第3讲建筑光学.pptx

光的性质：光的性质：l可见光：可见光：波长在波长在 380 760nm 之间的电磁波辐射。之间的电磁波辐射。l不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。l多色光：多色光：一般光源发出的光往往是由不同波长的电一般光源发出的光往往是由不同波长的电磁波组成，这样的光，称为多色光。磁波组成，这样的光，称为多色光。l单色光：单色光：波长单一的光，称为单色光。波长单一的光，称为单色光。第第1节节 基本光度单位及应用基本光度单位及应用一、一、光通量光通量l光通量光通量：是按照国际约定的人眼视觉特：是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射能通量（辐射功率）。用性评价的辐射能通量（辐射功率）。用 表示，单位：光瓦，流明（表示，单位：光瓦，流明（）。）。l光谱光效应函数光谱光效应函数 V ：描述人眼对不同波长单色光的描述人眼对不同波长单色光的视亮度感受性的差异。如图视亮度感受性的差异。如图13-1。l明视觉光谱光效应函数明视觉光谱光效应函数：将：将 黄绿光黄绿光=555=555nmnm的感觉量定为的感觉量定为1 1，其余波长光的感觉量都小，其余波长光的感觉量都小于于1 1，如图中的实线；，如图中的实线；暗视觉光谱光效应函数暗视觉光谱光效应函数：以：以 的蓝绿光的蓝绿光=510=510nmnm的感觉量定的感觉量定为为1 1，如图中虚线。，如图中虚线。l光通量的计算公式：光通量的计算公式：若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：波长为波长为 的辐射通量的辐射通量l单位换算：单位换算：1光瓦等于辐射通量为光瓦等于辐射通量为1W，波长波长 的黄的黄绿光所产生的光感觉量。绿光所产生的光感觉量。光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（）。）。1光瓦二、二、发光强度：发光强度：l发光强度发光强度：指光源所发出的光通量在空：指光源所发出的光通量在空间的分布密度。间的分布密度。l不同光源发出的光通量在空间的分布往不同光源发出的光通量在空间的分布往往不同。往不同。l公式计算：当点光源在某一方向上的无公式计算：当点光源在某一方向上的无限小立体角限小立体角 内发出的光通量为内发出的光通量为 时，则该方向上的发光强度为时，则该方向上的发光强度为 l发光强度的单位：发光强度的单位：坎德拉坎德拉（CandelaCandela），），符号符号 。立体角的单位：立体角的单位：球面度球面度，符号，符号 。如图如图13-213-2，在一半径为，在一半径为 的球心的球心 O O 处放一光源，它向球表面处放一光源，它向球表面 ABCD ABCD 所包所包围面积围面积 S S 上发出上发出 F F 的光通量。的光通量。面积面积 S S 在球心形成的立体角为在球心形成的立体角为 ：则这一方向的发光强度为：则这一方向的发光强度为：三、照度：三、照度：l照度照度：表示被照面上的光通量密度。：表示被照面上的光通量密度。l计算公式：计算公式：设被照面无限小面积设被照面无限小面积 上所接受的光通量为上所接受的光通量为 ，则该点处的照度为：，则该点处的照度为：当光通量当光通量 均匀分布在被照面均匀分布在被照面 上时，则上时，则此时被照面的照度为：此时被照面的照度为：l单位：勒克斯单位：勒克斯四、亮度：四、亮度：l物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就感到它越亮，即亮度越大。感到它越亮，即亮度越大。l亮度单位：熙提亮度单位：熙提sb，l太阳亮度太阳亮度20万万sb，蓝天蓝天0.22.0sb，白炽灯灯丝亮度白炽灯灯丝亮度300500sb。第第2节节 人眼的视觉特性人眼的视觉特性一、视觉一、视觉l视觉视觉：指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。：指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。