建筑采光部分利用采光区域的分析

郑 文 智

(海峡(福建)交通工程设计有限公司，福建 福州 350000)

建筑采光部分利用采光区域的分析

郑 文 智

(海峡(福建)交通工程设计有限公司，福建 福州 350000)

介绍了部分利用天然采光区域与全部利用天然采光区域的概念，采用光环境模拟软件，对模拟房间内的采光系数进行了计算分析，并研究了不同采光条件下窗地比与平均采光系数之间的关系，对今后设计阶段的建筑采光节能评价有重要意义。

建筑，天然采光，采光区域，节能

2013年版的《建筑采光设计标准》提出部分利用天然光区域的概念，掌握部分利用天然光区域不仅有利于了解房间的采光分布情况，更有利于在计算采光节能时按区域的采光水平来划分。

全部利用天然采光区域指在全部利用天然采光时数内能完全满足天然采光要求的区域，对于北京地区而言，Ⅲ类光气候区，室外设计照度值定为15 000 lx，以办公建筑为例，规定采光系数标准值为3%，则室内设计照度值为450 lx，因此全部利用天然采光区域可以认为是在全部利用采光时数内，该区域的照度均能满足室内设计照度值450 lx的要求。本文所指的部分利用天然采光区域，指在采光有效进深之外，延伸至房间深处，最小采光系数下降至0.1%的区域范围，即最低照度仅为15 lx。当房间深处的最小采光系数D=0.1%时，认定该区域包含了房间深处采光系数极小的范围，接近无采光的水平，这也是要界定最低采光系数为0.1%的区域的原因。本文讨论的部分利用采光区域以CIE全阴天空为天空模型，利用Diva for Rhino作为计算工具，静态分析室内的采光水平，根据采光水平确定部分利用采光区域。Diva for Rhino是由哈佛大学设计研究生院(Harvard University Graduate School of Design)开发的一款基于Radiance为计算核心、目前公认最为权威的光环境模拟软件，目前已经更新到4.0版本。

1 方法

定量分析部分利用采光区的进深范围是本文关心的问题。对此，我们可以将房间划分为两部分：全部利用天然采光区域(Front half)和部分利用天然采光区域(Back half)，见图1。图2表明近窗部分(Front half)的全部利用采光区域的平均采光系数D≥3%，而随着与窗的距离增大，远端处的采光系数会逐渐下降，而当远端处(Back half)的采光系数D=0.1%时，这部分Back half即为部分利用采光区域。采光区域的界定是一种静态采光的计算，基于全阴天空模型，将采光系数平均值作为唯一的采光评价指标，这一点与前述的DA450和采光节能潜力系数k研究是不同的，前文是以全年的时间比作为动态评价指标。

本文选用Diva for Rhino作为模拟工具之一，版本为Diva for Rhino 2.1。Diva for Rhino不仅可适用于全阴天空模型，而且其内嵌的Daysim接口能模拟Perez全气象天空模型下动态采光水平，此外，眩光、太阳位置、太阳辐射情况等等都可以用本软件分析。

本次模拟所选用的办公室开间为3.6 m，层高3.0 m，窗台高1.0 m，窗宽比和窗高比分别为0.7和0.5，则窗宽和窗高分别为2.52 m和1.5 m，各墙面反射比0.5，地面反射比0.2，顶棚反射比0.8，窗总透射比0.5，参考作业面取0.75 m，不考虑室外遮挡，见图3，图4。由 Rhino将模型建好，用Diva计算室内采光系数。

在确定室内平均采光系数之前，先用Diva确定房间进深在多大的情况下，房间的采光平均系数至少为3%。GB 50033-2013建筑采光设计标准在编制过程中，已经针对各类房间在不同开窗形式下的采光结果，验证了侧面采光条件下窗地比与平均采光系数之间的线性关系。

2 结果

随着房间进深的加大，办公室的平均采光系数和最小采光系数都会不断的下降。经过计算发现，上述办公空间的进深达到5.3 m时，房间的平均采光系数Dave=3.06%，即房间进深不大于5.3 m时，Dave≥3.0%，窗地面积比为1/5.05，见表1，而GB 50033-2013建筑采光设计标准规定，3%的平均采光系数对应的窗地面积比为1/5，因此，该计算结果与采光标准是相符的。此时，房间可以被认为是完全利用天然采光区域。

表1 办公空间的计算结果

当进深超过5.3 m以后，则平均采光系数D就会下降到3%以下，随着进深的加大，房间深处最小采光系数会逐渐接近0.1%。下面要确定进深超过5.3 m以后，最小采光系数Dmin=0.1%的区域面积。经过计算后发现，当进深再增加5.7 m时，即房间的总进深达到11 m时，房间的最小采光系数约为0.1%，此时，房间的总面积为39.6 m2，部分利用采光区域的面积约为20.52 m2，全部利用采光区和部分利用采光区的信息统计结果见表2。

表2 全部利用采光区域和部分利用采光区域信息比较

3 结语

当进深再增加5.7 m时，增加部分区域的最小采光系数约为0.1%。从表2可知，对于类似上述尺寸的房间，如果房间的进深为11 m，此时房间刚好由全部利用采光区域和部分利用采光区域两部分组成。若进深超过11 m，则超过11 m之后的区域最小采光系数会低于0.1%。图5描述了本次模拟房间的区域划分情况。

本文的部分利用采光区域仅仅是对部分利用采光区域的界定作出初步的尝试，意在能对日后的相关工作具有积极作用。部分利用采光区域的界定，有助于进一步完善室内采光节能的定量评价，这对于今后设计阶段的建筑采光节能评价具有重要的意义。

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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

郑文智(1985- )，男，助理工程师

TU113

A