建筑采光部分利用采光區域的分析

鄭 文 智

(海峽(福建)交通工程設計有限公司，福建 福州 350000)

建筑采光部分利用采光區域的分析

鄭 文 智

(海峽(福建)交通工程設計有限公司，福建 福州 350000)

介紹了部分利用天然采光區域與全部利用天然采光區域的概念，采用光環境模擬軟件，對模擬房間內的采光系數進行了計算分析，并研究了不同采光條件下窗地比與平均采光系數之間的關系，對今后設計階段的建筑采光節能評價有重要意義。

建筑，天然采光，采光區域，節能

2013年版的《建筑采光設計標準》提出部分利用天然光區域的概念，掌握部分利用天然光區域不僅有利于了解房間的采光分布情況，更有利于在計算采光節能時按區域的采光水平來劃分。

全部利用天然采光區域指在全部利用天然采光時數內能完全滿足天然采光要求的區域，對于北京地區而言，Ⅲ類光氣候區，室外設計照度值定為15 000 lx，以辦公建筑為例，規定采光系數標準值為3%，則室內設計照度值為450 lx，因此全部利用天然采光區域可以認為是在全部利用采光時數內，該區域的照度均能滿足室內設計照度值450 lx的要求。本文所指的部分利用天然采光區域，指在采光有效進深之外，延伸至房間深處，最小采光系數下降至0.1%的區域范圍，即最低照度僅為15 lx。當房間深處的最小采光系數D=0.1%時，認定該區域包含了房間深處采光系數極小的范圍，接近無采光的水平，這也是要界定最低采光系數為0.1%的區域的原因。本文討論的部分利用采光區域以CIE全陰天空為天空模型，利用Diva for Rhino作為計算工具，靜態分析室內的采光水平，根據采光水平確定部分利用采光區域。Diva for Rhino是由哈佛大學設計研究生院(Harvard University Graduate School of Design)開發的一款基于Radiance為計算核心、目前公認最為權威的光環境模擬軟件，目前已經更新到4.0版本。

1 方法

定量分析部分利用采光區的進深范圍是本文關心的問題。對此，我們可以將房間劃分為兩部分：全部利用天然采光區域(Front half)和部分利用天然采光區域(Back half)，見圖1。圖2表明近窗部分(Front half)的全部利用采光區域的平均采光系數D≥3%，而隨著與窗的距離增大，遠端處的采光系數會逐漸下降，而當遠端處(Back half)的采光系數D=0.1%時，這部分Back half即為部分利用采光區域。采光區域的界定是一種靜態采光的計算，基于全陰天空模型，將采光系數平均值作為唯一的采光評價指標，這一點與前述的DA450和采光節能潛力系數k研究是不同的，前文是以全年的時間比作為動態評價指標。

本文選用Diva for Rhino作為模擬工具之一，版本為Diva for Rhino 2.1。Diva for Rhino不僅可適用于全陰天空模型，而且其內嵌的Daysim接口能模擬Perez全氣象天空模型下動態采光水平，此外，眩光、太陽位置、太陽輻射情況等等都可以用本軟件分析。

本次模擬所選用的辦公室開間為3.6 m，層高3.0 m，窗臺高1.0 m，窗寬比和窗高比分別為0.7和0.5，則窗寬和窗高分別為2.52 m和1.5 m，各墻面反射比0.5，地面反射比0.2，頂棚反射比0.8，窗總透射比0.5，參考作業面取0.75 m，不考慮室外遮擋，見圖3，圖4。由 Rhino將模型建好，用Diva計算室內采光系數。

在確定室內平均采光系數之前，先用Diva確定房間進深在多大的情況下，房間的采光平均系數至少為3%。GB 50033-2013建筑采光設計標準在編制過程中，已經針對各類房間在不同開窗形式下的采光結果，驗證了側面采光條件下窗地比與平均采光系數之間的線性關系。

2 結果

隨著房間進深的加大，辦公室的平均采光系數和最小采光系數都會不斷的下降。經過計算發現，上述辦公空間的進深達到5.3 m時，房間的平均采光系數Dave=3.06%，即房間進深不大于5.3 m時，Dave≥3.0%，窗地面積比為1/5.05，見表1，而GB 50033-2013建筑采光設計標準規定，3%的平均采光系數對應的窗地面積比為1/5，因此，該計算結果與采光標準是相符的。此時，房間可以被認為是完全利用天然采光區域。

表1 辦公空間的計算結果

當進深超過5.3 m以后，則平均采光系數D就會下降到3%以下，隨著進深的加大，房間深處最小采光系數會逐漸接近0.1%。下面要確定進深超過5.3 m以后，最小采光系數Dmin=0.1%的區域面積。經過計算后發現，當進深再增加5.7 m時，即房間的總進深達到11 m時，房間的最小采光系數約為0.1%，此時，房間的總面積為39.6 m2，部分利用采光區域的面積約為20.52 m2，全部利用采光區和部分利用采光區的信息統計結果見表2。

表2 全部利用采光區域和部分利用采光區域信息比較

3 結語

當進深再增加5.7 m時，增加部分區域的最小采光系數約為0.1%。從表2可知，對于類似上述尺寸的房間，如果房間的進深為11 m，此時房間剛好由全部利用采光區域和部分利用采光區域兩部分組成。若進深超過11 m，則超過11 m之后的區域最小采光系數會低于0.1%。圖5描述了本次模擬房間的區域劃分情況。

本文的部分利用采光區域僅僅是對部分利用采光區域的界定作出初步的嘗試，意在能對日后的相關工作具有積極作用。部分利用采光區域的界定，有助于進一步完善室內采光節能的定量評價，這對于今后設計階段的建筑采光節能評價具有重要的意義。

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On analysis of partial utility of light areas of buildings lighting parts

ZHENG Wen-zhi

(Haixia (Fujian) Transportation Engineering Design Co., Ltd, Fuzhou 350000, China)

Introduces the concepts for the partial and full utilities of of natural lighting areas, adopts the light environment simulation software to calculate and analyze the lighting coefficient of the simulated rooms, researches the relationship between the glazing floor ratio and average lighting coefficient with different lighting conditions, so it is meaningful for the construction lighting energy-saving evaluation at the design stage.

building, natural lighting, lighting area, energy-saving

1009-6825(2014)31-0045-02

2014-08-28

鄭文智(1985- )，男，助理工程師

TU113

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