l视觉的形成过程视觉的形成过程：光源（太阳或灯）发出光辐射；光源（太阳或灯）发出光辐射；外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差异，外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差异，相当于形成二次光源；相当于形成二次光源；二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳孔，二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳孔，借助眼球调节，在视网膜上成像；借助眼球调节，在视网膜上成像；视网膜上接受的光刺激变为脉冲信号，经视神经传视网膜上接受的光刺激变为脉冲信号，经视神经传给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而产生视觉。给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而产生视觉。二、亮度阈二、亮度阈l亮度阈亮度阈：指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、：指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、下限值。下限值。物体具有一定亮度是在视网膜上成像以引起视觉物体具有一定亮度是在视网膜上成像以引起视觉感觉的基本条件。感觉的基本条件。l实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度阈实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度阈 ；视觉可以忍受的亮度上限约为；视觉可以忍受的亮度上限约为 ，超过这一数值，视网膜就会因辐射过强而受到，超过这一数值，视网膜就会因辐射过强而受到损伤。损伤。三、视野三、视野l视野视野：指当头和眼睛不动时：指当头和眼睛不动时 人眼能察觉到的空间范围。人眼能察觉到的空间范围。l视野范围视野范围：单眼视野在垂直方向的角度单眼视野在垂直方向的角度 约约 ，水平方向约，水平方向约 ；双眼视野较小一些，约占总视野中的双眼视野较小一些，约占总视野中的 范围。范围。视线周围视线周围 内物体能在视网膜中心成像，内物体能在视网膜中心成像，清晰度最高，这部分叫清晰度最高，这部分叫“中心视野中心视野”；目标偏离中心视野以外观看时，叫目标偏离中心视野以外观看时，叫“周围视野周围视野”；视；视线周围线周围 视觉环境的清晰度也较好。视觉环境的清晰度也较好。四、视力四、视力l视力视力：指任凭借：指任凭借 视觉器官辨认视觉器官辨认 目标或细节的敏锐程度。目标或细节的敏锐程度。在数量上，视觉敏锐度等于刚在数量上，视觉敏锐度等于刚 能分辨的视角的倒数，即能分辨的视角的倒数，即l视角视角：物体大小（或其中某细节的大小）对眼睛形成：物体大小（或其中某细节的大小）对眼睛形成的张角。如图的张角。如图13-913-9。视角计算式视角计算式 较小时较小时的近似式的近似式 通常用通常用“分分”表示视角大小：表示视角大小：l眼分辨细节的能力主要是中心眼分辨细节的能力主要是中心 视野的功能。医学上常用兰道视野的功能。医学上常用兰道 尔环或尔环或“E”型视标检验人的型视标检验人的 视力。如图视力。如图13-1013-10。l视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛的适应状况等因素而变化。的适应状况等因素而变化。五、眩光五、眩光l眩光眩光：指亮度过高或亮度对：指亮度过高或亮度对 比过大的比过大的刺眼光源。刺眼光源。l不同位置的眩光对视力影响不同位置的眩光对视力影响 程度不同。程度不同。如图如图13-1113-11。l眩光源的尺寸也影响刺激量的大小，眩光源的尺寸也影响刺激量的大小，尺寸大的就刺眼一些。尺寸大的就刺眼一些。l直射眩光直射眩光：直接被眼看到，引起视觉：直接被眼看到，引起视觉功能损失的眩光；功能损失的眩光；反射眩光反射眩光：在一些光滑表面上，也可：在一些光滑表面上，也可能看到眩光源的反射形象，同样能引能看到眩光源的反射形象，同样能引起视觉功能的损失，称反射眩光。起视觉功能的损失，称反射眩光。第第3节节 材料的光学性质材料的光学性质一、规则反射和透射一、规则反射和透射（旧称（旧称“定向反射和透射定向反射和透射”）二、漫反射和漫透射二、漫反射和漫透射（旧称（旧称“扩散反射和透射）扩散反射和透射）三、混合材料三、混合材料（旧称（旧称“定向扩散材料定向扩散材料”）l光的反射、吸收和透射。如图光的反射、吸收和透射。如图13-1313-13。据能量守恒，有。