住宅室内自然采光模拟分析报告

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华新一品一期项目住宅室内自然采光模拟分析报告南通欣利置业有限公司2008年12月5日 目录1模拟概述11.1项目概况11.2气象参数11.3参考资料11.4评价标准12技术路线22.1原理概要22.1.1自然光环境22.1.2采光术语22.1.3采光质量42.2分析软件42.3参数设置53模拟分析说明93.1模拟分析93.2东1#楼第二层自然采光分析103.3东2#楼第三层自然采光分析103.4东4#楼第二层自然采光分析123.5西1#楼第三层自然采光分析133.6西2#楼第二层自然采光分析143.7西4#楼第三层自然采光分析154结论16 模拟概述1.1项目概况本项目位于江苏海安县城中坝南路东侧、黄海大道南侧，地理位置极为优越，规划总用地10.4万m2，总建筑面积约33万m2（含地下工程），绿地率45%。项目规划建筑设计由上海华东建设设计有限公司鼎力担纲设计，创作时引入高舒适度的全新居住理念、生态化的环境景观设计、人性化的建筑布局和人车分流停车系统，建成后将成为海安县南大门一道宏伟亮丽的风景线。1.2气象参数海安地处亚热带，年平均气温14.5oC，极端最高气温39.4oC，极端最低气温-12oC3；年平均降水量1025mm，年平均湿度80%；年蒸发量1360mm，常年主导风向为东南偏东风，按季节不同，春夏季东南风居多，秋季东北到东风，冬季西北风为主导风向。年平均风速3.1m/s，最大风速达34m/s；常年初雪日为12月25日，历史最大积雪深度为18cm。区内南临长江，东有黄海，地表水网密布，地下水分布较广。1.3参考资料《绿色建筑评价技术细则》《建筑采光设计标准》GB50033-2001《建筑照明设计标准》GB50034-2004委托方提供的项目总平面图、建筑设计图纸、设计说明等。委托方提供的其他相关资料。1.4评价标准《绿色建筑评价标准》中室内环境质量对室内自然采光提出下述要求：控制项4.5.2卧室、起居室(厅)、书房、厨房设置外窗，房间的采光系数不低于现行国家标准《建筑采光设计标准》GB／T50033的规定。《建筑采光设计标准》GB50033-2001对住宅建筑的采光系数标准要求如下：4.0.1住宅建筑的卧室、起居室（厅）、厨房应有直接采光。4.0.2住宅建筑的卧室、起居室（厅）的采光不应低于采光等级Ⅳ级的采光标准值，侧面采光系数不应低于2.0%，室内天然光照度不应低于300lx。15 规定住宅建筑的采光值不应低于表1所示。表1住宅建筑的采光标准值采光等级场所名称侧面采光采光系数标准值（%）室内天然光照度标准值（lx）Ⅳ卧室、起居室（厅）、厨房2.0300Ⅴ卫生间、过厅、楼梯间、餐厅1.01502技术路线2.1原理概要2.1.1自然光环境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，有利于工作、生活、保护视力。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。自然光在建筑设计中能创造出丰富的空间效果和光影变化，给人立体的感觉、层次的感觉、开敞的感觉以及温暖的感觉。首先，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，天热光的辨认能力优于人工光，有利于生活和保护视力。其次，自然光具有一定杀菌力，可以预防肺炎和其他疾病，还可以调节人体的生物节奏。自然光对人的心理状况也有很大影响，采光口是视觉与外界环境交流的渠道，长期在没有自然光环境中生活，容易烦躁、忧郁、沮丧和紧张不安，严重的还可能患上幽闭恐惧症。不仅如此，建筑自然采光还是照明节能的重要手段。在可持续发展已经成为当今世界的主题的时候，建筑中可再生能源的应用也开始受到广泛关注。利用自然光照明，能够节约照明小号的电能和改善室内生态环境，对降低建筑能耗和建设节约型城市具有非常重要的意义。2.1.2采光术语参考平面(referencesurface):测量或规定照度的平面。15 照度(illuminance):表面上一点的照度是入射在包含该点面元上的光通量除以该面元面积之商。室外照度（exteriorilluminance）:在填空漫射光照射下，室外无遮挡水平面上的照度。室内照度（interiorilluminance）:在填空漫射光照射下，室内给定平面上某一点的照度。采光系数（daylightfactor）：在室内参考平面上的一点，由直接或间接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室内无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。