基于视觉舒适度评价的天然光环境优化设计研究——以重庆地区高层办公建筑为例.doc

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1、基于视觉舒适度评价的天然光环境优化设计 研究以重庆地区高层办公建筑为例 Research on the optimization design of natural lighting environment based on visual comfort evaluationTake high-rise office buildings in Chongqing area as an example 中文摘要摘要本论文属于调研实验类论文。 天然光作为一种用之不竭、取之不尽的绿色能源，与人工照明相比，天然采光更加有利于使用者的身心健康，长久以来人们已经达到共识：在建筑中利 用天然光可以节约照明能

2、耗。天然光对人体的积极作用很多，如：提高工作效 率、舒缓神经等。天然采光的作用不可忽视，但天然采光的优势在我国繁荣的 建筑行业中并没有得到足够重视，采光设计并未在建筑设计过程中并未形成专 业，不良的采光设计既不利于建筑节能又影响室内的采光舒适度。充分对建筑 空间进行充分的天然采光，既可以节省建筑能耗，又有利于人们身心健康。近 几年，环境问题日益严峻，资源问题也越来越突出，建筑师对于自然采光的节 能潜力越来越关注。如何利用好天然光以保证室内充分的采光照明已成为一个 重要的课题。本文以重庆地区高层办公建筑作为研究对象，对办公建筑天然光 环境的优化设计进行了研究，探讨了在方案设计初期，如何综合考虑不

3、同因素 进行优化设计。全文共分为 5 个章节，以提出问题、分析问题、解决问题的思路展开： 第一章、绪论。论述论文的选题缘由，提出目前办公建筑大量兴建、玻璃幕墙的使用带来巨大的能源消耗，同时导致光污染，对研究对象、研究的目的及意 义进行概述，概括性的论述研究方法，对目前的国内外研究现状做文献综述。第二章、相关概念及理论研究。研究办公建筑发展历史及采光情况，分析重 庆地区的光气候特点，为下一步调查研究提供理论基础。第三章、分析部分，对不同形式的窗户进行现状调研，调查人的视觉感受和 室内光环境情况，并在此基础上根据统计数据进行了比较，从而可以初步判断窗 户形式对人的视觉感受形成的影响。第四章、初步研

4、究部分，在视觉理论的基础上，运用问卷调查方法对不同窗 户面积和形式下的视觉感受进行了实验研究，得出了不同个体对不同窗户形状、 面积以及位置对人的视知觉感知的影响规律。第五章、优化策略部分，在前面研究的基础上，兼顾采光和舒适度的要求， 提出优化办公建筑室内天然光环境设计的方法，即在方案阶段的合理规划布局 基础上，对窗户形式进行有效控制，达到视觉舒适度和采光、能耗的均优化设 计。第六章、结论与展望，对重庆地区办公建筑天然光环境优化设计研究成果进 行归纳总结。I关键词：重庆地区办公楼，天然光环境，采光系数，视知觉，优化设计英文摘要ABSTRACTNatural light as a kind of

5、green energy is inexhaustible, compared with artificial lighting, natural lighting is more advantageous to the users physical and mental health, for a long time people have reached a consensus: use in the construction of the natural light can save lighting energy consumption. Natural light has many

6、positive effects on the human body, such as: to improve work efficiency, soothe the nerves and so on. Natural lighting effect can not be ignored, but the advantage of natural lighting in the construction industry of China has not been given sufficient attention, lighting design is not in the archite

7、ctural design process has not formed a professional lighting design, bad is not conducive to building energy efficiency and the impact of indoor lighting comfort. Sufficient natural lighting full of architectural space, not only can save building energy consumption, but also beneficial to peoples ph

8、ysical and mental health. In recent years, the increasingly serious environmental problems, resource problems are more and more prominent, more and more attention have paid to the architect energy-saving potential of natural lighting. How to make good use of natural light to ensure indoor full light

9、ing has become an important topic. Taking high-rise office building in Chongqing area as the research object, optimization design of the natural light environment of office buildings are studied, discussed in the design stage, how to comprehensively considering various factors to optimize the design