据能量守恒，有 反射、吸收和透射光通量与入射光反射、吸收和透射光通量与入射光通量之比，分别称为光反射比、通量之比，分别称为光反射比、光吸收比光吸收比 和光透射比和光透射比 ，即，即 表表13-113-1，13-213-2列出列出了常用建筑了常用建筑材料的光反材料的光反射比和光透射比和光透射比，供采射比，供采光设计时参光设计时参考使用。考使用。l为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质反射和透射后分布上的变化。反射和透射后分布上的变化。l根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材料均可分为两类：一类是规则的（定向的）；一料均可分为两类：一类是规则的（定向的）；一类是漫射的（扩散的）。光线经规则类材料的反类是漫射的（扩散的）。光线经规则类材料的反射和透射后，光分布的立体角没有变；而光线经射和透射后，光分布的立体角没有变；而光线经漫射材料的反射和透射后，入射光通量程度不同漫射材料的反射和透射后，入射光通量程度不同的分散在更大立体角范围。的分散在更大立体角范围。一、规则反射和透射一、规则反射和透射l规则反射（旧称规则反射（旧称“定向反射定向反射”）：光照射：光照射到表面很光滑的不透到表面很光滑的不透 明材料上，出现规则明材料上，出现规则反射。人眼通过对反射。人眼通过对 光的感受由大脑中产生光的感受由大脑中产生的感觉。特点：（如图）的感觉。特点：（如图）入射角等于反射入射角等于反射角；角；l入射光线，反射光线以及反射表面的法入射光线，反射光线以及反射表面的法l线处于同一平面。线处于同一平面。利用这种特点将光滑表面放在合适利用这种特点将光滑表面放在合适 位置，可将光线反射到所需位置，位置，可将光线反射到所需位置，或避免光源在视线中出现。或避免光源在视线中出现。aaal规则透射（旧称规则透射（旧称“定向透射定向透射”）：光照射到透明材料上，出现规则透光照射到透明材料上，出现规则透射。射。若透明材料两表面彼此平行，则透若透明材料两表面彼此平行，则透过光线的方向和入射方向保持不变，过光线的方向和入射方向保持不变，只在材料内产生微小的折射；只在材料内产生微小的折射；若两表面不平性，各处厚薄不均，若两表面不平性，各处厚薄不均，因折射角不同透过的光线就不平行。因折射角不同透过的光线就不平行。二、漫反射和漫透射二、漫反射和漫透射l半透明材料使入射光线发生漫透半透明材料使入射光线发生漫透 射射；表面粗糙的表面粗糙的不透明材料使入射光线发生漫反射。不透明材料使入射光线发生漫反射。l据对光的漫射状况，可将材料分为漫射材料（均据对光的漫射状况，可将材料分为漫射材料（均匀扩散材料）和混合材料（定向扩散）两类。匀扩散材料）和混合材料（定向扩散）两类。l漫射材料将入射光线均匀漫射材料将入射光线均匀地地 向四面八方反射或透向四面八方反射或透射，从各角度看，其亮度射，从各角度看，其亮度完全相同，看不见完全相同，看不见 光源光源形象。这类材料的亮度和形象。这类材料的亮度和发光强度分布如右图发光强度分布如右图。三、混合材料（定向扩散材料）：三、混合材料（定向扩散材料）：三、混合材料（定向扩散材料）：三、混合材料（定向扩散材料）：l某些材料同时具有规则和漫射两某些材料同时具有规则和漫射两种性质。在其规则反射（透射）种性质。在其规则反射（透射）方向上具有最大的亮度，而在其方向上具有最大的亮度，而在其它方向也有一定亮度，如图亮度它方向也有一定亮度，如图亮度和发光强度分布。和发光强度分布。l这时在反射方向可看到光源的大这时在反射方向可看到光源的大致形象，但轮廓不似定向反射那致形象，但轮廓不似定向反射那样清晰，而在其它方向又类似漫样清晰，而在其它方向又类似漫射材料具有一定亮度，不象规则射材料具有一定亮度，不象规则反射材料那样没有亮度。反射材料那样没有亮度。第第4节节 颜色颜色颜色颜色波长波长nm红红640750橙橙600640黄黄550600蓝蓝480550绿绿450480紫紫400450颜色分类颜色分类l色调（色相）：色调（色相）：单色光在白色背景上呈现的颜色单色光在白色背景上呈现的颜色l明度：明度：颜色相对明暗的特性。亮度、反射比颜色相对明暗的特性。亮度、反射比l彩度（饱和度）：彩度（饱和度）：颜色的纯洁性。白色颜色的纯洁性。白色颜色混合颜色混合l三原色：红（三原色：红（700nm）、）、绿（绿（546.1nm）、）、蓝蓝（435.8nm）l混合规律：混合规律：l1、互补色，黄、互补色，黄+蓝、红蓝、红+青、绿青、绿+品红品红=白或灰白或灰l混合规律混合规律2 2、非互补色混合为中间色，偏比重大的。、非互补色混合为中间色，偏比重大的。