采光系数标准值（standardvalueofdaylightfactor）:在规定的室外天然光设计照度下，满足视觉功能要求时采光系数值。室外天然光设计照度（designilluminanceofexteriordaylight）:室内全部利用天然光时的室外天然光最低照度。室内天然光照度标准值（standardvalueofinteriordaylightilluminance）:对应于规定的室外天然光设计照度值和相应的采光系数标准值的参考平面上的照度值。光气候（daylightclimate）:由太阳直射光、天空漫射光和地面反射光形成的天然光状况。年平均总照度（annualaveragetotalilluminance）:按全年规定时间统计的室外天然光总照度。光气候系数（daylightclimatecoefficient）：根据光气候特点，按年平均总照度值确定的分区系数。室外天然光临界照度（criticalilluminanceofexteriordaylight）:室内需要全部开启人工照明时室外天然光照度。采光均匀度（uniformityofdaylighting）:参考平面上的采光系数最低值与平均值之比。不舒适眩光（discomfortglare）:在视野中由于光亮度的分布不适宜，或在空间或时间上存在着极端的亮度对比，以致引起不舒适的视觉条件。不舒适眩光特指由窗引起的不舒适眩光。窗地面积比（ratioofglazingtofloorarer）:窗洞口面积与地面面积之比。对于侧窗采光，应为参考平面以上的窗洞口面积。采光有效进深（depthofdaylightingzone）:侧面采光时，可满足采光要求的房间进深。导光管采光系统（tubulardaylighting15 system）：一种用来采集天然光，并经管道传输到室内，进行天然光照明采光系统，通常由集光器、导光管和漫射器组成。导光管采光系统效率（efficiencyofthetubulardaylightingsystem）:导光管采光系统的漫射器输出光通量与集光器输入光通量之比。采光利用系数（daylightutilizationfactor）:被照面接受到的光通量与天窗或集光器接受到来自天空的光通量之比。光热比（lighttosolargainratio）:材料的可见光透射比与太阳能总透射比的比值。透光折减系数（transmittingrebatefactor）:透射漫射光照度与漫射光照度之比。2.1.3采光质量1、顶部采光时，Ⅰ~Ⅳ采光等级的采光均匀度不宜小于0.7为保证采光均匀度的要求，相邻两天窗中线间的距离不宜大于参考平面至天窗下沿高度的1.5倍。2、采光设计时，应采取下列减小窗的不舒适眩光的措施：1）作业区应减少或避免直射阳光；2）工作人员的视觉背景不宜为窗口；3）可采用室内外遮挡设施；4）窗结构的内表面或窗周围的内墙面，宜采用浅色饰面。3、办公、图书馆、学校等建筑的房间，其室内个表面的反射比宜符合《建筑采光设计标准》GB50033—2013中5.0.4的规定。4、采光设计时，应注意光的方向性，应避免对工作产生遮挡和不利的阴影。5、需补充人工照明的场所，照明光源宜选择接近天然光色温的光源。6、需识别颜色的场所，应采用不改变天然光光色的采光材料。7、博物馆建筑的天然采光设计，对光有特殊要求的场所，宜消除紫外辐射、限制天然光照度值和减少曝光时间。陈列室不应有直射阳光进入。8、当选用导光管采光系统进行采光设计时，采光系统应有合理的光分布。2.2分析软件本采光报告主要利用ECOTECT软件进行自然采光分析，模拟计算滨海新区塘沽地区在室外天然光设计照度值——15000lux时室内的采光系数值。ECOTECT是由英国SquareOne公司开发的生态建筑设计软件，它主要应用于方案设计阶段，具有速度快，直观，技术性强等优势，而且可以和一系列精确分析软件相结合作进一步的分析。ECOTECT提供了一系列的照明分析功能，包括自然光、人工光和自然光混合15 照明，其中尤以自然光照明最为重要。自然采光：自然采光即以太阳作为光源为建筑进行照明，由于太阳在天空中的位置在一天之中、一年之中分分秒秒都在时刻变化的，有时太阳可能也会被云遮挡住，以及一年中主体对于光照强度的感觉也是变化的，所以它并不适合作为一种稳定可靠的建筑室内照明光源。另外，对于建筑自然采光来说，最不利的情况是在全阴天时刻，此时没有直射光，仅能依靠天空漫射光进行照明，只要全阴天时的室内空间满足照度要求，则其它时刻也均能满足。基于此，ECOTECT仅考虑全阴天时的自然采光情况，而不考虑直射光的影响。