采光計算

    采光計算是采光設計的一個重要步驟。主要包括按照建筑尺寸和窗口的大小、數量、位置核算室內的天然光照度；或根據采光標準規定的采光系數估算所需的窗口面積。此外，還有眩光計算等。為了簡化計算，通常規定一種理想的標準天空亮度分布作為計算條件。中國和世界上多數國家均以國際照明委員會規定的標準全陰天天空亮度分布作為采光計算的假想光源。

　　采光系數的組成 室內某一點的采光系數是由天空直射光、室內反射光和室外反射光三個分量組成，其中以天空直射光為主。計算時一般以天空直射光的采光系數為基數，乘上相應的室內反射增量系數，即為天空直射光與室內反射光采光系數的總和，室內反射光也可以單獨計算。室外地面、房屋等表面反射的天然光形成的室外反射光占的比例很小，在采光計算中常忽略不計。

計算方法

　　世界各國已發表的采光計算方法有數十種，這些方法主要建立在以光度理論推導的和以采光模型實驗的測量數據為依據的兩種不同基礎上。表達形式有圖表法、數解法和工具法。

圖表法

　　在采光設計中廣泛使用的傳統方法。此法應用簡便，能滿足設計精度要求。常用

采光計算

的如：

　　① 根據立體角投影原理繪制的英國的沃爾德拉姆圖是一種比較典型的采光計算圖。全圖代表半個天空,共劃分成1008(36×28)個小方格，每格面積等于0.05％的采光系數。圖上橇階榍線──實線和虛線。量出計算點與窗口上沿和下沿形成的高度角（θ1和θ2），分別描繪在實線曲線上；再將計算點與窗口兩側形成的平面方位角φ1和φ2描繪在圖中虛線曲線上。由四條曲線圍成的面積占有的方格數乘以0.05，即得出計算點的天空直射光采光系數Cd。沃爾德拉姆圖可以精確計算豎直窗的Cd值。 采光計算

　　② 采光計算圖表是中國《工業企業采光設計標準》(TJ33-79)中推薦的一種采光計算圖表,適用于采光的初步設計。它不能精確計算某一點的采光系

采光計算

數，但可用來驗算窗口面積是否符合采光標準，還可用采光標準估算開窗面積。 圖2為天窗采光計算圖表，圖上有三組斜線，分別用于矩形天窗、鋸齒形天窗和平天窗。縱坐標表示窗口面積與地板面積的比值，這個比值確定后，即可按照天窗類型和建筑長度，經過相應的斜線在橫坐標上求出天空直射光采光系數的最低值。反之,已知采光系數，也可求出所需的窗口面積。圖3為側窗采光計算圖表。

數解法

　　根據光度b論建立數學模型，然后求解。有兩種數學模型：一種是將天空視為有固定

采光計算

亮度分布的半球，計算點位于球心，按立體角投影定律推導出計算點的天空直射光e光系數值；另一種是將窗口看成具有某種亮度分布的矩形發光面，根據窗口與計算點的相對幾何位置計算天空直射光采光系數值。

　　符合國際照明委員會標準全陰天天空亮度分布的矩形豎直窗在室內水平工作面某一點上的天空直射光采光系數Cd為:

采光計算

式中θ1、θ2分別為計算點與窗上沿和窗下沿構成的高度角；φ1、φ2為計算點至窗墻的垂線與窗口兩側分別構成的平面方位角。窗口較多時，可將每個窗口對計算點的采光系數值逐一求出，然后相加。

工具法

　　屬于這一類的有采光系數計算尺和英國BRS采光系數分度器等，電子計算機與配套的采光計算軟件可視為最有效的計算工具。中國已經研制出適用于一般采光形式的采光計算用的計算機程序軟件。

采光系數的修正

　　在計算實際采光系數時，必須考慮有關因素對上述方法求得數值加以修正，這些因素包括室內反射光增量，窗口的總透光損失，室外遮擋及其他與標準計算條件不符的因素。這些修正系數可在《工業企業采光設計標準》的附錄中查到。經過修正后的實際采光系數最低值Cmin（對于頂部采光）為：

　　Cmin=Cd×Kτ×Kρ×Kg

　　式中Kτ為窗口的總透光系數；Kρ為室內反射光增量系數；Kg為考慮建筑高度與跨度比值的修正系數（僅配合采光設計圖表使用）。

開窗面積的估算

　　在建筑方案設計階段，建筑物各項參數尚未最后確定，有時需要根據采光標準初步估算開窗面積，可采用以下簡易的經驗公式：

　　側窗:

　　Ac=(Cmin×15)Ad

　　矩形天窗和鋸齒形天窗:

　　Ac=(Cmin×10)Ad

　　平天l:

　　Ac=(Cmin×6)Ad

　　式中Ac為窗口面積(米2)；Ad為房間地板面積(米2)； Cmin為采光標準規定的采光系數最低值。參考書目 國家基本建設委員會：《工業企業采光設計標準》(TJ33-79)，中國建筑工業出版社，北京，1979。 R.G.Hopkinson，P.Petherbridge，J.Longmore,Daylighting,Heinemann,London,1966. CIE Publication No.16, International Recommendation for the Calculation of Natural Daylight,Paris,1970.