新版《建筑采光标准设计标准》的主要技术特点(培训)

网址：电话：[phone]林若慈新版《建筑采光设计标准》主要技术内容解析新版《建筑采光设计标准》对原标准进行了全面修订，将侧面采光的采光系数最低值改为采光系数平均值，依据大量光气候数据，确定了室外天然光设计照度值，在规定窗地面积比的同时，确定了采光有效进深，简化了采光计算方法，新增节能章节，新的《建筑采光设计标准》将更有利于充分利用天然光，创造良好光环境和节约能源。《建筑采光设计标准》GB/T50033—2001版经过全面修订已于2012年2月完成报批稿报批。近年来伴随着能源危机、开发和利用天然光已日益引起世人的关注。天然光因其自身独有的特质和变化性越来越受到人们的喜爱，愉悦身心的同时还可以提高工作效率。不仅于此，天然光在减少建筑照明能耗方面已显现出重要作用。我国大部分地区处于温带，天然光充足，为利用天然光提供了有利条件，本标准修订遵循充分利用天然光，创造良好光环境、节约能源、保护环境和构建绿色建筑的原则，在调查研究、模拟计算、实验验证，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准以及广泛征求意见的基础上完成了本标准的修订。修订后的采光标准共分为7章和6个附录，主要技术内容包括：总则、术语和符号、基本规定、采光标准值、采光质量、采光计算和采光节能等。以下介绍新版《建筑采光设计标准》的主要技术内容和特点。一侧面采光的评价指标采光系数最低值改为采光系数平均值新标准规定的采光系数标准值和室内天然光照度标准值为参考平面上的平均值。如表1所示。表1场所参考平面上的采光标准值采光等级侧面采光顶部采光采光系数标准值（%）室内天然光照度标准值（lx）采光系数标准值（%）室内天然光照度标准值（lx）Ⅰ57505750Ⅱ46003450Ⅲ34502300Ⅳ23001150Ⅴ11500.575注：1表中所列采光系数标准值适用于我国Ⅲ类光气候区，采光系数标准值是按室外设计照度值15000lx制定的。原标准中侧面采光以采光系数最低值为标准值，顶部采光采用平均值作为标准值；本标准中统一采用采光系数平均值作为标准值。采用采光系数平均值不仅能反映出采光的平均水平，也更方便理解和使用。从国内外的研究成果也证明了采用采光系数平均值和平均照度值更加合理。采用采光系数平均值作为采光系数标准值，编制组基于北京标准全阴天条件，利用Radiance软件进行初步模拟计算。取房间净高2.5\4.5\6.5米，进深4.8\5.4\6.0\7.2\8.4\9.0米，对18种房间的9种开窗方式进行模拟，共计162个模拟情况，以验证采光系数平均值的优点及其可行性。其中提取某一房间进行了相关几何参数与采光系数的深入比较分析。该房间进深7.2米、净高4.5米、玻璃透光比0.737，室内地面反射比为0.2，墙面0.5，屋顶0.8，窗下沿高0.9米，工作面高0.8m，对应9种开窗方式的计算结果为：表2标准全阴天窗地比与采光系数计算结果序号窗地比（%）Cave（%）Cmin（%）窗地比/Cave窗地比/Cmin11/161.350.394.6316.0321/111.890.954.649.2331/92.631.084.2710.4041/82.701.084.6210.4051/63.781.624.6410.8361/53.921.894.819.9871/4.54.591.894.9512.0381/3.85.402.504.8710.5391/36.552.905.0911.49本研究与澳大利亚同类研究进行比较，研究结论相似，窗地比与采光系数平均值（Cave）呈近似线性关系，采光系数最低值（Cmin）与窗地比无线性关系。平均照度值lx窗地面积比（Ac/Ad）图1窗地面积比与平均照度关系曲线（澳大利亚）根据上述研究得出如下结论：1对于标准全阴天，真正对应建筑师采光方案合理性的判定是平均照度，其与窗地比存在近似的线性关系，不同形状的房间也因此对应不同的合理窗地比。