l3 3、表观颜色相同的光在混合相加中效果相同，无论光、表观颜色相同的光在混合相加中效果相同，无论光谱成分是否相同。谱成分是否相同。A=B,C=DA=B,C=D有有A+C=B+DA+C=B+Dl由几个颜色光组成的混合色的亮度，是各颜色亮度的由几个颜色光组成的混合色的亮度，是各颜色亮度的总和。总和。颜色的定量颜色的定量l10Y8/12l色调为黄与绿的中间色，明度为色调为黄与绿的中间色，明度为8，彩度为，彩度为12。第第5节节 天然采光天然采光一、光气侯一、光气侯：l光气侯：光气侯：指室外光线的变化和影响它变化的一些气象因素。指室外光线的变化和影响它变化的一些气象因素。l天然光的组成：天然光的组成：直接光直接光：太阳光穿过大气层式，一部分透过大气层达到地面，：太阳光穿过大气层式，一部分透过大气层达到地面，称为直接光。它形成的照度高，并具有一定的方向，在物称为直接光。它形成的照度高，并具有一定的方向，在物体背后出现明显的阴影。体背后出现明显的阴影。天空扩散光天空扩散光：太阳光中一部分碰到大气层中空气分子、灰尘、：太阳光中一部分碰到大气层中空气分子、灰尘、水蒸气等微粒，产生多次反射，形成天空扩散光。它使天水蒸气等微粒，产生多次反射，形成天空扩散光。它使天空具有一定亮度，这部分光形成的照度较低，没有一定方空具有一定亮度，这部分光形成的照度较低，没有一定方向，不能形成阴影。向，不能形成阴影。（一）晴天：（一）晴天：（一）晴天：（一）晴天：l晴天晴天：指天空无云或很少云（云量：指天空无云或很少云（云量占整个天空面积的占整个天空面积的 以下）的天以下）的天气。气。l地面照度由太阳直射光和天空散射地面照度由太阳直射光和天空散射光组成。光组成。l全云天全云天：指天空全部为云所遮盖，看不见太阳。：指天空全部为云所遮盖，看不见太阳。l室外天然光全部为扩散光，物体后面无阴影。室外天然光全部为扩散光，物体后面无阴影。（二）全云天：（二）全云天：（二）全云天：（二）全云天：(a)晴天(b)全云天 l从影响室外地面照度的主要因素来看：我国地域辽阔，从影响室外地面照度的主要因素来看：我国地域辽阔，同一时刻南北方的太阳高度角相差很大；从日照率看，同一时刻南北方的太阳高度角相差很大；从日照率看，由北、西北往东南方向逐渐减少，而以四川盆地一带由北、西北往东南方向逐渐减少，而以四川盆地一带为最低；从云量看，大致时自北向南逐渐增多，新疆为最低；从云量看，大致时自北向南逐渐增多，新疆南部最少，华北、东北少，长江中下游较多，华南最南部最少，华北、东北少，长江中下游较多，华南最多，四川盆地特多；以云状看，南方以低云为主，向多，四川盆地特多；以云状看，南方以低云为主，向北逐渐以高、中云为主。这些特点说明，天然光照度北逐渐以高、中云为主。这些特点说明，天然光照度中，南方以天空扩散光照度较大，北方和西北以太阳中，南方以天空扩散光照度较大，北方和西北以太阳直射为主。直射为主。（三）我国光气侯概况：（三）我国光气侯概况：（三）我国光气侯概况：（三）我国光气侯概况：二、采光标准：二、采光标准：1 1、采光系数、采光系数：室内某一点的天然光照度（室内某一点的天然光照度（）和同一时间的室外全云天水平面天然光照）和同一时间的室外全云天水平面天然光照度（度（）的比值）的比值 。即。即2 2、采光系数标准值、采光系数标准值：经过对已建成建筑采光现状进行的现场调查，采光口经过对已建成建筑采光现状进行的现场调查，采光口的经济分析以及我国光气侯特征和国民经济发展等因素的经济分析以及我国光气侯特征和国民经济发展等因素的分析，将视觉工作分为的分析，将视觉工作分为 5 级，提出了各级视觉工级，提出了各级视觉工作要求的天然光照度最低值为作要求的天然光照度最低值为 、。把室内天然光照度等于采光标准规定的最低值时的室把室内天然光照度等于采光标准规定的最低值时的室外照度称为外照度称为“临界照度临界照度”，也就是需要采用人工照明的，也就是需要采用人工照明的室外照度极限值。采光标准规定临界照度值为室外照度极限值。采光标准规定临界照度值为 ，四川、贵州等地适当降为，四川、贵州等地适当降为 。采光等级视觉作业分类侧面采光顶部采光作业精确度识别对象的最小尺寸d(mm)采光系数Cmin(%)室内天然光临界照度(lx)采光系数Cav(%)室内天然光临界照度(lx)特 别精细d0.1552507350很 精细0.15d0.331504.5225精细0.3d1.021003150一般1.0d3.01501.575粗糙d5.00.5250.735光气候系数光气候系数K K 分区K值0.850.901.01.11.2室外天然光临界照度值El(lx)60005500500045004000城市举例拉萨，昆明西宁，呼 和浩特，北京，天津，广州，南宁，郑州，济南，青岛，乌鲁木齐武汉，长沙，南京，上海，南昌，福州，杭州，贵阳，柳州，长春，沈阳成 都，重庆，哈 尔滨，齐 齐哈尔光气候分区图光气候分区图 三、三、采光口采光口（一）侧窗（一）侧窗 1.1.