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基于视觉舒适度的中小学教室侧窗采光优化研究——以华南地区为例

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基于视觉舒适度的中小学教室侧窗采光优化研究——以华南地区为例

作者：刘璐华南理工大学

学位级别：硕士

随着科技的不断进步,人工照明技术也得以迅速发展,为照明条件带来了巨大的改变。但近视的发病率也随之迅速增加,尤为严重的是,中小学生的近视率持续上升,学生近视已成为关系民族和国家未来的重大问题。教室作为学生主要学习场所,其光环... 详细信息

随着科技的不断进步,人工照明技术也得以迅速发展,为照明条件带来了巨大的改变。但近视的发病率也随之迅速增加,尤为严重的是,中小学生的近视率持续上升,学生近视已成为关系民族和国家未来的重大问题。教室作为学生主要学习场所,其光环境质量的好坏会对学生的视力健康、学习效率和生理节律等产生影响。教室光线主要来源于人工照明和天然采光,天然光有着人工照明不可比拟的优势。然而我国教室多采用侧窗采光,易造成照度不均和眩光现象,导致师生被迫关闭窗帘,转向人工照明,耗电量大,天然光有效利用率低。因此研究如何优化教室的天然光环境具有重要意义。本文通过文献阅读、现状调研和数值模拟等方法,以华南地区中小学教室为研究对象,以视觉舒适为目标,对教室侧窗采光进行优化研究,研究内容和成果如下:1)通过对华南地区中小学教室的光环境现状调研可知华南地区中小学教室大多采用单外廊双侧采光,朝向多朝南北,窗户较大,总窗地面积比约为0.24～0.35。建筑外立面遮阳措施不到位,使得当前教室天然光环境存在照度不均及眩光问题,尤以北外廊南采光教室更甚,这也是影响学生对教室天然光环境满意度的主要因素。2)对教室典型模型的初始天然光环境进行仿真模拟,眩光模拟的结果表明在靠近南侧窗后部视看黑板左侧的VG1视点眩光最为严重,可察觉程度以上(DGP≥0.35)的眩光全年时间占比达到60.47%,其中不可忍受(DGP≥0.45)眩光时间占比为34.63%。基于DGP指标,提出以“最不利眩光视点VG1各程度眩光全年时间占比和时间分布”来评价教室的眩光状况。3)从窗玻璃材料特性和遮阳设计两方面对教室的侧窗采光进行优化研究。结果表明增加玻璃的透过率会加重南向窗口采光过度的情况,可使VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比差值高达33%。在窗口设置遮阳可以有效地改善教室的天然光环境,在传统板式遮阳中综合遮阳的效果最佳,且遮阳板挑出长度是影响其效果的重要因素,最佳挑出长度为1.6m-1.8m,对应的VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比降低至1.56%;反光板对于眩光的改善效果比综合遮阳及百叶外遮阳差,其安装高度宜取2m-2.4m,最佳遮阳长度为1.4m-1.6m,内置板长达到0.5m后继续增加意义不大,VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比始终保持在19%左右;百叶外遮阳对眩光的控制效果较好,其叶片尺寸对遮阳效果几乎没有影响,而偏转角度是影响其效果的关键,最佳偏转角度为45°到60°,此时可将VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比控制在3%以下。本研究通过现状调研发掘当前教室光环境存在的主要问题,了解学生对光环境满意度的影响因素,进而采用数值模拟研究教室侧窗采光优化策略,为改善教室光环境,降低学生近视率,节约照明能耗提供理论指导。

关键词：采光优化视觉舒适不舒适眩光中小学教室

健康理念下的乡村住宅采光优化 ——以邯郸市魏县双井镇为例

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健康理念下的乡村住宅采光优化 ——以邯郸市魏县双井镇为例

作者：王洋洋河北工程大学

学位级别：硕士

随着建造技术的提高和科技水平的提高,我们的生活中到处充斥着人工光源,使我们淡忘了自然光的重要性,认为人工光源可以替代自然光。自然光给我们带来的不仅仅是照明,自然光对人体的健康也至关重要,它会对人的视觉系统,非视觉系统、心理... 详细信息

