不同室外自然采光下室内采光系数核算方法研究

马 舰，汪磊磊，陈 丹（.天津市房屋质量安全鉴定检测中心有限公司， 天津 00060；.天津住宅建设发展集团有限公司， 天津 00060；.天津建科建筑节能环境检测有限公司， 天津 00060）

自然采光是人们在建筑中利用太阳光来解决照明问题的一种方法。相比人工照明方式，充足的自然采光不仅有利于照明节能，而且有利于增加室内外的自然信息交流，改善空间卫生环境，调节空间使用者的心情，有利于使用者的生理和心理健康。绿色建筑评价标准中对主要功能空间提出自然采光评价要求。在项目实际检测中，受诸多因素影响，检测现场很难满足标准天空条件，限制了实际检测工作的开展。但是在非标准工况下，因室外照度的影响，室内照度检测数据会出现一定程度的偏离，从而影响对建筑实际采光性能的判断，进而影响室内光环境质量的评价结果。

1 项目概述

本项目选取天津市河西区的 1 栋 3 F 办公楼为研究对象。建筑北侧无遮挡，场地空旷，建筑高度约为 10.5 m。选取建筑北侧 3 个不同的房间进行室内照度检测。房间为空房，无家具、无设备，房间采光方式为单侧采光，房间、窗户的参数如表 1 所示。

表1 房间参数表

2 检测方法

自然采光仪器选用 AS 823，精度为 0.1 lx。根据 GB/T 5699—2017《采光测量方法》的规定，考虑到房间为矩形形状，本报告选用等距离布点法，测点间距为 1.0 m，靠内墙间距 1.0 m 取测点。室内测点照度测量时，照度仪距离地面高度为 0.8 m。室外照度与室内照度需同时测量，室内照度的测量需排除人工照明的影响以及避免直射光，室外照度应选择无室外遮挡物，接收器应置于与周围建筑物或其他遮挡物的距离大于遮挡物的 6 倍处，尽量选在太阳照射区与阴影区的交界处附近。

3 模拟计算

3.1 模拟方法分析

数学模型的建立更能反映采光系数的计算过程。参考GB 50033—2013《建筑采光设计标准》的规定，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处天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比，即为室内采光系数用Ci表示，按式（1）计算。

式中：Ei—室内照度，lx；

E0—与该点同时测得的室外漫射光照度，lx。

3.2 模拟计算的可靠性验证

根据室外气象条件，分别对房间 1、2、3 的室内照度进行了检测，同时在相同室外照度下，对房间内照度进行了模拟分析。通过对检测结果、模拟结果的对比分析，并按照式（2）、式（3）计算其相对偏差、平均相对偏差，从而判断模拟结果的准确性。结果如表 2 所示。

表2 检测、模拟结果对比分析表

式中：ε—相对偏差，%；

Es—模拟照度值，lx ；

Et—检测照度值，lx。

式中：ε—平均相对偏差，%；

n— 测点数量；

εi—相对偏差，%。

房间 1～3 室内照度的模拟值与检测值的最大相对偏差、平均相对偏差均 ＜ 5%，证明绿建斯维尔采光模拟软件可靠性高。同时也验证了照度检测过程中，检测人员检测方法基本正确，人员衣着等外界干扰小，检测结果可信度高。

4 检测结果修正

基于模拟软件可靠性验证的基础上，以 CIE （国际标准照明委员会）标准全阴天作为天气模型，对房间1、2、3 进行多工况（10 000～20 000 lx）室内采光照度检测分析。参照 CSUS/GBC 05—2014《绿色建筑检测技术标准》的规定，检测条件如下。① 为保证检测数据的稳定性，检测时间选择在一天的 10:00～14:00。② 为避免检测人员对检测结果的影响，检测人员统一着深色服装进行检测。列表统计10 000～20 000 lx 工况下，室内采光照度检测结果。

以室外照度为 15 000 lx 标准工况，分别对不同室外照度工况下不同房间位置的照度检测结果进行修正。根据不同工况下的照度修正数据可知，同一水平线上，距离外窗越近，测点的照度修正系数呈线性变化；距离外窗相同时，即进深相同时，测点的照度修正系数基本一致。

对同一进深（与外窗的距离相同）不同检测点的照度修正值取平均值。经计算可知，距离外窗越近，照度修正值受室外照度的影响越明显。同时，靠近外窗的最外侧测点，因受室外照度的影响较明显，修正系数等于室外标准工况 15 000 lx 与检测工况的实际照度值的比值。

根据房间 1、房间 3 的修正系数计算结果可知，同一测点、同一进深的修正系数平均值基本与房间 2 保持一致。虽然不同的窗墙面积比、窗户类型会对室内采光有一定程度的影响，但对于同一个房间而言，若按照标况（室外照度 15 000 lx）进行修正，各因素的影响基本可以抵消。换言之，室内照度修正值不会随建筑本身条件的变化而变化。

5 结 语

为优化照度检测方法，方便检测工作的开展，将不同室外照度下测出的照度数据按照标准工况进行修正，使结果更具可比性。在室外照度为 10 000～20 000 lx 的变化范围内，对不同窗墙比、不同窗户类型的房间进行室内照度检测。分析发现，虽然窗墙比、窗户类型等对室内照度检测值影响较大，但是对修正系数影响甚微。因此，本文研究数据具有一定的推广应用价值。

通过上述研究可知，室内照度检测可突破 GB/T 5699—2017《采光测量方法》中 CIE 标准全阴天的限制，在室外任一工况下检测室内照度，再按照此修正方法，折算到标准工况即可。