计算依据：ECOTECT中最基本的自然光照明计算数据就是采光系数，其它参数都是在其基础上计算出来的。计算采光系数的最佳方法就是建筑研究组织（BuildingResearchEstablishment）的分项研究（SplitFlux）方法。它基于这样一种假设，不考虑直射光，到达房间内任一点上的自然光包含三个独立的组成部分：天空光组分SkyComponent(SC)：通过窗户等构件直接从天空射入房间内的部分。外部反射光组分ExternallyReflectedComponent(ERC)：由大地，树，其他建筑物反射的部分。反射光组分ReflectedComponent(IRC)：前两部分在室内表面上的内部反射。Ecotect中使用的是CIE全阴天分布(OvercastSkyDistribution)计算模型。可以通过当前分析网格或独立的传感点来计算自然光照明。ECOTECT应用工程：加的夫威尔士千年中心；悉尼Ansett国内航班大楼；Denham研究中心；悉尼化工大厦；上海张江集电港办公中心；清华科技园科技大厦LEED-EB评估；瑞辰国际天鸿集团办公楼；中国湿地博物馆LEED-NC评估；中国国际贸易中心三期工程LEED-CS认证……2.3参数设置材料的材质、颜色、表面状况决定光的吸收、反射与投射性能，对建筑采光影响较大，模拟分析时需根据实际材料性能对参数进行选值。表2各物质表面光反射比表面名称反射比顶棚0.60~0.9015 墙面0.30~0.80地面0.10~0.50桌面、工作台面、设备表面0.20~0.60注：本表引自《建筑采光设计标准》GB50033-2001的表5.0.4表3-1饰面材料的反射比ρ值材料名称ρ石膏0.91大白粉刷0.75水泥砂浆抹面0.32白水泥0.75白色乳胶漆0.84调和漆白色和米黄色0.7中黄色0.57红砖0.33灰砖0.23瓷釉面砖白色0.8黄绿色0.62粉色0.65天蓝色0.55黑色0.08大理石白色0.6乳色间绿色0.39红色0.32黑色0.08无釉陶土地砖土黄色0.53朱砂0.19马赛克地砖白色0.19浅蓝色0.42浅咖啡色0.31绿色0.25深咖啡色0.2表3-2饰面材料的反射比ρ值材料名称ρ铝板白色抛光0.83-0.87白色镜面0.89-0.93金色0.45浅色彩色涂料0.75不锈钢板0.72浅色木地板0.58深色木地板0.115 棕色木地板0.15混凝土面0.2水磨石白色0.7白色间灰黑色0.52白色间绿色0.66黑灰色0.1塑料贴面板浅黄色0.36中黄色0.3深棕色0.12塑料墙纸黄白色0.72蓝白色0.61浅粉白色0.65沥青地面0.1铸铁、钢板地面0.15普通玻璃0.08镀膜玻璃金色0.23银色0.3宝石蓝0.17宝石绿0.37茶色0.21彩色钢板红色0.25深咖啡色0.2注：本表引自《建筑采光设计标准》GB50033-2001的附录D中表D.0.5玻璃品种及规格可见光透射比太阳能总透射比遮阳系数SC中部传热系数K透明玻璃3透明玻璃0.830.8715.86透明玻璃0.770.820.935.712透明玻璃0.650.740.845.5吸热玻璃5绿色吸热玻璃0.770.640.765.76蓝色吸热玻璃0.540.620.725.75茶色吸热玻璃0.50.620.725.75灰色吸热玻璃0.420.60.695.7热反射玻璃6高透光反射玻璃0.560.560.645.76中等透光热反射玻璃0.40.430.495.46低透光热反射玻璃0.150.260.34.66特低透光热反射玻璃0.110.250.294.6单片Low-E6高透光单片Low-E玻璃0.610.510.584.66中等透光单片Low-E玻璃0.550.440.513.56透明+12空气+6透明0.710.750.862.815 中空玻璃6绿色吸热+12空气+6透明0.660.470.542.86灰色吸热+12空气+6透明0.380.450.512.86中等透光热反射+12空气+6透明0.280.290.342.46低透光热反射+12空气+6透明0.160.160.182.36高透光Low-E+12空气+6透明0.720.470.621.96中透光Low-E+12空气+6透明0.620.370.51.86较低透光Low-E+12空气+6透明0.480.280.381.86低透光Low-E+12空气+6透明0.350.20.31.86高透光Low-E+12氩气+6透明0.720.470.621.56中透光Low-E+12氩气+6透明0.620.370.51.4注：本表引自《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-建筑》中表6.3.1。