採光係數

採光係數是指在室內給定平面上的一點，由直接或間接地接收來自假定和已知亮度分布的天空漫射光而產生的照度與同一時刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產生的天空漫射光照度之比。

基本介紹

• 中文名：採光係數
• 外文名：value of daylight factor
• 科目：建築學
• 方法：像素法等
• 套用：建築的設計及評價
• 標準：至少獲得冬季日照

定義

室內和室外天然光臨界照度時的採光係數值。

採光係數也稱為日光係數（daylight factor),DF表明了房間中某一點的自然光與室外日光之間的百分比關係。對於工作場所來說，DF在5%~10%之間比較理想。

日光係數（DF:daylight factor）。通過將室內亮度與室外環境亮度進行對比，它可以對室內採光亮度進行量化。此外，不同室外光照環境對於室內某一定點日照係數並不產生影響，因此日光係數可以很好地反應人體對於室內亮度的主觀感受。

採光係數測試的意義

天然光對人類雖有這么多好處，但有時也會帶來不利因素，如天然光多變不穩定，天然光的利用受時間與空間的限制，可以說一年四季，一天從早到晚，天然光在不斷地變化，而顯得不好控制。如強度過高的直射陽光容易引起視覺疲勞或產生眩光，過大的窗戶在嚴寒狀況下會過多的熱損失，在炎熱狀態下有可能得到過多的熱輻射。因此合理地利用天然光需要精心設計，同時也需要建立一科學的採光標準，以及一整套科學的設計方法，而這一切依賴於科學的測試手段。

隨著人們生活水平的提高，人們對房屋建築中光環境的設計要求也越來越重視。伴隨著綠色、生態的時代潮流，人們在建築中希望更多地利用天然光，建立建築天然採光標準，以便進行科學的建築光環境設計和評價。建築物採光的設計是否科學、光環境的使用是否合理，這勢必對天然採光的技術以及測試標準和方法提出新的要求。為了更好地評價和研究天然採光，就需要有與之相適應的手段。

從古至今，人們研究天然採光標準的方法一直在變化。建築師在進行方案設計時，可用窗地面積比估算開窗面積，比較直觀地反映出視窗與地面之間的大小關係，這是一種簡便、有效的方法。但是窗地面積比是根據有代表性的典型計算條件下計算出來的，適合於一般情況;如果實際情況與典型條件相差較大，而不考慮採光形式及房屋幾何尺寸的差別，用窗地面積比估算的開窗面積就會有較大的誤差。由於房屋建成後，隨著生產的發展，使用情況複雜，各種因素對採光的影響，在設計階段無法考慮。

照度作為光環境的一種度量單位，由於建築採光的效果不僅取決於建築本身的因素，同時也取決於室外天空條件，室外照度是經常變化的，這必然使室內照度隨之而變，不可能是一固定值，所以不能用這一絕對值來衡量室內的採光效果，照度無法反映建築物本身的採光能力。因此對採光數量的要求，我國和其他許多國家都用相對值一採光係數。

根據建築採光設計標準，採光係數標準值的確定是根據建築物的使用功能不同而有所變化，如居住建築、辦公建築、學校建築、圖書館建築、旅館建築、醫院建築和工業建築等都具有不同的採光係數標準值。

如何更方便地得到建築室內測點的採光係數值，以前的建築視窗比較標準，用一些計算方法還比較容易的得到。但就建築發展來看，視窗的形式各種各樣、建築造型也變化多樣，導致直接得到室內測點的採光係數很困難，這就給我們提出了採光係數測試方法的新問題。另外，光環境不僅與視窗大小、視窗位置有關係，還與周邊反射面的反射係數和視窗遮擋情況有關。為了防止視窗採光帶來的眩光等問題，又出現了很多採光方式，如使用透光係數低的玻璃（有色玻璃、熱反射玻璃和普通磨砂玻璃等）、設定遮光設施等。這些形式的採光計算中包含了許多反射和折射方面的規律，如何掌握這些形式的採光效率，需要有科學的研究手段。

在當今世界裡，隨著全球人口的持續增長，城市人口密度急劇增加，居住人口達一千萬的城市己超過20個。在如此高密度的城市裡，合理解決天然採光己成為建築師、工程師們的一個新的挑戰。在當前和今後的建築設計中，不管是居住建築、公共建築還是工業建築，不僅單體設計時要根據功能考慮採光係數的標準，而且總體環境設計也要考慮周邊環境對建築採光係數的影響，注重環境己經成為每個建築師的第一重要的職責和素養。這樣就需要一種更為先進的和實用的採光係數測試手段，用以解決目前建築光環境中存在的問題。

採光測試方法

直到十七世紀末才有人能對光輻射做定量評價。近年來，測光技術取得了一些可喜的進展，也出現了很多測光的方法。

物理測量法

目視光度學與物理光度學的區別，在於用眼睛還是使用物理接收器作光度評價。測光技術與其它所有測量技術一樣，都儘量採用物理測量方法取代目視測量。但因為光技術測量原則上是使用眼睛作評價標準，所以目視測量法的作用仍然不可低估。所有目視光度測量都是憑人眼的感覺對兩個亮度進行調整。照度目視測量同其它所有的目視光度測量一樣，都以亮度平衡作為測量的依據，不過這種勒克斯計。目前己經套用不多，大部分己被用手操縱的、根據物理測量原理製造的儀器所代替。

