光线与立面开窗(大纲)

光线与立面开窗（大纲）中国光气候分区与光气候系数IIIIIIK=0.85K=0.85K=1.0K=1.0室外总照度年平室外总照度年平均值均值31.46lx31.46lxK=0.9K=0.9室外总照度年平室外总照度年平均值均值21.18lx21.18lxK=1.2K=1.2K=1.1K=1.1VVVVIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIVIVIVIV我国各地光气候有很大差别：西北高原地区室外年平均总照度值高达31.46KLX；而四川盆地及东北北部地区则只有21.18KLX，若采用同一标准是不合理的，故根据室外天然光年平均总照度值大小将全国划分为I-V类光气候区。1.确定自然光主方向：了解自然光的特性和限制，确定出最有利于自然采光的方式，可以使光的设计不会太辛苦。·方位与光：由于直接照射的阳光比较有用，因此朝南的方向通常是进行昼光照明的最佳方向。建筑物朝南的部位获得的阳光都是最多的。这部分额外的阳光在冬天，即通常需要取暖的时候，特别受欢迎。·光线深入的限制：·通常情况下，在多层建筑中，窗户往里15米左右的区域能够被昼光完全照亮，再往里15米的地方能被昼光部分照亮。·开放的空间布局，包括开放的流通的平面和剖面，对昼光进入屋子深处非常有利。2.确定光分布与类型：首先确定建筑空间中最亮的部分和最暗的部分；再确定与最亮和最暗的连接部分的光照特点，是渐变的层次还是明确的采光分区？确定中间层次的大致亮度分布。最后确定光的类型，主要采光的方式是直射光，还是漫射光，或者反射光？·漫射光：墙、天花、地面是反射器，这些元素的特征影响光的表现。·直射光：侧窗、侧高窗、天窗等。因为知道太阳是倾斜的照射的，他们把窗子拉长，为了对角以及竖直地捕捉光线，把窗子设置到了较高的位置。——巴埃萨3.确定窗户类型：用较高的窗户、高侧窗或者天窗来进行良好的昼光照明，而用较低的窗户来通风和欣赏风景。·侧窗的光特点：照度在室内刚好靠近窗户的地方最大，接着迅速下降，到达最重要的视觉工作对象时，照度已经不够。天空常常是直射眩光的发源地，直接照射的太阳光线进入窗户后，会产生反差剧烈的亮度比（斑驳的太阳光影），同时，在夏天会使温度过高。不同窗位置不同窗位置平面图平面图剖面图剖面图就采光量来说，在窗洞口面积相等，并且窗台距地面距离相同时，正方形窗口采光量最多，竖长方形次之，横长方形最少。但从照度均匀性来看，竖长方形在房间进深方向均匀性好，横长方形在房间宽度方向较均匀。·屋顶照明：天窗、采光顶以及高侧窗，都可以用来进行屋顶照明。只有平房和多层建筑的顶层能够对屋顶上开启的天窗加以利用，但采光井的使用例外。屋顶照明的主要优点，是可以提供均匀和照度级较高的光线。但遗憾的是，对多层建筑来说，它不是一个有效的照明策略，因此只能作为窗户的补充。屋顶照明也有带来眩光的潜在可能。所有头顶上的光源，也都是遮掩型反射的潜在光源。把光源移到引发强光反射区以外，是消除遮掩型反射的最佳途径。4.确定光-界面对应关系：1）光-空间：光与空间界面应有对应关系，并强调这种对应的逻辑性。这种对应关系既有功能上的对应，也有为了视觉表现而刻意的对应。广义的“缝隙光”（缝隙较宽甚至形成狭窄的带形庭院）对营造空间层次及延伸空间起到了重要作用。2）光-立面：根据建筑的类型特点，以及窗户的不同类型特点，进行窗户在立面上的构成，包括点、线、面之间的构成关系。3）窗的立面——面的构成：①确定整体虚实与意象：墙面是建筑内部与外部环境之间的界面，虚实关系体现的是建筑内与外的关系，这与建筑的性格有关，也与设计者的造型意象有关。②在墙面上进行面的构成：构成时先确定大的控制线，窗在墙面上可因比重的不同，而可分别视为点、线、面要素。③调整构成关系：当面的构成初步完成时，再次回到体块的角度来判断整体效果，当从一次的墙面构成很难满足整体意象时，可附加局部构件，也可采用双层界面或表皮进行调整。·窗的理性控制：1）窗墙比：建筑和建筑热工节能设计中常用到的一种指标。