本报告参考《建筑采光设计标准》GB50033-2001的表5.0.4及附录D中表D.0.5和《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-建筑》中表6.3.1对各种不同材料构造的光学性能参数提供的参考知道值进行赋值计算分析，各围护结构光学性能参数取值具体如表5所示。表5材料光学性能参数构造部位材料吸收系数反光系数可见光透射比备注楼面地板0.70.3—　顶棚涂料0.20.8—　墙体涂料0.20.8—　窗户中空（6-12-6）——0.62　窗户中空（Low-E6-12-6）——0.71　注：[1]地面、顶棚、墙体饰面材料的反射系数依据委托方提供的资料并参考《建筑采光设计标准》GB50033-2001附录D中表5.0.4进行设置；15 [2]玻璃的可见光透射比依据委托方所提供的资料并参考《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-建筑》表6.3.1中相关参数进行设置。本报告中，根据《建筑采光设计标准》GB50033-2001的相关规定，光气候系数K值如表6所示，天津地区的采光系数标准值应乘以Ⅲ类光气候区的系数K=1.10。光气候区ⅠⅡⅢⅣⅤK值0.850.911.11.2室外天然光设计照度值(lx)1800016500150001350012000其它模拟参数条件设置如下：（1）气象数据为天津地区的统计数据库；（2）选用CIE全阴天天空条件，天津地区属Ⅲ类光气候区，室外天然光设计照度值为15000lux；（4）民用建筑参考平面取距地面0.75m,本模拟工作面高度取值为0.75m。3模拟分析说明本项目中6幢22+1F~25F高层住宅楼。根据《建筑采光设计标准》GB/T50033-2001的要求，居住建筑采光标准主要针对四种主要功能房间——起居室（厅）、卧室、书房、厨房，以及四种辅助空间——卫生间、过厅、楼梯间、餐厅。为了充分利用自然采光，在平面布置时，将需要自然采光的功能房间尽量布置在临窗处，降低人工光照明能耗，也符合居住建筑对自然光的功能要求。3.1模拟分析项目中6幢22+1F~25F高层住宅楼，分别为东1#、东2#、东4#、西1#、西2#。西4#的第一层与其他层的平面布置不同，第二层及以上的平面布置相同，故只需要对2,3层进行模拟。3.2东1#楼第二层自然采光分析（1）、分析模型东1#楼第二层进行采光分析。其平面图如图1所示，ECOTECT模型如图2所示。15 图1东1#楼第二层采光系数模拟结果分析结果如表6所示：表6各房间采光系数值汇总表房间名称房间面积采光系数实际值最小采光系数标准值结论卫生间23.311.51.0合格卧室310.322.552.0合格客厅419.812.292.0合格厨房54.72.052.0合格厨房64.72.122.0合格客厅719.8113.772.0合格卧室810.332.122.0合格卧室910.332.422.0合格客厅1019.8113.772.0合格厨房114.72.122.0合格厨房124.72.052.0合格客厅1319.812.312.0合格卧室1410.322.572.0合格卫生间153.311.51.0合格主要功能空间模拟面积171.36主要功能空间采光达标面积171.36达标率100%3.3东2#第三层自然采光分析（1）、模拟结果15 模拟结果如图2所示：当室外天然光设计照度大于等于5000lux时，所有的室内主要功能空间——起居室、卧室、书房、厨房在750mm高处的工作面的采光系数值能满足《建筑采光设计标准》要求。图2东2#楼第三层采光系数模拟结果分析结果如表7所示：表7各房间采光系数值汇总表房间名称房间面积采光系数实际值最小采光系数标准值结论厨房15.12.172.0合格客厅219.993.732.0合格卧室38.483.162.0合格卫生间43.311.731.0合格卧室510.323.432.0合格卧室610.321.82.0不合格客厅719.812.792.0合格厨房84.71.782.0不合格厨房94.71.822.0不合格客厅1019.812.792.0合格卧室1110.332.192.0合格卧室1210.332.212.0合格客厅1319.812.792.0合格厨房144.71.782.0不合格厨房154.71.752.0不合格15 