10、.The full text is divided into 5 chapters, in order to put forward the question, analysis question, solves the question mentality:The first chapter, introduction. This thesis topic, proposes to use the office buildings, glass curtain wall of the huge energy consumption, also cause light pollution, s

11、ummarizes the purpose and significance of research, research, research methods on general, do a literature review on the current domestic and foreign research situation.Related concepts and theoretical research, second chapter. The development history and lighting of office buildings in Chongqing, a

12、nalyses the light climate characteristics, provides the theory basis for the next step research survey.The third chapter, analysis, investigation, different forms of windows, investigation of human visual perception and the interior light environment, and on this basis, according to the statistical

13、data are compared, which can determine the initial impact of visual window form of human feelings formation.IIIThe fourth chapter, the preliminary study, based on the visual theory, using the questionnaire survey method of visual perception for different window size and form were studied, the differ

14、ent individuals of different shape, size and position of windows on the perceptual effects.The fifth chapter, the optimization strategy, on the basis of the above study, both lighting and comfort requirements, put forward a method to optimize the office building indoor natural light environment desi

15、gn, namely the reasonable planning based on the phase of the programme, to effectively control the window form, optimization is designed to achieve the visual comfort and lighting, energy consumption.Sixth chapter, conclusion and prospect, summarizing the office building in Chongqing area of natural

16、 light environment design research.Keywords: Office buildings in Chongqing, Daylighting environment, Daylighting effeciency, Visual perception, Optimization目录目录中文摘要I英文摘要III图表目录IX1.绪论11.1 选题的缘起11.1.1 高层办公楼的兴建及巨大的能源消耗11.1.2 城市白领工作环境舒适度有待提高11.1.3 玻璃幕墙地大量使用带来反射光污染21.2 研究现状21.2.1 国外研究现状31.2.2 国内研究现状41.2.

17、3 研究小结51.3 研究内容、目的及意义51.3.1 研究内容51.3.2 研究目的61.3.3 研究意义61.4 基本切入点81.5 研究方法和论文框架92.办公建筑采光历史及重庆地区光气候特点112.1 办公建筑的发展及采光情况112.1.1 办公建筑的产生112.1.2 办公建筑的发展历史及采光情况122.2 天然光的基本概念162.2.1 天然光的基本组成及特点162.2.2 天然采光与天然光环境172.2.3 重庆地区光气候特点182.3 天然采光评价标准193.重庆地区办公建筑室内天然光环境现状调查233.1 重庆地区办公建筑基本情况调查233.1.1 调研方法及目的233.1.

18、2 重庆地区高层办公建筑分布及概况23V3.2 重庆办公建筑立面开窗形式分类273.3 光环境视觉舒适度主观评价调研293.4 调研总结324.基于窗户形式变化的视觉舒适度研究334.1 相关概念的界定334.1.1 视觉原理334.1.2 视觉感知的过程344.2 实验背景364.2.1 生理和心理的舒适364.2.2 不同文化背景下不同视野场景对视觉舒适度的影响384.3 基于窗户形式大小变化的视觉舒适度实验444.3.1 实验原理444.3.2 实验目的454.3.3 实验场所及装置454.3.4 实验过程464.3.5 实验数据分析464.4.实验结论474.4.1 窗户宽度对视觉舒适

19、度的影响474.4.2 窗户高度对视觉舒适度的影响484.4.3 窗台高度对视觉舒适度的影响494.4.4 窗墙比视觉舒适度的影响494.4.5 实验的局限性504.5.小结505.基于视觉舒适度的室内光环境优化设计策略535.1 办公建筑光环境设计的目标建构535.1.1 办公建筑光环境设计的基本要求535.1.2 办公建筑天然光环境设计原则545.1.3 办公建筑天然光环境设计目标555.2 基于视觉舒适度的办公建筑自然采光优化设计策略565.2.1 合理地场地布局565.2.2 建筑形态对自然采光的影响575.3.采光节能整体性思维的设计665.3.1 采光面的朝向与位置665.3.3