用采光系数平均值作为标准值既能反映一个工作场所总的采光状况，又能将采光系数与窗地面积比直接联系在一起。采用采光系数平均值和平均照度作为标准值是合理的。2采用采光系数平均值和平均照度将计算和评定侧窗采光和天窗采光的参数统一在一起，方便二者之间的综合比较和对接。3采用采光系数平均值和平均照度同时方便结合照明标准及节能标准的相关参数，为统一考虑采光均匀度和照明均匀度提供了可能。二、制定采光系数标准值采用室外天然光设计照度值1、室外天然光设计照度值的确定：将Ⅲ类光气候区的室外设计照度值定为15000lx（表3），按这一室外设计照度和采光系数标准值换算出来的室内天然光照度值与人工照明的照度值相对应，只要满足这些照度值，工作场所就可以全部利用天然光照明，根据我国天然光资源分布情况（表4），全年天然光利用时数可达8.5个小时以上。按每天平均利用8小时确定设计照度，III类区室外设计照度取值为15000lx，其余各区的室外设计照度分别为18000lx、16500lx、13500lx、12000lx。按室外临界照度5000lx计算，每天平均天然光利用时数约10个小时。室外设计照度15000lx和室外临界照度5000lx之间，是部分采光的时段，需要补充人工照明，临界照度5000lx以下则需要全部采用人工照明。表3各光气候区的室外天然光设计照度光气候区ⅠⅡⅢⅣⅤ光气候系数值K0.850.901.001.101.20室外天然光设计照度值Es（lx）1800016500150001350012000注：光气候区系按室外年平均总照度值进行的分区。表4不同光气候区的天然光利用时数光气候区站数年平均总照度（lx）室外设计照度值（lx）设计照度的天然光利用时数（h）室外临界照度值（lx）临界照度的天然光利用时数（h）I294878118000335660003975II404227916500323455003921III713742715000315450003909IV1023288613500305545003857V312713812000279140003689注：本标准的光气候分区和系数值是根据我国近30年的气象资料取得的273个站的年平均总照度制定的。2、室内天然光照度标准值的确定在制订采光标准时，除了考虑视觉工作对光的最低需求外，还应考虑连续、长时间视觉工作的需要，以及工作效率和视觉舒适等因素。结合室外天然光状况，将室外临界照度值提高到室外设计照度值15000lx，各采光等级的室内天然光照度值分别为750、450、300、150、75（lx），与照明标准相比较，各工作场所对应的天然光照度值基本上与照明标准值相一致。视觉实验还表明，天然光优于人工光，天然光即使略低于人工照明照度值，也能满足视觉工作的要求。三、在采光质量要求较高的场所，宜限制窗的不舒适眩光值1、窗的不舒适眩光指数DGI窗的不舒适眩光是评价采光质量的重要指标，新标准规定不舒适眩光指数不宜高于表5规定的数值。表5窗的不舒适眩光指数（DGI）采光等级眩光指数值DGIⅠ20Ⅱ23Ⅲ25Ⅳ27Ⅴ28根据我国对窗眩光和窗亮度的实验研究，结合舒适度评价指标，及参考国外相关标准，确定了本标准各采光等级的窗不舒适眩光指数值DGI（表5），与英国标准（表6）比较基本一致。实测调查表明，窗亮度为8000cd/m2时，其累计出现几率达到了90%，说明90%以上的天空亮度状况在对应的标准中，实验和计算结果还表明，当窗面积大于地面面积一定值时，眩光指数主要取决于窗亮度。表中所列眩光限制值均为上限值。关于顶部采光的眩光，据实验和计算结果表明，由于眩光源不在水平视线位置，在同样的窗亮度下顶窗的眩光一般小于侧窗的眩光，顶部采光对室内的眩光效应主要为反射眩光。