太阳高度角：中午比早晚的照度高 – 云状：低云云层厚，位置靠近地面，主要由水蒸气组成，遮挡和吸收 大量光线，天空亮度降低，地面照度也很小；高云是由冰晶组成，反 光能力强，此时天空亮度达到最大，地面照度也高 – 地面反射能力：地面反射能力大，天空亮度增加，地面上的漫射光照 度提高 – 大气透明度：大气透明度降低，室外照度降低 2.1.1 光气候 全云天时的光气候分析 天空亮度分布-全云天
>全云天时的光气候分析 ,全云天天空的亮度分布相对稳定，基本不受太阳位置 的影响 天空亮度L 1+2sin0 Moon-Spencer Formula 3 L仰角为0方向的天空亮度；L,-天顶亮度 口全云天室外的照度同样相对稳定，可以作为建筑采光 设计的依据 地面照度Ew(lx)=L42(asb)=π·L42(cd/m) E.0w)-7号L4edm) 全云天为各种光气候条件下的最低光照环境。以全云 天作为设计依据，可以保证室内的照度在任何条件下 均可满足要求
全云天时的光气候分析 地面照度 Lθ -仰角为θ方向的天空亮度；Lz -天顶亮度 天空亮度
2.1光气候与采光系数 2.1.1光气候 >我国光气候的特点 ·各地室外照度分布差异很大 。 影响室外地面照度的因素 √太阳高度角 √云状：南方以低云为主，向北逐渐以中、高 云为主 √云量：自北向南逐渐增多 √日照率：自北、西北往东逐渐减少，四川盆 地最低 ·北方以太阳直射光为主 。 南方天空以天空扩散光照度最大 9
9 我国光气候的特点 • 各地室外照度分布差异很大 • 影响室外地面照度的因素 太阳高度角 云状：南方以低云为主，向北逐渐以中、高 云为主 云量：自北向南逐渐增多 日照率：自北、西北往东逐渐减少，四川盆 地最低 • 北方以太阳直射光为主 • 南方天空以天空扩散光照度最大 2.1 光气候与采光系数 2.1.1 光气候
2.1光气候与采光系数 2.1.1光气候 >我国光气候的特点 我国地域辽阔，影响 地面照度的因素差异 很大，为了反映各地 日照的差异，绘制了 全国年平均总照度分 布图：全国平均总照 度最低值在四川盆地， 这是因为这个地区日 照率低、云量多、且 四闭盆地：年平均照度最低 多属低云所致。 当 图2.2-3全国年平均总照度分布图(kx) 10
10 2.1.1 光气候 四川盆地：年平均照度最低 2.1 光气候与采光系数 我国地域辽阔，影响 地面照度的因素差异 很大，为了反映各地 日照的差异，绘制了 全国年平均总照度分 布图：全国平均总照 度最低值在四川盆地， 这是因为这个地区日 照率低、云量多、且 多属低云所致。 我国光气候的特点