光环境测量实验报告.doc

测量墙体突出外遮阳对室内自然采光的影响
实 验 报 告

课程名称： 建筑环境与能源应用工程测试技术
学 院： 土木工程学院
指导老师： 赵丽
班 级： 建环1301
时 间： 2015 9.25-10.10
小 组 成 员

组 长：胡耀文 13403210117
组 员：胡晨曦 13403210147
黄立平 13403210131
黎志豪 13403210138
王清峰 13403210102

测量墙体突出外遮阳对室内自然采光的影响实验
一、 实验目的
1、 了解照度计的工作原理，学会照度计的使用方法
2、 掌握不同大小、形状空间的光环境测量测点的选择方法。
3、 掌握室内自然采光的评价方法。
4、 通过对有不同形式墙体外遮阳教室在不同条件下的照度的测量，对教室内自然采光的现状及可能存在的不足提出改进意见。

二、实验原理
1、 天然采光，就是将适当的昼光引进室内照明，天然采光虽然受到日照时间、纬度气候、地形等因素限制，却是最经济的采光方法.因此在建筑工程设计上十分重视采光.学校教室的设计更重视采光系数，要求窗的总透光而积要与地板的而积保持适当的比值，即四分之一至六分之一。
2、 照度指照射在单位面积上的光通量。，其符号用Ｅ表示，若照射到表面上一点面元的光通量为dφ，该面元的面积为dA，则Ｅ=dφ/dA，照度的单位是勒克斯，符号为lx。
3、 采光系数是指室内某一点直接或间接接受自然光所形成的照度(En)与同一时间不受遮挡在室外水平而上产生的照度(Ew)之比，以百分数表示C=（En/Ew ）100%
4、 照度的均匀性是指在工作面上的最低照度与平均照度之比，即Dv=EminEv.
5、 照度的测量:将测量区域分成大小相等的方格(或接近方形)，测量每格中心的照度Ei。
6、 室内测点布置应满足下列要求:1）测量室内照度时，应取据地面0.8m高的水平面作为假定工作面，也可根据实际情况选择其它工作面。2）测点位置应根据采光口的布置选取，对于侧面采光，测点位于建筑物典型剖面和工作面相交的位置，应选二个以上的典型横剖面。

三、实验装置
实验采用照度计对室内自然采光照度进行测量，装置分为两部分，一部分为照度传感器，一部分为处理显示装置，将照度计测量端放置在被测面上，显示端即可显示当前该被测面的照度情况。
四、实验内容
本实验利用照度计分别测量在不同天气情况下，同一朝向、同楼层的教室中，有突出墙体作为遮阳的教室和无突出墙体遮阳教室内自然采光的照度分部情况，比较两者的相同与不同之处，分析突出式外遮阳对室内自然采光照度的影响，为建筑外遮阳设计提供一定依据。

五、实验步骤
1、 实验前准备，包括准备仪器、确定测量教室、确定测量点的数目和位置、绘制教室平面图、检查实验仪器等。
2、 分别选择晴天（接近CIE标准全晴天）、阴天（接近CIE标准全阴天）对教室进行照度测量。
3、 检查仪器，在室外开阔地带，使用照度计进行室外照度的采集。
4、 测量室内照度前，将采光测量基本情况填入表一。（表一附后）
5、 对教室内确定的测点在工作面上的照度进行测量，将测量数据填入表二。（表二附后）
6、 再次测量室外照度，观察是否有明显变化。
7、 通过测量得到的照度，计算教室采光系数与照度均匀度。
8、 对两种墙体情况的采光结果进行评价，得出结论。

