绿色建筑中自然采光模拟与检测分析

何正亚，庙诗祥

（安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230032）

自然光是最为经济、极为宜人的光源。利用自然采光能节约能源，保护环境充分的体现可持续发展的生态设计理念。自然光环境是人们长期习惯和喜爱的生活环境。各种光源的视觉实验结果表明，在相同照度的条件下，自然光的辨认能力优于人工光，有利于人们生活和保护视力。不仅如此，利用自然光照明，不仅能够节约照明所消耗的电能，还能够改善居住者的舒适度，有利于身心健康。所以在应用建筑遮阳的同时要满足建筑自然采光的要求，本节通过模拟与现场检测交叉验证的方式，分析本项目户型设计是否满足《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）的要求。

2 室内自然采光模拟

《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2014）第8.2.6条要求“主要功能房间的采光系数满足现行国家标准《建筑采光设计标准》（GB 50033）的要求”。《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）第4.0.1条要求“住宅建筑的卧室、起居室（厅）、厨房应有直接采光”；第4.0.2条要求“住宅建筑的卧室、起居室（厅）的采光不低于采光等级Ⅳ的采光标准值，侧面采光的采光系数不应低于2.0%，室内天然光照度不应低于300lx”。

2.1 分析软件

本次模拟采用由Autodesk公司开发的生态建筑设计软件EcotectAnalysis 2011版，该软件广泛应用于建筑自然采光、人工照明，主要包括采光系数、照度和亮度等关键技术参数。

2.2 分析模型

选取合肥当代花园的2#楼作为模拟分析对象，标准层模型见图1。

图1 2#楼标准层模型图

2.3 室外照度值选取

根据设计天空照度下的天空、室外和室内反射组分计算采光系数和自然采光照度，设计天空采取国际照明委员会推荐的CIE全阴天模型，根据《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）第3.0.4条和附录A，合肥市位于光气候Ⅳ类区域，室外天然光设计照度值为13500lx。

2.4 模拟结果分析

图2 标准层主要功能房间和卫生间、楼梯间自然光照度值分布云图

由图2（左）可知，南向卧室区域天然光照度值在437.4lx～700+lx之间，对应采光系数在3.34%～5.5+%之间，满足《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）中卧室采光系数不应低于2.0%，室内天然光照度值不应低于300lx的要求。

由图2（右）可知，卫生间、楼梯间采取直接采光措施的区域，天然光照度值在180lx～650lx之间，对应采光系数在1.3%～4.8%之间，满足《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）中卫生间、楼梯间等采光系数不应低于1.0%，室内天然光照度值不应低于150lx的要求。

对未采取直接采光措施的入户前室、客卫、公卫等区域，需通过人工照明来增加该区域的照度值，应优先选用高效的节能灯具。

3 采光系数现场检测

3.1 测量天空条件

根据《采光测量方法》（GB/T 5699-2008）第6.1.1条，采光系数测量的天空条件应选择国际照明委员会推荐的CIE标准全阴天，合肥市2017年3月28日上午9点56分天空云量分布见图6。

3.2 测量仪器和方法

采用德国GOSSN生产的MAVOLUX5032C USB作为测量仪器，依据《采光测量方法》（GB/T 5699-2008）第6.3条，选取合肥当代花园项目2#楼某层东侧住户主卧室作为测量对象，沿侧窗中心线的横剖面（距离外窗由近及远布置测点）布点，剖面图上布置测点的间距1.5m，测点距地面0.8m，测点距墙或柱的距离为0.5～1m，测点布置图见图3。

图3 测点布置与现场检测图

图4 现场检测天空云图

3.3 测量结果分析

根据《采光测量方法》（GB/T 5699-2008）第 6.2、6.3条测量室内和室外的照度值，检测结果见表1。

2#楼某层东侧住户主卧室照度检测值 表1

根据《采光测量方法》（GB/T 5699-2008）第6.4条计算采光系数值，计算结果见表2。

根据室内采光系数检测计算结果，对比模拟分析，由于现场气象条件与模拟条件的差别，现场测量值小于软件模拟值。所测房间的采光系数平均值满足《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）的要求。

2#楼某层东侧住户主卧室采光系数值 表2

4 结论

本文以合肥当代花园项目为例，研究该项目建筑采光设计，从夏热冬冷地区典型居住建筑户型设计是否满足标准要求出发，采用软件模拟和现场试验检测交叉验证的方式，分析得出该项目典型户型南向卧室区域天然光照度值在437.4lx～700+lx之间，对应采光系数在3.34%～5.5+%之间，满足《建筑采光设计标准》（GB50033-2013）中卧室采光系数不应低于2.0%，室内天然光照度值不应低于300lx的要求。