随着建造技术的提高和科技水平的提高,我们的生活中到处充斥着人工光源,使我们淡忘了自然光的重要性,认为人工光源可以替代自然光。自然光给我们带来的不仅仅是照明,自然光对人体的健康也至关重要,它会对人的视觉系统,非视觉系统、心理的健康有重要影响。随着越来越多的人工光源的使用,很多长期缺乏自然光的人出现由于缺乏自然光的疾病,人们开始重视室内的自然采光。自然光的高效利用对于乡村住宅来说具有深远的意义。它不仅对乡村住宅的节能有意义,还对使用者的健康意义重大。长期以来乡村住宅建设缺乏相关法律和规范的约束,缺乏科学的指导造成乡村住宅的建设很多盲目进行。本文首先通过对健康建筑理论中关于住宅采光部分的研究和分析建立理论基础。通过对影响采光质量相关指标的分析,确定可以有效评价室内健康采光的相关指标。通过对国内外乡村住宅相关文献和住宅采光优化相关文献的研究,以及健康建筑相关理论的研究,找出适合本文的研究方法,为论文的进行提供相关指导。对自然光对于人体生理和心理健康影响的相关文献的研究,得出自然光优化的重要性和意义。其次通过调研和资料查询,概括邯郸地区自然地理以及气象气候的基本特征。通过走访调研和调查问卷分析邯郸东部乡村的住宅建设基本情况和采光基本情况,分析乡村住宅采光不利于健康的影响因素,得出自然采光优化的必要性。通过问卷中关于乡村人平时的生活习惯,找出居民对自然采光照度需求的类型和进行模拟实验的方法。实验测试确定不同人群对室内自然采光照度的需求,为以后的健康采光优化提供优化依据和数据支持。对四种代表类型的住宅进行实地采光测试,分析采光不达标的的原因和影响因素以及对人体健康的影响,为后期数据模拟提供基础和参考。再次,针对不同的影响因素造成的室内采光不足,提出不同的自然采光优化措施。从不同的角度提出不同优化策略,分别从室内的影响因素优化策略,室外平面布局对光环境影响因素优化策略,和现代先进采光技术优化策略这三方面。最后在研究分析和总结的优化策略的基础上,对不同类型采光存在问题的住宅进行模拟优化,验证优化策略的可行性。本文立足健康理念,以健康建筑理论为基础,为今后的乡村住宅建设提供科学的指导和建议。通过实验的测试和模拟找到了符合乡村住宅儿童和老人不同人群的室内照度需求,为提高乡村住宅的居住质量做了贡献。邯郸东部乡村采光相关研究较少,该文补充了邯郸东部乡村采光的相关研究。

关键词：乡村住宅健康理念采光优化邯郸 Ecotect

湖北地区乡村住宅天然采光优化研究——以咸宁市桂花镇为例

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湖北地区乡村住宅天然采光优化研究——以咸宁市桂花镇为例

作者：邓帆吉林建筑大学

学位级别：硕士

随着我国城乡一体化建设和乡村振兴战略的推进,乡村经济得到快速发展并带动乡村住宅大规模建设。本文以湖北地区乡村住宅为研究对象,受夏热冬冷地区气候特征影响,湖北地区乡村住宅夏季有避热需求、冬季有采暖及人工照明需求。良好的天... 详细信息

随着我国城乡一体化建设和乡村振兴战略的推进,乡村经济得到快速发展并带动乡村住宅大规模建设。本文以湖北地区乡村住宅为研究对象,受夏热冬冷地区气候特征影响,湖北地区乡村住宅夏季有避热需求、冬季有采暖及人工照明需求。良好的天然采光方式可以有效避免该地区乡村住宅夏季受阳光直射时间过长,降低冬季人工照明产生的能耗和采暖设备的使用频率。改善乡村住宅的天然采光也是在探索生态宜居、环境优美、居住舒适的乡村居住环境,有助于推进乡村住宅的健康与可持续发展,对乡村的人居环境发展至关重要。文章首先对国内住宅天然采光研究现状进行介绍,并阐述天然采光相关概念、采光相关标准、采光分析方法。其次通过对湖北地区建筑气候区、光环境特征、乡村住宅采光现状的调查研究,总结出湖北地区乡村住宅以“一”字型和“L”型布局的砖混结构新式乡村住宅为主,分析出当地住宅的平面布局不合理、朝向各异、进深尺寸太大、开窗形式不合理等因素导致当地乡村住宅采光量不足的问题。然后基于以人为本、可实施性和经济性、地区适应性三大原则,提出湖北地区乡村住宅天然采光被动式优化策略。最后以桂花镇乡村住宅进行实证研究,以实地调研结果为依据,建立桂花镇乡村住宅简化模型。选择计算机模拟法,利用Rhino和Grasshopper搭建实验平台,以动态采光指标作为评价依据,对各个影响因素进行控制变量模拟,并对可视化结果进行分析,得出乡村住宅采光的最佳朝向、开窗方式、进深以及遮阳构件尺寸。以此对乡村住宅的天然采光状况进行改善,并检验策略在湖北地区实施的可行性。最后通过对桂花镇的住宅采光优化,进一步检验策略的可行性。本文研究的乡村住宅天然采光优化策略,旨在降低建筑照明产生的能耗同时,满足人们对室内光环境的更高品质要求,也为广大乡村住宅的宜居建设提供新思路。