物理測量法簡單、迅速而準確，且無需指派熟練而色覺正常的觀察者。當然，物理測量必須提供同目視測量一樣的結果，因此所用接收器必須有測光所需要的人眼的那些特徵。任何一種接收裝置，只要它能把光線轉變成其它形式的能，基本上都可以在物理光度測量中使用。這種物理光度學己在相當大的程度上代替了目視光度學，並且獲得了越來越廣泛的套用。它與主觀目視測量法相比有很大好處：減輕觀察者的負擔，從而在較大程度上避免由眼睛造成的測量誤差；改善測量精度及可重複性;提高測量速度等。

光環境亮度測試一般採用亮度計，亮度計屬於光電測試儀器。此類儀器大多數的構造是採用透鏡和光闌，從被測光源小面積出發把一定立體角內發出的光通量投射到光探測器上。這類亮度計通常設有目視系統，便於測試人員瞄準被測目標。在採用亮度計測試環境亮度時，和照度計測照度有所不同，它採用的是非接觸測量方式，測得的是目標物上某個點的亮度值，這種測單個點參數的方法是比較精確的，從某種程度上它可以完成一定的測試任務。例如弗羅恩特的光譜光斑亮度計，能測量距離較遠的小目標的亮度。還有超級靈敏型光譜光斑亮度計、可調試孔徑角光度計、馬薩爾特一一施雷德爾亮度計，它們用途也很廣。

照度計作為一種物理測量儀器主要是測定光環境內某一平面上的照度值，這個平面可以為水平的、垂直的或傾斜的，讀數時需將光電池的感光面位於待測試平面上。照度計測試簡便直觀，並能正確反映測點實際照度水平，它能勝任一定範圍的測試要求。例如柏林工業大學光技術系研製成功的數字式照度計。這種照度計有五個可換量程。它使用矽光電池作接收器，採用局部濾光的方法，可以使矽光電池同人眼光譜靈敏度曲線匹配。這
種照度計由於裝有哈爾蒂希和黑爾維希餘弦附屬檔案，所以能大幅度地按照餘弦定律對光線做出評價。照度計也可使用其它光電器件作接收器，因為輔助裝置多，所以儀器種類十分繁雜。

像測法

相機是一種與人眼構造相似的光學設備，它和人眼一樣可以同時採集視野中的各種光信息，因此常被建築師們作為環境資料採集的工具。照片能告訴人們所拍的對象哪裡亮哪裡暗，以及它們之間的關係怎樣。但這種關係只是一種定性的關係。因為對同樣環境，拍攝時曝光量不同、感光膠片的性質不同以及沖洗的狀況不同，都會造成照片上記載的信息有很大差別。經常會出現這種情況：同一時刻拍攝同一對象時，有的照片感覺很暗，有的卻感覺很亮。特別是當遇到兩個亮暗不同的環境時，為了將照片拍清楚，需採用不同的曝光量去拍攝，這樣僅從這兩張照片的明暗關係無法對兩個光環境做定量地分析。

照相光度學也是一種測光技術，二十世紀三十年代人們就己經開始對它進行研究。照相光度學是根據攝影底片乳膠層光密度或透射率推斷被測光技術量的一種方法。採用這種方法測光，相對於其它光度測量方法來講有其優越之處。例如它能捕捉極微弱的光線，在適當的條件下，可以記錄非常短暫的發光現象。另外，在極短的時間內還可以獲得非常多的測量值。反之，如果用一般的光度方法來測量這樣多的數值，就得多用幾倍時間；而且假如在實驗室外測量，又很難在這段時間內使測量條件保持不變。像測法能在一定時間內將測量和評價分開進行。

隨著計算機和數位相機的發展，圖像數位化處理技術引入到光環境測試上是原始像測法的一個飛躍發展，這種像測方法的套用越來越廣泛。

室內採光係數測定方法

室內某點採光係數測定的基本方法：
1.用配有魚眼鏡頭的數位相機將整個上半球空間的光信息採集下來。
2.根據所用魚眼鏡頭的成像規律，確定每個拍攝對象的方位及立體角大小。
3.根據圖像拍攝時的曝光時間、光圈大小及感光度確定空間任一點亮度。
4.在室內某點向上拍攝魚眼圖像，根據立體角投影定律，找出各光源對該點的照度，累積起來得到該點的總照度。主要包括視窗天空光、室內各反射面的反射光及室外遮擋物的反射光對測點產生的照度分量。
5.將測點移到室外拍攝不同天氣狀況的天空，得出不同天空下的室外水平面上的照度。
6.室內測點照度與室外水平面上照度比，得出室內某點在實測天空下的採光係數。

室內採光標準

主要指的是陽光照射的亮度

《住宅設計規範》（GB 50096-2011）

1. 每套住宅應至少有一個居住空間能獲得冬季日照。
2. 需要獲得冬季日照的居住空間的窗洞開口寬度不應小於0．60m。
3. 臥室、起居室(廳)、廚房應有直接天然採光。
4. 臥室、起居室(廳)、廚房的採光係數不應低於1%；當樓梯間設定採光窗時，採光係數不應低於0．5%。
5. 臥室、起居室(廳)、廚房的採光窗洞口的窗地面積比不應低於1/7。
6. 當樓梯間設定採光窗時，採光窗洞口的窗地面積比不應低於1/12。
7. 採光窗下沿離樓面或地面高度低於0．50m的窗洞口面積不應計入採光面積內，窗洞口上沿距地面高度不宜低於2．00m。
8. 除嚴寒地區外，居住空間朝西外窗應採取外遮陽措施，居住空間朝東外窗宜採取外遮陽措施。當採用天窗、斜屋頂窗採光時，應採取活動遮陽措施。