单侧窗单侧窗 2.2.双侧窗双侧窗（二）天窗（二）天窗 1.1.矩形天窗矩形天窗 2.2.锯齿形天窗锯齿形天窗 3.3.平天窗平天窗 4.4.横向天窗横向天窗 5.5.井式天窗井式天窗 l采光口采光口：为取得天然光，在房屋的外围护结构：为取得天然光，在房屋的外围护结构（墙、屋顶）上开了各种形式的洞口，装上各种（墙、屋顶）上开了各种形式的洞口，装上各种透明材料，如玻璃、有机玻璃等窗扇，以防护自透明材料，如玻璃、有机玻璃等窗扇，以防护自然界的各种侵袭（如风、雨、雪等）。这些窗扇然界的各种侵袭（如风、雨、雪等）。这些窗扇的透明孔洞统称为的透明孔洞统称为“采光口采光口”。l按采光口位置，可分为侧窗和天窗；有的同时采按采光口位置，可分为侧窗和天窗；有的同时采用侧窗和天窗，称为混合采光。用侧窗和天窗，称为混合采光。（一）侧窗：（一）侧窗：l侧窗：在房间的一侧或两侧墙上开的窗，是最侧窗：在房间的一侧或两侧墙上开的窗，是最常见的一种采光形式。常见的一种采光形式。l优点：构造简单，布置方便，造价低廉，光线优点：构造简单，布置方便，造价低廉，光线具有强烈的方向性，有利于形成阴影，因此对具有强烈的方向性，有利于形成阴影，因此对观看立体物件特别适宜，并可直接看到外界景观看立体物件特别适宜，并可直接看到外界景物，扩大视野，被普遍使用。物，扩大视野，被普遍使用。l应用：进深不大，仅有一面外墙的房间，普遍利用单侧应用：进深不大，仅有一面外墙的房间，普遍利用单侧窗采光。窗采光。l主要优点：光线自一侧投射，有显著的方向性，使人侧主要优点：光线自一侧投射，有显著的方向性，使人侧容貌和立体物件形成良好的光影造型。当工作位置与有容貌和立体物件形成良好的光影造型。当工作位置与有窗的外墙向垂直布置时，能幽香避免光幕反射和不舒适窗的外墙向垂直布置时，能幽香避免光幕反射和不舒适的眩光。的眩光。如图。如图。1.1.单侧窗：单侧窗：单侧窗：单侧窗：l影响侧窗采光效果的因素：影响侧窗采光效果的因素：室内一定获得天空直射光数量是由该点透过窗子看室内一定获得天空直射光数量是由该点透过窗子看到的天空面积大小决定的，离窗子愈远，看到的天空面到的天空面积大小决定的，离窗子愈远，看到的天空面积愈小；积愈小；全阴天时，天顶要比地平线附近的天空亮得多；全阴天时，天顶要比地平线附近的天空亮得多；由窗子投射来的光线与受光面的夹角越大，照度越由窗子投射来的光线与受光面的夹角越大，照度越高，投射角越小，照度越小；高，投射角越小，照度越小；室外景物对天空视域的遮挡。室外景物对天空视域的遮挡。这些因素都造成侧窗采光房间的昼光照度随离开窗子的这些因素都造成侧窗采光房间的昼光照度随离开窗子的距离而迅速降低，照度分布很不均匀。为由较好的采光距离而迅速降低，照度分布很不均匀。为由较好的采光均匀度，单侧采光房间的进深一般不超过窗上沿高度的均匀度，单侧采光房间的进深一般不超过窗上沿高度的2 25 5倍为宜。倍为宜。l几种常用的侧窗形式：几种常用的侧窗形式：l在相对两面侧墙开窗能将采光进深在相对两面侧墙开窗能将采光进深加倍，同时缓和实墙与窗洞间的亮加倍，同时缓和实墙与窗洞间的亮度对比。相邻两面墙上都开侧窗，度对比。相邻两面墙上都开侧窗，在缓和墙与窗的对比上效果更显著，在缓和墙与窗的对比上效果更显著，但采光进深增加有限。但采光进深增加有限。2.2.双侧窗：双侧窗：双侧窗：双侧窗：（二）天窗：（二）天窗：l天窗是在屋顶上开窗。天窗一般可分为矩形天窗、锯齿天窗是在屋顶上开窗。天窗一般可分为矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗、横向天窗和井式天窗。形天窗、平天窗、横向天窗和井式天窗。1.1.矩形天窗：矩形天窗：矩形天窗：矩形天窗：l应用于单层工业应用于单层工业厂房。如图。厂房。如图。l特点：采光效率特点：采光效率最低，但眩光小，最低，但眩光小，便于组织自然通便于组织自然通风。风。2.2.锯齿形天窗：锯齿形天窗：锯齿形天窗：锯齿形天窗：l特点：屋顶倾斜，可以充分特点：屋顶倾斜，可以充分利用顶棚的反射光，采光效利用顶棚的反射光，采光效率比矩形天窗约高率比矩形天窗约高 。当窗口朝北布置时，完全。当窗口朝北布置时，完全接受北向天空漫射光，光线接受北向天空漫射光，光线稳定，直射日光不会照进室稳定，直射日光不会照进室内，因此减小了室内温湿度内，因此减小了室内温湿度的波动及眩光。