20、采光面的材料735.3.4 辅助设施对采光的优化作用755.4.基于视觉舒适度的办公建筑设计实例765.4.1 于家堡工程指挥中心765.4.2 天津中钢国际广场775.4.3 基于视觉舒适度的国贸中心表皮生成思路785.5 小结816.结论与展望83致谢85参考文献87附录89A 重庆市城市中心区办公建筑光环境视觉感受调查问卷89B 作者在攻读学位期间发表的论文目录91VII图表目录图表目录图 1.1 论文框架图10图 2.1 乌菲齐美术馆11图 2.2 法古斯工厂11图 2.3 拉金大厦室内12图 2.4 拉金大厦12图 2.5 庄臣公司平面13图 2.6 庄臣公司13图 2.7 IBM

21、公司14图 2.8 联合碳化大厦14图 3.1 三大商圈不同建筑性质建筑面积比例24图 3.2 解放碑商圈高层办公楼分布情况24图 3.3 江北观音桥商圈高层办公楼分布情况26图 3.4 调查对象年龄分布图30图 3.5 横向长窗室内光环境视觉感受统计图30图 3.6 玻璃幕墙室内光环境视觉感受统计图31图 3.7 格子窗室内光环境视觉感受统计图31图 4.1 水平视线下非眼动状态和眼动状态时人的直接视野34图 4.2 被界定的视野37图 4.3 布鲁克林的房间37图 4.4 实验过程中的观察模型38图 4.5 实验过程中的三幅不同场景画面39图 5.1 视野范围内天空垂直角度57图 5.2

22、北京科技示范楼61图 5.3 中青旅大厦日光分析及透视图62图 5.4 德国贸易博览会有限公司63图 5.5 马来西亚梅纳拉大厦63图 5.6 香港汇丰银行64图 5.7 中庭周围不同楼层采光情况65图 5.8 采光高度与最大进深的关系66图 5.9 办公桌相对于窗户不同的摆放位置68图 5.10 具有严重眩光的显示器与写字板68XI图 5.11 不同朝向上窗户遮阳设施关闭时间比例69图 5.12 不同窗户位置日照分析（夏季，冬季）70图 5.13 Alpha Tower 大楼朝向不同的窗户71图 5.14 竖向窗与横向窗室内照度分布71图 5.15 有张角的窗洞外形及采光模拟72图 5.16

23、 论坛回顾印刷所北立面的锁眼窗73图 5.17 天空垂直角度的变化带来不同的视觉感受73图 5.18 上海 UBPA 馆74图 5.19 Maison Herm 办公楼的印花玻璃砖75图 5.20 帕米欧结核病疗养院75图 5.21 于家堡工程指挥中心79图 5.22 天津中钢国际广场80图 5.23 国贸中心场地关系80图 5.24 国贸中心立面分割点与遮挡物距离81图 5.25 国贸中心立面遮挡灰阶图81图 5.26 由灰阶图生成的不规则 nrubs 平面82图 5.27 国贸中心表皮改造效果82表 2.1 重庆 20022011 年气象情况18表 3.1 解放碑商圈高层办公楼基本情况统计

24、表25表 3.2 江北观音桥商圈高层办公楼基本情况统计表26表 3.3 按开窗形式划分的五种建筑立面形态28表 3.4 问卷调查评价等级对应评分标准29表 4.1 视觉舒适度感知问卷调查统计表47表 5.1 工作面上的采光系数标准值54XIII1 绪论1. 绪论1.1 选题的缘起1.1.1 高层办公楼的兴建及巨大的能源消耗根据高层建筑与城市居住协会的数据统计，在 20 世纪 80 年代以前，我国高层建筑仅 2 幢。但最近几年随着城市化进程的加快、城市用地紧张的问题日益突显。 为解决城市用地紧张的问题，高层办公建筑如雨后春笋在各地城市中涌现并得到 迅速普及。20 世纪 80 年代在我国进入改革开