表6窗的不舒适眩光指数值比较采光等级眩光感觉程度窗亮度（cd/m2）窗的不舒适眩光指数本标准（DGI）英国标准（DGI）Ⅰ无感觉20002019Ⅱ有轻微感觉40002322Ⅲ可接受60002524Ⅳ不舒适70002726Ⅴ能忍受80002828表7英国IES眩光指数（DGI）临界值工作场所类别眩光指数临界值工作场所类别眩光指数临界值学校、医院纪念馆、博物馆办公楼研究室、实验室精密车间缝纫车间161619191919机加工车间油漆车间装配车间化工车间玻璃制造车间炼钢车间2525252828282、窗的不舒适眩光指数DGI的计算DGI的计算可按（1）和（2）进行计算：nGDGIlg10(1)sbsnLLLG5.08.06.107.0478.0(2)式中Gn——眩光常数；Ls——窗亮度，通过窗所看到的天空、遮挡物和地面的加权平均亮度（cd/m2）；Lb——背景亮度，观察者视野内各表面的平均亮度（cd/m2）；——窗对计算点形成的立体角（sr）；——考虑窗位置修正的立体角（sr）。本方法是在各个国家对窗的不舒适眩光研究的基础上，由英国和美国对不舒适眩光提出的计算公式。法国、英国和比利时依据上述公式对窗的眩光进行了研究。利用该公式可预定采光的不舒适眩光。同时还研究了不同的天空亮度、窗的形状和大小以及背景亮度对不舒适眩光的影响。研究表明，当天空亮度、房间大小和室内反射比一定时，GI值为一常数。试验结果还证实了对于同一评价等级采光的眩光指数要高于照明眩光指数，当采光眩光指数DGI值在28以下时，两者之间的关系可用下式表示。DGI=2/3(IESGI+14)（3）同样，我国对窗的不舒适眩光也进行了系统的实验研究，即“窗不舒适眩光的研究”，包括窗亮度和窗尺寸对眩光的影响、窗大小和形状对对眩光的影响、背景亮度对眩光的影响以及天然光和人工光的不舒适眩光的比较，得出了一组关系曲线。同时还引人了无眩光舒适度的概念，建立了窗亮度、窗的不舒适眩光指数和窗无眩光舒适度之间的关系曲线，进一步证实了这一眩光计算方法的适用性。窗的不舒适眩光一般需要采用计算机软件进行计算。四、窗地面积比和采光有效进深在建筑方案设计时，对Ⅲ类光气候区的采光，其采光窗洞口面积和采光有效进深可按表8进行估算，其他光气候区的窗地面积比应乘以相应的光气候系数K。表8窗地面积比和采光有效进深采光等级侧面采光顶部采光窗地面积比（Ac/Ad）采光有效进深（b/hs）窗地面积比（Ac/Ad）Ⅰ1/31.81/6Ⅱ1/42.01/8Ⅲ1/52.51/10Ⅳ1/63.01/13Ⅴ1/104.01/23为便于在方案设计阶段估算采光口面积，按建筑规定的计算条件（窗的总透射比τ取0.6等），计算并规定了表8的窗地面积比。此窗地面积比值只适用于规定的计算条件。如不符合规定的条件，需按实际条件进行计算。建筑师在进行方案设计时，可用窗地面积比估算开窗面积，这是一种简便、有效的方法，但是窗地面积比是根据有代表性的典型条件下计算出来的，适合于一般情况。如果实际情况与典型条件相差较大，估算的开窗面积和实际值就会有较大的误差。因此，本标准规定以采光系数作为采光标准的数量评价指标，即按不同房间的功能特征及不同的采光形式确定各视觉等级的采光系数标准值。在进行采光设计时，宜按采光计算方法和提供的各项参数进行采光系数计算，而窗地面积比则作为采光方案设计时的估算。本标准所规定的窗地面积比既要考虑到能满足天然采光的要求，同时也要考虑到对建筑围护结构能耗的限制。侧面采光时，在控制采光有效进深的情况下，对房间的窗地面积比和对应的窗墙比进行分析计算，计算结果窗墙比基本上在0.2～0.4之间，符合建筑节能标准的要求。顶部采光多为大跨度或大进深的建筑，如果开窗面积过大，包括大面积采用透明幕墙的场所，本标准对采光材料的光热性能提出了要求。对于侧面采光，根据模拟计算，统计出与各采光等级相对应的采光有效进深，如表9所示。表9采光有效进深统计结果采光等级侧窗窗地面积比采光有效进深（b/hs）Ⅰ1/32.20Ⅱ1/42.53Ⅲ1/53.14Ⅳ1/63.30Ⅴ1/104.15注：采光有效进深未考虑室外遮挡。表中采光有效进深是在常规开窗条件下，控制窗宽系数（不包括高侧窗）的计算统计结果。同时编制组还选取窗地面积