的波动及眩光。l为减小多跨大面积锯齿形天为减小多跨大面积锯齿形天窗单方向进光的方向性强的窗单方向进光的方向性强的特点，应尽量提高顶棚反射特点，应尽量提高顶棚反射率并选择正确的布置方式。率并选择正确的布置方式。3.3.平天窗：平天窗：平天窗：平天窗：l平天窗施工方便，造价低，仅为矩形天窗平天窗施工方便，造价低，仅为矩形天窗 的的 。l平天窗在水平面的投影面积较同样面积的垂直窗的投平天窗在水平面的投影面积较同样面积的垂直窗的投影面积大，如图影面积大，如图14-614-6。l平天窗布置灵活，照度易于达到均匀。如图平天窗布置灵活，照度易于达到均匀。如图14-714-7。l平天窗有多种做法，可用于多种屋面。如图平天窗有多种做法，可用于多种屋面。如图14-814-8。l考虑到采光和通风，通风孔和采光口综合考虑，有的考虑到采光和通风，通风孔和采光口综合考虑，有的作成通风采光合用窗，如图。作成通风采光合用窗，如图。l平天窗的污染情况。平天窗的污染情况。l平天窗易产生眩光和过热现象需采取措施避免。平天窗易产生眩光和过热现象需采取措施避免。l平天窗在北方寒冷地区要有防凝水措施。平天窗在北方寒冷地区要有防凝水措施。4.4.横向天窗：横向天窗：横向天窗：横向天窗：l结构特点如图结构特点如图14-1114-11。5.5.井式天窗：井式天窗：井式天窗：井式天窗：l井式天窗为通风上的要求，只在屋架的局部作井式天窗为通风上的要求，只在屋架的局部作成开口，使进口较小，起抽风作用。主要用于成开口，使进口较小，起抽风作用。主要用于热车间。热车间。四、四、采光设计采光设计（一）了解设计对象的采光等要求（资料收集）（一）了解设计对象的采光等要求（资料收集）1.1.车间的工作特点和精密度。车间的工作特点和精密度。不同的工作特点和所要求的精密度对室内不同的工作特点和所要求的精密度对室内照度的要求也不相同，应根据这两个因素确定照度的要求也不相同，应根据这两个因素确定室内照度和窗地比。我国对视觉工作分级及窗室内照度和窗地比。我国对视觉工作分级及窗地比的规定见表地比的规定见表14-214-2、14-314-3、14-414-4、14-514-5。采光系数标准值采光系数标准值 采光等级视觉作业分类侧面采光顶部采光作业精确度识别对象的最小尺寸d(mm)采光系数Cmin(%)室内天然光临界照度(lx)采光系数Cav(%)室内天然光临界照度(lx)特别精细d0.1552507350很精细0.15d0.331504.5225精细0.3d1.021003150一般1.0d3.01501.575粗糙d5.00.5250.735部分民用建筑的采光系数标准值部分民用建筑的采光系数标准值 采光等级房间名称侧面采光采光系数最低值Cmin室内天然采光临界照度(lx)5%250办公建筑的设计室、绘图室，3%150办公建筑的办公室、视屏工作室、会议室（厅），学校建筑的教室、阶梯教室、实验室、报告厅，图书馆的阅览室、开架书库，医院的诊室、药房、治疗室、化验室，2%100住宅的起居室（厅）、卧室、书房、厨房，办公建筑的复印室、档案室，1%50卫生间、过厅、楼梯间、住宅餐厅，走道，书库0.5%25注：该表把建筑采光设计标准GB/T 50033-2001的六个表综合到一起了，部分民用建筑指：居住建筑、办公建筑、学校建筑、图书馆建筑、旅馆建筑、医院建筑兼有侧面采光和顶部采光兼有侧面采光和顶部采光房间房间的采光系数标准值的采光系数标准值 采光等级房间名称侧面采光顶部采光采光系数最低值Cmin室内天然采光临界照度(lx)采光系数平均值Cav室内天然采光临界照度(lx)博物馆和美术馆的文物修复、复制、门厅、工作室、技术工作室2%1003150图书馆的目录室，旅馆的大堂、客房、餐厅、多功能厅，医院的候诊室、挂号处、综合大厅病房、医生办公室（护士室），博物馆和美术馆的展厅1%501.575博物馆和美术馆的库房走道、楼梯间、卫生间0.5%250.735注*：该表把建筑采光设计标准GB/T 50033-2001的四个表综合到一起了，部分民用建筑指：图书馆建筑、旅馆建筑、医院建筑、博物馆建筑和美术馆建筑。