单一朝向外窗(不含门)面积和墙面积(含窗面积)的比值一般称窗墙面积比。注：计算时以建筑的立面图为标准，窗墙比中的墙指一层室内地坪线至屋面高度线之间的墙体（不包括女儿墙高度和踢脚高度）。如遇幕墙，则按透光面积计算。如果体型十分不规则，由向各角度倾斜的各种表面组成，则原窗墙比计算必须加权计算。公共建筑每个朝向的窗墙比不应大于0.7.2）窗地比：不同的建筑空间为了保证室内的明亮程度,照度标准是不一样的.具体来说窗地比是对一个单一房间来说的,即窗的净面积和地面净面积的比值。教室的窗地比不应低于1:6。3）其它要求：·只要有可能，就提高窗户的高度，使得窗户离顶棚近一些，因为日光照射的有效距离，一般是在窗户顶端高度1.5倍左右的区域以内。·至于窗户形状，一般来说，竖长方形在进深方向采光比较均匀，横长方形在开间方向较均匀，正方形居中，但正方形窗户的采光量是最大的。这里可接近于竖长方形，或接近于正方形。5.采光估算：确定了窗户类型和大致空间形式之后，根据视觉工作分级和拟采用的窗口洞口形式及位置，查出所需的窗地面积比。注意：由窗地比和室内地面面积相乘获得的开窗面积仅是估算值，可能与实际值差别较大。直接可靠的采光设计，最好是利用实物模型进行光环境模拟。1/51/51/71/72211学校：教室图书馆：阅览室旅馆：客房医院：病房1/71/121/51/510.522住宅：起居室、卧室卫生间、过厅办公建筑：办公室会议室窗地面积比（Ac/Ad）采光系数Cmin（%）建筑物及房间名称窗地面积比（Ac/Ad）采光系数Cmin（%）建筑物及房间名称部分建筑空间的采光系数和窗地面积比举例•窗地面积比（窗洞口面积与地面面积之比）估算法注：非Ⅲ类光气候区的窗地面积比应乘以其相应的光气候系数K。1/61/61/8.51/81/111/101/181/131/271/231/41/41/61/51/81/71/121/101/191/151/31/31/41/3.51/61/4.51/101/81/141/111/2.51/2.51/3.51/31/51/41/71/61/121/10ⅠⅡⅢⅣⅤ平天窗民用建筑，工业建筑锯齿形天窗民用建筑，工业建筑矩形天窗民用建筑，工业建筑侧窗民用建筑，工业建筑采光等级6.调整和改善窗户采光质量：在确定窗户类型，并粗估面积之后，光的数量问题基本明确，再进一步调整和改善光的质量问题。通常，总的方法有：·透光：增强室内的平均照度，增大窗玻璃，注意对于照度不均的改进。·反光：通过顶棚、地面、墙壁的反射，形成均匀的漫射光，避免眩光。·遮光：采用外遮阳、遮阳花格或者特殊的玻璃，以创造光影、避免眩光、改善室内照度均匀度或减低辐射热。·滤光：采用双重界面、滤光装置或特殊玻璃，以创造光影、避免眩光、改善室内照度的均匀度、取得柔光效果。·混用：为满足室内采光要求，综合考虑上述光控措施，并辅以人工照明。·改善侧窗的光质量：①增加绝对亮度——窗户应当在墙壁的高处，并且应当分布广泛，面积适当。照进室内的昼光会随着窗户的升高而增加。昼光照射的有效距离，限制在窗户顶端高度1.5倍左右的区域以内。只要有可能，就应当增加顶棚的高度，以便窗户的高度也能够提高。为了不使夏天温度过高以及在冬天损失热量，窗户的面积极少超过地板面积的20%。借助于反射器和漫射体，面积较小的窗户也可获得大量的昼光。②减少亮度比和眩光——在邻近另一侧墙壁之处开窗户。在这里，与窗户邻近的墙壁就充当了低亮度的反射器，以减小昼光照明过于强烈的方向性。这样做同时还可以减少窗户的炫光，因为从侧面墙壁反射回来的光线，减小了窗户和窗户所在的墙壁之间的亮度比。③利用反射光——地面、顶棚、墙壁和反光板。对平房来说，人行道、马路和浅色的庭院，都可以反射大量光线到顶棚上。对多层建筑而言，可以利用建筑物上的某些部分，把光线反射到室内。宽敞的窗台反光非常有效，但却是眩光的一个潜在光源。从地面和邻近建筑物反射的光线，常常是昼光照明的重要光源。物体表面的反射系数显得至关重要。