客厅1619.812.792.0合格卧室1710.321.792.0不合格卧室1810.323.342.0合格卧室198.483.672.0合格客厅2019.993.752.0合格厨房215.12.172.0合格主要功能空间模拟面积192.67主要功能空间采光达标面积172.03达标率89.3%3.4东4#第二层自然采光分析图3东4#楼第二层采光数模拟结果分析结果如表8所示：表8各房间采光系数值汇总表房间名称房间面积采光系数实际值最小采光标准值结论厨房15.181.782.0不合格厨房28.692.392.0合格卫生间34.354.141.0合格厨房411.382.62.0合格客厅522.852.052.0合格卧室61.951.362.0不合格卧室712.092.512.0合格客厅819.902.122.0合格厨房94.953.312.0合格厨房104.953.312.0合格客厅1119.902.122.0合格15 卧室1212.092.512.0合格卧室1310.951.372.0不合格客厅1424.782.122.0合格卧室1511.382.62.0合格卫生间164.354.131.0合格卧室178.852.392.0合格厨房188.392.472.0合格厨房195.361.72.0不合格主要功能空间模拟面积211.34主要功能空间采光达标面积178.9达标率84.7%3.5西1#第三层自然采光分析图4西1#楼第三层采光系数模拟结果分析结果如表9所示：表9各房间采光系数值汇总表房间名称房间面积采光系数实际值最小采光标准值结论厨房15.181.412.0不合格卧室28.692.402.0合格卫生间34.354.151.0合格15 卧室411.382.72.0合格客厅522.852.12.0合格卧室610.951.382.0不合格卧室712.092.472.0合格客厅819.902.132.0合格厨房94.951.492.0不合格厨房104.951.492.0不合格客厅1119.903.342.0合格卧室1212.0093.342.0合格卧室1310.951.492.0不合格客厅1424.782.792.0合格卧室1511.382.72.0合格卫生间164.354.171.0合格卧室178.852.452.0合格卧室188.392.472.0合格厨房195.362.322.0合格主要功能房间模拟面积211.34主要功能房间采光面积179.54达标率84.9%3.6西2#第二层自然采光分析图5西2#楼第二层采光系数模拟结果分析结果如表10所示：表10各房间采光系数值汇总表房间名称房间面积采光系数实际值最小采光系数标准值结论15 厨房16.183.22.0合格卧室28.122.922.0合格卫生间34.354.181.0合格卧室413.082.62.0合格客厅523.242.142.0合格卧室611.591.772.0不合格卧室712.552.472.0合格客厅824.222.132.0合格厨房95.551.82.0不合格厨房105.551.82.0不合格客厅1124.222.132.0合格卧室1212.552.472.0合格卧室1311.591.652.0不合格客厅1423.242.152.0合格卧室1513.082.612.0合格卫生间164.354.191.0合格卧室178.122.922.0合格厨房186.183.22.0合格主要功能房间的模拟面积217.76主要功能房间的采光面积183.48达标率84.3%3.7西4#第三层自然采光分析图6西4#楼第三层采光系数模拟结果分析结果如表11所示：表11各房间采光系数值汇总表房间名称房间面积采光实际采光值最小采光系数标准值结论15 厨房16.183.432.0合格卧室28.122.932.0合格卫生间34.354.341.0合格卧室413.082.612.0合格客厅523.242.172.0合格卧室611.592.052.0合格满足卧室712.552.422.0合格满足客厅824.222.132.0合格厨房95.551.822.0不合格厨房105.551.822.0不合格客厅1124.222.132.0合格卧室1212.552.432.0合格卧室1311.592.052.0合格客厅1423.242.172.0合格卧室1513.082.612.0合格卫生间164.354.351.0合格卧室178.122.932.0合格厨房186.183.432.0合格主要功能区模拟面积217.76主要功能区采光达标面积206.66达标率94.9%4结论如前文所述，利用ECOTECT对本项住宅项目的6栋高层住宅楼进行自然采光模拟分析，在室外设计照度——15000lux的条件下，计算结果显示本项目中的所有建筑均满足《建筑采光设计标准》GB／T50033-2001的要求，即满足《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014中室内环境质量对室内自然采光提出下述要求：控制项4.5.2卧室、起居室(厅)、书房、厨房设置外窗，房间的采光系数不低于现行国家标准《建筑采光设计标准》GB／T50033-2001的规定。15