工业建筑的采光系数标准值工业建筑的采光系数标准值 采光等级房间名称侧面采光顶部采光采光系数Cmin临界照度(lx)采光系数Cav临界照度(lx)特别精密机电产品加工、装配、检验，工艺雕刻、刺绣、绘画5%2507350很精密机电产品加工、装配、检验通讯、网络、视听设备的装配与调试，纺织品精纺、织造、印染，服装裁剪、缝纫及检验，精密理化实验室、计量室，主控制室，印刷品的排版、印刷，药品制剂3%1504.5225机电产品加工、装配、检修，一般控制室，木工、电镀、油漆铸工，理化实验室，造纸、石化产品后处理，冶金产品冷轧、热轧、拉丝、粗炼2%1003150焊接、钣金、冲压剪切、锻工、热处理，食品、烟酒加工和包装，日用化工产品，炼铁、炼钢、金属冶炼，水泥加工与包装，变、配电所1%501.575发电厂主厂房，压缩机房、风机房、锅炉房、泵房、电石库、乙炔库、氧气瓶库、汽车库、大中件贮存库，煤的加工、运输，选煤，配料间、原料间0.5%250.7352.2.工作面的位置。工作面的位置。工作面有水平、垂直和倾斜之分，窗的形式和位置的工作面有水平、垂直和倾斜之分，窗的形式和位置的选择应与之适应。不同的工作面位置，采光系数的计算方选择应与之适应。不同的工作面位置，采光系数的计算方法也不同。法也不同。3.3.工作对象的表面状况。工作对象的表面状况。工作对象表面是平面的还是立体的，是光滑的还是粗工作对象表面是平面的还是立体的，是光滑的还是粗糙的，都影响窗形状和窗位置的确定。糙的，都影响窗形状和窗位置的确定。4.4.工作中是否允许直射阳光进入。工作中是否允许直射阳光进入。直射阳光可能会引起眩光或过热，应在窗口的选型、直射阳光可能会引起眩光或过热，应在窗口的选型、朝向和材料等方面考虑。朝向和材料等方面考虑。5.5.工作区域。工作区域。要考虑各工作区对采光的不同要求。要考虑各工作区对采光的不同要求。(1)(1)通风要求。通风要求。采光与通风，谁是主要矛盾，应依照房屋的性质而定。采光与通风，谁是主要矛盾，应依照房屋的性质而定。(2)(2)绝热要求。绝热要求。应适当控制窗口面积，避免盲目开大窗。应适当控制窗口面积，避免盲目开大窗。(3)(3)泄爆要求。泄爆要求。易引起爆炸危险的建筑，应设置大面积泄爆窗，从窗易引起爆炸危险的建筑，应设置大面积泄爆窗，从窗的面积和构造处理上解决减压问题，以减低爆炸压力，保的面积和构造处理上解决减压问题，以减低爆炸压力，保证结构安全。证结构安全。(4)(4)立面要求。立面要求。窗的形式与尺度直接关系到建筑的立面造型。窗的形式与尺度直接关系到建筑的立面造型。(5)(5)经济要求。经济要求。不同形式的窗，其造价不相同，增大面积必增加造价。不同形式的窗，其造价不相同，增大面积必增加造价。因此，应考虑适当限制窗面积。因此，应考虑适当限制窗面积。6.6.其它要求：其它要求：（二）选择采光口的形式（二）选择采光口的形式l基本原则基本原则：以设置侧窗为主，天窗给予补充。：以设置侧窗为主，天窗给予补充。（三）确定采光口位置（三）确定采光口位置l对于侧窗对于侧窗：往往将其设置在南北向的侧墙上，即窗口：往往将其设置在南北向的侧墙上，即窗口对南或北。对南或北。l对于天窗对于天窗：应根据车间的形式与相邻车间的关系确定：应根据车间的形式与相邻车间的关系确定天窗的位置及大致尺寸。天窗的位置及大致尺寸。l根据车间视觉工作分级和拟定的采光口形式和位置，根据车间视觉工作分级和拟定的采光口形式和位置，即可进行采光口面积的估算工作。即根据窗地比来确即可进行采光口面积的估算工作。即根据窗地比来确定。定。（四）估算采光口尺寸（四）估算采光口尺寸根据车间视觉工作分级和拟定的采光口形式和位置，即可进行采光口面积根据车间视觉工作分级和拟定的采光口形式和位置，即可进行采光口面积的估算工作。即根据窗地比来确定。的估算工作。即根据窗地比来确定。窗地面积比窗地面积比：用窗地面积比法估算采光口尺寸。所谓用窗地面积比法估算采光口尺寸。所谓窗地面积比A Ac c/A/Ad d（简称简称“窗地比窗地比”）就是窗洞口面积与房间地面面积之比。见窗地面积比表）就是窗洞口面积与房间地面面积之比。见窗地面积比表 采光等级侧面采光顶部采光侧窗矩形天窗锯齿形天窗平天窗民用建筑工业建筑民用建筑工业建筑民用建筑工业建筑民用建筑工业建筑1/2.51/2.51/31/31/41/41/61/61/3.51/31/41/3.51/61/51/8.51/81/51/41/61/4.51/81/71/111/101/71/61/101/81/121/101/181/131/121/101/141/111/191/151/271/23民用建筑各种房间常用的窗地面积比民用建筑各种房间常用的窗地面积比 房间名称窗地面积比疗养员活动室，文化馆的展览、阅览室、美术书法工作室、美术书法教室，装裱修整间1/4疗养员室，设计绘图室、文化馆的游艺、交谊用房、文艺、音乐、舞蹈、戏曲等工作室，普通教室，大教室，综合排练室，幼儿园的音体活动室、活动室、乳儿室1/5候车厅，候船厅，售票厅，接待室、打字室、陈列室、复印机房、目录厅、出纳室、研究室、视听室、报告厅、会议室、读者休息室、开架书库实验室、自然教室，微机室，琴房，舞蹈室、风雨操场，办公室、餐厅，医务保健室，诊疗室、病人活动室、检验室、医生办公室，幼儿园的寝室、喂奶室、隔离室1/6候诊室、病房、手术室、配餐室、医护人员休息室，卧室、起居室、厨房1/7更衣室，旅馆客房1/8闭架书库、厕所、盥洗室、卫生间、过厅、淋浴间1/10楼梯间、走道1/14l采光计算的目的：采光计算的目的：验证本设计是否符合采光标准验证本设计是否符合采光标准中规定的各项指标。