关键词：湖北地区乡村住宅天然采光采光优化

地铁站点综合体地下中庭天然采光优化设计研究 ——以华南地区为例

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地铁站点综合体地下中庭天然采光优化设计研究 ——以华南地区为例

作者：胡佳文华南理工大学

学位级别：硕士

随着轨道交通系统建设的不断推进,轨道交通与周边城市空间的融合日益加深。地铁站点与城市综合体联合开发建设形成地铁站点综合体将成为一种重要的开发模式。天然光对于室内物理环境品质、人体身心健康、建筑照明能耗有着显著影响。地... 详细信息

随着轨道交通系统建设的不断推进,轨道交通与周边城市空间的融合日益加深。地铁站点与城市综合体联合开发建设形成地铁站点综合体将成为一种重要的开发模式。天然光对于室内物理环境品质、人体身心健康、建筑照明能耗有着显著影响。地铁站点综合体通常在内部核心空间设置地下中庭,并通过天窗进行采光,因此其地下中庭的采光优化研究有着重要意义。本文通过实地调研、问卷调查、光环境测试和数值模拟等方法,对华南地区地铁站点综合体地下中庭的天然采光优化进行研究。首先,对6处地铁站点综合体地下中庭的空间形式和光环境状况进行现状调研;然后在调研结果的基础上,建立地铁站点综合体地下中庭天然光环境的分析模型。最后,通过动态采光分析和空间眩光分析研究影响地下中庭天然光环境的地上地下因素的作用规律,并借助遗传算法探究地下中庭采光与眩光控制的多目标优化问题。研究发现:（1）地铁站点综合体地下中庭的顶部侧廊和底部空间,存在照度过高、出现不舒适眩光的概率较大的问题。（2）问卷调查分析结果显示,受访者普遍认可中庭引入天然光的必要性;300lx能较好地区分照度充足度,对于地铁站点综合体地下中庭内照度标准值的确定有一定的参考意义。（3）综合体塔楼的方位和距离对中庭天然光环境的影响较大。（4）随着天窗比的升高,中庭总体a UDI先升高后下降;适当减少天窗比可有效降低中庭整体尤其是顶层侧廊空间出现眩光的概率;（5）光井指数（WI,Well Index）可作为中庭动态采光和眩光分析的参考指标,无遮阳措施时其值宜在1.0-2.0的范围内。（6）利用遗传算法插件Octopus得出多因素的优化组合解集,可实现天然采光与眩光控制的协同优化;通过对所有运算解的多元线性回归分析发现帘幕透射率、玻璃透射率、天窗比、帘幕面积比和地面反射率对动态采光水平和空间眩光程度的影响较大。本研究通过现状调研发掘当前地铁站点综合体地下中庭光环境存在的主要问题,通过动态采光分析和空间眩光分析,探究地下中庭天然光环境的影响因素及其优化策略,为改善地铁站点综合体地下中庭的天然采光,减少视觉不适,降低照明能耗提供思路和参考。

关键词：采光优化视觉舒适地铁站点综合体地下中庭

基于动态采光评价的中小型航站楼自然采光优化设计研究 ——以Ⅳ类光气候区为例

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基于动态采光评价的中小型航站楼自然采光优化设计研究 ——以Ⅳ...

作者：丁广洲华南理工大学

学位级别：硕士

中小型航站楼作为我国航站楼建筑中重要的建筑类型,基数存量较大,有全年运营与人流量多等特点,对室内的光环境质量要求较高。为了满足室内的功能性需求,中小型航站楼侧界面通常采用大面积玻璃幕墙以保证视线通透性,但是由于空间高大、... 详细信息

中小型航站楼作为我国航站楼建筑中重要的建筑类型,基数存量较大,有全年运营与人流量多等特点,对室内的光环境质量要求较高。为了满足室内的功能性需求,中小型航站楼侧界面通常采用大面积玻璃幕墙以保证视线通透性,但是由于空间高大、进深较小,对于室内光环境质量的把控具有更大的挑战。为了使室内光环境更具品质,在设计前期对中小型航站楼采用适宜的自然采光设计方法至关重要。同时,动态采光评价已成为近年来国内外自然采光评价的主流,相对于静态采光评价来说具有更具优越性,因此,本文将动态采光评价的方法运用到中小型航站楼的自然采光优化设计研究中,以期能最大程度地为实际项目提供理论支持。本文首先通过文献研究,总结了中小型航站楼的室内光环境的特点和相关影响因素。而后通过案例调研的方式,对Ⅳ类光气候区的中小型航站楼设计的特点进行了归纳总结,并基于对一层式、一层半式和二层式航站楼的数量级与自然采光优化潜力对比,确定以一层半式航站楼作为实测与模拟的主要研究对象。并对具有典型采光形式的一层半式中小型航站楼室内光环境进行实测调研,总结出该航站楼室内主要功能区域的光环境现状问题与原因,结果表明,中小型航站楼自然采光的主要问题为采光过度与眩光。接着将航站楼室内主要的光环境问题作为优化主要解决的目标,通过模拟仿真的方法,借助采光模拟分析软件Ladybug+Honeybee,利用动态采光模拟的方法,将UDI、GA等作为主要评价指标,对中小型航站楼天窗采光、空间尺寸、界面形态、玻璃幕墙遮阳设计等方面进行模拟分析,以得出各变量对室内光环境的影响机制。并通过模拟结果,总结出针对Ⅳ类光气候区中小型航站楼的自然采光优化方法。最后基于典型的中小型航站楼案例,结合动态采光模拟平台,以提高现状室内光环境质量为目标,将取消天窗、降低建筑高度、加大屋面出挑、增加屋面出挑以及玻璃幕墙遮阳等设计方法逐步进行优化。结果表明合理的自然采光设计对于室内有效采光质量意义防止眩光发生的概率具有显著的提升效果,在验证优化设计方法可行性的同时,协助建筑师们在中小型航站楼的设计阶段以更全面的视角考虑问题。