一栋粉刷为白色的建筑，常常可以反射大约80%的入射光，而青葱的绿草，则只能反射大约10%的入射光，并且主要是绿色光。反光板不仅可以提高昼光照明的质量，而且还能够增加昼光照进室内的深度。朝南窗户上面的挑檐，可以为我们提供理想的、对光线的季节性控制。它们还可以消除日光光影、减少眩光，甚至能消除穿过房间的光线梯度。如果使用宽大、实心的水平挑檐，则挑檐的下端应当涂成白色，以便能够反射来自地面的光线。窗户前面的竖直板能够遮挡直接照射的阳光，同时把来自天空中的漫射光线反射到窗户里去。·改善高侧窗的光质量：①均匀的昼光线——列举了通常情况下高侧窗的间距。与水平的开口相比，任何一个竖直的开口主要的缺点都是，直接看到的天空较小，因此采光的光线也较少。高侧窗常见的间距是顶棚高度的函数。②使用反射光——反光的屋顶。使用白色或者浅色的屋顶，来把光线反射到白色、表面粗糙的高侧窗上，使光线变成漫射光。③使用反射光——反光挡板。在朝北的高侧窗外边安放反光挡板，来增加阳光明媚时采集到的光线。通常并不赞成建造朝东或者朝西的高侧窗，但这样的窗户安上反光挡板后，照明的效果会大大提高。通常情况下，朝东的高侧窗在早上获得的光线过多，而下午光线不足。反光挡板遮挡了一部分上午阳光，同时提高了下午光线反射的数量，使光亮程度更加均衡。当然，同样的情况也适用于朝西修建的高侧窗。④使用反射光——散光挡板。散光挡板可以消除投射在工作表面上的光影，使光线在工作表面上的分布更加均匀，也可以消除来自高侧窗的眩光。挡板的间距必须精心设计，才能既阻止阳光直接照射到室内，又避免在45°以下人的正常视线以内产生眩光。顶棚和挡板的表面应当打磨得既粗糙、又具有良好的反光性。·改善天窗的光质量：由于直接照射的太阳光束，对难于辨别的视觉工作对象并不适合，因此，照进来的太阳光线必须以某种方式使之成为漫射光。所有天窗都存在的最主要的问题，是它们直接面对太阳的时间，在夏天比在冬天更多。因此，它们在夏天获取的光线和热量，就比在冬天时多得多，这与我们所期待的情况正好相反。①增加绝对亮度——修建八字形的开口。为了增加天窗的通光面积，应当修建八字形的开口。如果通光井所在的墙壁也是倾斜的，那么，照进屋里的光线分布就会更加合理且没有很多眩光。②均匀的光线——天窗应当保持一定间隔。为了得到均匀的照明，开天窗时应当保持一定的间隔。如果没有窗户，天窗之间的间隔应当如图所示。如果有窗户，天窗离有窗户的墙壁就应当远一点。③使用反射光——把天窗开在靠近墙壁的地方。把天窗开在靠近墙壁的地方。任何一面墙壁，特别是朝北的墙壁，都可以为天窗充当漫射反射板。光亮的墙壁会使空间显得更大和更加明快。北墙的反光，可以平衡从南窗照进来的光线，并且消除投射在墙脚下的太阳光影。④使用反射光——使用室内反射器来漫射阳光。使用室内反射器来漫射阳光。如果在天窗下面悬挂一个反射板，把光线反射到顶棚上，天窗就会带来非常均匀的漫射光。7）确定窗户的细部——材料与构法：·窗的材料：木、钢、合金等窗框材料、窗台材料以及玻璃材料的色彩、质感会影响到立面效果。·窗的做法：（略）①颜色玻璃、吸热玻璃和反射玻璃：极少被用来采集昼光线，因为它们减小了光线的透射率。这三种玻璃并不能自动消除眩光问题，因为它们同时降低了室内的亮度和视野的亮度。因此亮度比仍然维持变——眩光也依旧存在。只有当室内还有其他的照明光源，例如天窗或高侧窗，而不是只用窗户照明时，颜色玻璃或反射玻璃才能降低窗户眩光。②光谱选择型玻璃和low-e玻璃：在需要保留光线而又消除光线里的热量时，应当使用光谱选择型玻璃；Low-E(loweradiation)玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。Low-E玻璃可透入较冷的昼光。应当避免使用深色的玻璃，因为它所造成的阴森的氛围，可能会降低人的生产率。③玻璃砖：大多数玻璃砖对昼光照明都没有什么特别的用处，因为它们几乎控制不了光线的方向和质量。但是，有一种玻璃砖是专门为昼光照明设计而生产的。它被称为导光玻璃砖，因