中规定的各项指标。l采光计算的方法：采光计算的方法：利用公式计算，利用特别制定利用公式计算，利用特别制定的图表计算。的图表计算。l国家采光标准推荐的方法：国家采光标准推荐的方法：利用图表，按房间的利用图表，按房间的窗地比直接查出采光系数最低值；也可按采光标窗地比直接查出采光系数最低值；也可按采光标准规定的采光系数值，求出需要的窗地比。准规定的采光系数值，求出需要的窗地比。五五 采光计算采光计算（二）计算步骤及方法（二）计算步骤及方法1.1.侧窗采光计算：侧窗采光计算：侧窗采光计算：侧窗采光计算：l按采光标准规定，侧窗的采光系数最低值设计值按采光标准规定，侧窗的采光系数最低值设计值为：为：带形窗洞的采光系数最低值；带形窗洞的采光系数最低值；考虑窗间墙挡光影响的窗宽系数；考虑窗间墙挡光影响的窗宽系数；窗的总透光系数；窗的总透光系数；室内反射光增量系数；室内反射光增量系数；室外遮挡物遮挡系数。室外遮挡物遮挡系数。(1)(1)带形窗洞的采光系数最低值带形窗洞的采光系数最低值l考虑在全云天空考虑在全云天空时带形侧窗窗洞时带形侧窗窗洞的采光系数。如的采光系数。如图图14-1414-14。l图图14-1514-15计算图例。图中计算图例。图中P点为采光系数最低值点为采光系数最低值 的计的计算，它由不同剖面形式所决定。算，它由不同剖面形式所决定。l由于图由于图14-1414-14所给的所给的 值是按窗下沿和工作面处于值是按窗下沿和工作面处于同一水平时的情况作出的，若窗下沿高于工作面时同一水平时的情况作出的，若窗下沿高于工作面时（如图（如图14-1514-15（c c）中的高侧窗）中的高侧窗），应按，应按 查查 出出 值，然后按值，然后按 查出查出 值，此时高窗所形成的值，此时高窗所形成的l若窗外设有较大的水平挑檐或遮阳板，如图若窗外设有较大的水平挑檐或遮阳板，如图14-14-1515（a a），这时的实际这时的实际 应按挑檐外沿至应按挑檐外沿至 点连线点连线以下的高度计算。以下的高度计算。(2)(2)窗宽系数窗宽系数l实验得知：它是该墙面上得总窗宽实验得知：它是该墙面上得总窗宽 和墙面总和墙面总长度长度 的比值，即的比值，即(3)(3)室内反射光增量系数室内反射光增量系数l由于室内各表面的反光系数不同，一般用反光系数由于室内各表面的反光系数不同，一般用反光系数平均值平均值 代表整个房间的反光程度，求法如代表整个房间的反光程度，求法如下：下：分别为天棚、墙面、地面及窗口的反光系数。分别为天棚、墙面、地面及窗口的反光系数。其中其中 可取可取 计算。计算。为天棚、墙面、地面及窗口的表面积。为天棚、墙面、地面及窗口的表面积。l实验表明，实验表明，值与值与 、房间尺度（即房间进、房间尺度（即房间进深深 和窗高和窗高 之比）、有否内墙存在等因之比）、有否内墙存在等因素有关，具体值见表素有关，具体值见表14-614-6。l不同材料窗框的断面大小不同，窗玻璃的层数、品种、不同材料窗框的断面大小不同，窗玻璃的层数、品种、环境的污染也不一样。综合考虑这些影响因素，环境的污染也不一样。综合考虑这些影响因素，的值为的值为(4)(4)窗的总透光系数窗的总透光系数 为玻为玻璃透光系璃透光系数，查表数，查表13-213-2。为窗结构透光系数，它考虑窗框材料和窗框层数等为窗结构透光系数，它考虑窗框材料和窗框层数等对采光的影响，其值可由表对采光的影响，其值可由表14-714-7查出。查出。为玻璃污染系数，它考虑室内外环境对窗玻璃的污为玻璃污染系数，它考虑室内外环境对窗玻璃的污染影响，现按每年打扫染影响，现按每年打扫1-21-2次考虑，具体数值见表次考虑，具体数值见表4-84-8。(5)(5)室外遮挡系数室外遮挡系数l根据试验，遮挡程度与对面遮挡物的平均高度根据试验，遮挡程度与对面遮挡物的平均高度 （从计算工作面算起）、遮挡物至窗口的距离（从计算工作面算起）、遮挡物至窗口的距离 、窗高、窗高 以及计算点以及计算点至窗口的距离以及计算点以及计算点至窗口的距离 等尺寸有关，具体值见表等尺寸有关，具体值见表