关键词：中小型航站楼 Ⅳ类光气候区动态采光分析采光优化

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夏热冬冷地区既有居住建筑室内采光优化设计

山西建筑 2022年第1期48卷 162-164页

作者：吴际李晓虹邹涛西华大学土木建筑与环境学院四川成都610039

绿色建筑是我国建筑行业未来发展的主要方向,光环境是绿色建筑的重要内容之一,合理的室内自然采光能使得居住者更为舒适,同时也能降低建筑能耗,以成都地区某住宅建筑为例,通过绿建斯维尔DAIL软件模拟分析其室内采光存在的不足,通过对其... 详细信息

绿色建筑是我国建筑行业未来发展的主要方向,光环境是绿色建筑的重要内容之一,合理的室内自然采光能使得居住者更为舒适,同时也能降低建筑能耗,以成都地区某住宅建筑为例,通过绿建斯维尔DAIL软件模拟分析其室内采光存在的不足,通过对其优化,使优化后的室内采光满足GB/T 50378-2019绿色建筑评价标准的要求,也使得室内光环境更为舒适。

关键词：绿色建筑光环境采光优化

数值模拟在工业建筑采光优化设计中的应用研究

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山西建筑 2017年第23期43卷 9-10页

作者：李伟那艳玲天津城建大学建筑学院天津300384 中国铁路设计集团有限公司天津300142

利用计算机数值模拟技术,以天津郊区某工业厂房车间的天然采光为例,对该车间室内天然采光的初始设计方案与不同的优化设计方案分别进行了数值模拟,并以天然光照度主要指标进行了比对分析。研究结果表明,优化后的设计方案与初始设计方案... 详细信息

利用计算机数值模拟技术,以天津郊区某工业厂房车间的天然采光为例,对该车间室内天然采光的初始设计方案与不同的优化设计方案分别进行了数值模拟,并以天然光照度主要指标进行了比对分析。研究结果表明,优化后的设计方案与初始设计方案相比,不但天然光照度优于国家标准要求,同时顶部采光口面积减小了83.33%,提高采光效率的同时大大降低了围护结构的传热量。

关键词：工业建筑采光优化数值模拟

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基于静态模拟分析的住宅餐厅采光优化设计

住宅科技 2023年第1期43卷 29-33页

作者：芦伟岳阳辽宁工程技术大学建筑与交通学院

良好的环境对居家生活具有积极的推动作用,明亮的餐厅环境能够促进人体健康。文章以优化建筑光环境为出发点,结合实际案例,以改善餐厅天然采光环境为目标,运用BIM技术,通过Sketchup建模和Ecotect软件静态模拟分析,对原有的餐厅、客厅和... 详细信息

良好的环境对居家生活具有积极的推动作用,明亮的餐厅环境能够促进人体健康。文章以优化建筑光环境为出发点,结合实际案例,以改善餐厅天然采光环境为目标,运用BIM技术,通过Sketchup建模和Ecotect软件静态模拟分析,对原有的餐厅、客厅和厨房设计方案、采光洞口尺寸及空间组合进行优化,提出采光优化方案,营造舒适的住宅生活环境。

关键词：绿色建筑天然采光空间组合采光优化静态模拟分析

反光板辅助优化病房采光的研究——以北京地区为例

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中国医院建筑与装备 2021年第4期22卷 116-121页

作者：吴玉冬赵浩俞天琦丁洁北京建筑大学北京100044

通过模拟北京地区医院病房的典型平面模型,从反光板的安装位置、出挑长度及形状选择等方面,分析出一套适用于北京地区的医院病房反光板辅助采光系统,为今后医院病房的自然采光设计或改造提供些许参考。

关键词：医院病房反光板自然采光采光优化