六、 测量前期准备
株洲市相关气象资料：株洲市属中亚热带季风湿润气候区，具有四季分明、气候温和、境内历年平均气温17.2℃，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-11.3℃。无霜期286天以上，年日照时数1677.1h。
小组经过讨论，选取了公共楼205（G205）、公共楼209（G209）、公共楼401（G401）、冶金楼A栋404（Y404）进行实验，并测量了教室大小，绘制了示意图，如图1所示，选取的测点同样标记在图1中。各教室墙体突出情况分别为：公共楼205突出1.55m、公共楼209突出0.9m、公共楼401突出0.9m、冶金楼A栋404无突出。选择的工作面高度分别为：公共楼由于是阶梯教室，按照桌面选取了距最低平面0.75m、0.86m、0.98m、1.00m、1.13m的平面作为工作面，冶金楼根据桌面高度选择0.8m高的平面作为工作面。
图1、教室平面图及测点相对位置
七、 数据分析
实验获得的原始数据在附一处，实验结束后，我们小组结合了一些前人的研究文献对实验数据进行了分析，由于前期试验设计分组考虑不到位，测量时间过长，在测量第一组数据过程中室外照度发生了明显变化，我们决定再数据分析中予以舍去。
1、 照度的纵深分布
（1）、G205与G209
将测量的后三个时间段绘制为图2，G209的照度纵深分布值均高于G205的照度纵深分布值，最大差值在1000~1600lx，出现在最靠近窗户的测点。由下图可以看出，墙体外突出主要对靠近窗户的四个测点产生较大的照度削减作用，对远离窗户的测点影响不大，说明外突出式墙体能够降低靠近窗户工作面上的照度，提高教室整体自然采光的均匀性，出挑越多削减照度越多，但其不能提高窗户远端工作面的照度。
（2）G401与Y404
由于测点的分布有所不同，测点间的相对位置有差别，不能很好的反映同时间同样相对位置的照度分布，我们最终决定不对G401与Y404纵深照度进行分析。
2、照度的前后分布
（1）G205与G209
三个时段的前后照度数据得图3，G205与G209从前到后总体都有减小，同时，外墙突出较短的G209前后照度基本上都大于外墙突出较长的G205的照度，说明外突出墙体对教室整体采光都存在一定削减作用。
（2）教室正中前后照度分布
将13:00、15:00教室正中部测点数据制成图4、图5，由图4、图5可得，照度值Y404>G401>G209>G205，可以发现，同样是四楼，没有外突出墙体的Y404照度高于G401，说明没有外突出墙体的教室整体照度高于有突出墙体的教室。
3、教室纵深照度与外遮阳长度关系
我们根据G205与G209的纵深照度绘制了如下图6、图7，由图可以发现，对于公共楼205与公共楼209两教室的横向照度对比，两时间段两教室横向的照度成明显的线性分布，其比值接近1.6，而两教室外遮阳的长度比也为1.6，我们猜测室内自然采光照度与外突出式墙体的长度在一定范围内可能存在线性关系。
图6-

图7-

八、 结论
综合上述实验数据分析，我们的出了如下结论：
（1）形如公共楼南面的外突出墙体部分背称为综合性遮阳构件，结合教室内的窗帘为教室提供遮阳功能，其中，突出式的墙体能阻挡大部分的阳光。降低窗旁工作面的照度，对远离窗户地方的照度影响不大，从而提高了教室的采光均匀度。
（2）没有外突出墙体的教室整体照度高于有突出墙体的教室，墙体外伸距离越大，教室内整体照度越低，且室内照度分布和墙体外伸距离在一定范围内可能存在正比例关系。
总的来说，南向突出式墙体的设置利大于弊，合理的外伸距离能保证晴天室内无阳光直射且能够整体满足学生学习对照度的要求，减少为遮阳拉紧窗帘而室内补充人工照明的次数，有效的降低了照明上的能源浪费。同时还可以在外墙加装一些反光板，将直射光线反射至远离窗户的地方，从而提高教室内侧的自然采光，同时也提高了教室整体的采光均匀度。

九、 组员心得
胡耀文：本次实验总体进行顺利，组员们都放弃了自己的休息时间加入到了实验方案的指定，数据测量以及后期的数据处理中来。实验中大家都收获颇多，但实验中也存在着一些问题，例如前期测点位置的确定没有考虑清楚，导致一些数据对比缺乏说服力最终决定舍去。无论如何，这都是一次我们完全自主完成的实验，过程中的酸甜苦辣经历了就是最好的。
胡晨曦：我们从实验设计，人员组织，实际操作都进行的很顺利。说明我们组对课本知识掌握很好，大家也很团结。通过这次实验我们也总结，以后在实验选择上我们要先做一下实验的预演，来决定这个实验的方案能不能施行，我们以后会注意这些问题，让我们的实验更有意义，更好的体现出实验的意义和收获。
黎志豪：这次实验我们这组人员都尽了最大的努力，也取得了一定的收获，首先，我们体验了其中的辛苦，更锻炼了自己的动手能力，再次关于我们所做的关于有无外墙体对室内采光的影响实验，和外部天气有很比较大的影响，但是通过这次实验，自己也了解到了室内的照度有时候不一定能满足我们的要求，而且不同位置的照度差异比较明显，总的来说，我们要最大程度的利用自然光照，使之朝对我们最有利的方向发展。
黄立平：历经两个星期的努力，我们的实验终于完成了。收获很多，首先，我们这次实验中最大的挑战就是天气，实验那天天气的变化对我们实验产生了一些影响，但我们也没有因此而放弃实验而是不断调整方案，坚持做完了实验。不仅如此，我还在这次实验中学会了团结，充分了对光环境的了解，认知了一些测量的基本技巧。
王清峰：对于此次实验总体来说，由于影响因素角度，最终的结果有些偏离我们之前的设想，不过重要的是过程，这次测量实验，忽略次要因素，体现主要影响因素，了解对于事物的理性分析，使我们追求的关键。

附一：侧点原始数据

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