25、放之后，高度超过 100m 的建筑已经 增长到 12 幢。进入 20 世纪 90 年代，我国的高层建筑已经进入了一个飞速发展的新时期。截至 1998 年末，除开香港、澳门、台湾地区，我国建成的高层建筑面积已经达到 2 亿 5 千万平方米，100m 以上的高层多达 200 幢，其中高层办公建筑成 为这些高层建筑中的主流类型。由于高层建筑的体量较为庞大，进深较深，为满足正常的使用需求，在高层 建筑室内进深较大的区域需要进行人工照明。虽然长期以来，建筑中通常采用更 为有效健康的天然光进行采光照明，并且积累了大量充分利用天然光的经验与设 计方法。但是随着科技水平的高速发展，人工光源的功能已得到巨大的发

26、展，品 种也越来越多样化，使得自然采光的设计经验与技术逐渐被人们所忽视，取而代 之的是花样繁多的人工光源。因此将自然采光作为照明第一要素的高层办公建筑 越来越少。据相关研究表明，在高层建筑全年总能耗中，人工光源照明的能耗约 占总能耗的 10%15%，而办公建筑由于其特殊的功能特性，人工光源照明能耗 所占的比例更是达到了 20%30%。清华大学建筑节能研究中心曾经对北京部分 办公建筑进行过抽样调研，得知北京地区办公建筑人工照明能耗大约在 4 千瓦/20 千瓦/。这些数据说明人工照明的能耗浮动较大，在这一块的节能上大有 文章可做。办公建筑的使用时间主要集中于白天，这对于具备自然采光条件的办 公区域

27、来说如果采用人工光源将会是很大的浪费，成为高层办公建筑能耗构成中 的一个重要组成部分，这也是现代高层办公建筑能耗如此巨大的主要原因之一。在高层建筑密集的城市中心地区，随着办公建筑能耗剧增的同时，也带来了 巨大的排热量，并形成城市热岛等一系列城市环境与社会问题。在节能减排，建 设低碳社会的时代背景下，如何利用自然采光技术、减少高层办公建筑的照明能 耗已经成为一个亟待研究的课题。1.1.2 城市白领工作环境舒适度有待提高城市中工薪族有百分之九十的时间都是在自己的办公室中度过，办公室的室 内环境质量对工作人员的身心健康和工作效率都有着重要的影响。长久以来，人们都在追求高效率办公，却忽视了室内环境质量

28、将会带来的影响，天然光作为利 于身心健康，取之不尽、用之不竭的绿色能源，越来越受到大家的重视。在室内 环境设计中充分利用天然采光，不仅仅是节省资源、保护环境的问题，更重要的 是创造了健康、高效的工作空间。与采用人工光源进行环境照明相比较，天然光 照下的办公空间更能为工作者在心理上带来舒适和愉悦的感受，以达到最佳的视 觉功效和工作效率。人对自然光线的需求不仅仅是为了满足视觉舒适度，同时还包括心理方面的 需求：对于自然变化的感知。如果长时间处于完全与外界隔绝的人工环境中，不 但会造成人的生物钟紊乱，还会对外界的刺激反应降低。较为极端的例子比如季 节性情绪失调(SAD)，就是一种在连续几个月的冬季，

29、伴随较低的环境光照明而产 生的季节性抑郁综合征。针对该病症采用的一种光疗方案就是将病人暴露于适度 光照下持续几天或几星期（2006 年）。1.1.3 玻璃幕墙地大量使用带来反射光污染伴随着城市的快速发展，人口急剧膨胀，为了节省土地，一座座摩天大楼拔 地而起。行走于一座座没有阳光的摩天大楼之间不禁让人倍感压抑沉闷。建筑的 视觉感受也随着玻璃幕墙的出现发生了翻天覆地的变化。玻璃幕墙之所以能产生 独特的艺术效果就在于其反射、透明、映照及与光共同作用时的变色特性。玻 璃幕墙与周围相邻建筑的相互映照大大丰富了城市景观，同时使室内外空间更好 的相融洽，打破了沉闷、压抑的感觉。然而，全玻璃外墙的办公大厦作为

30、一个大 型的太阳辐射接收器，必然带来空调负荷太大，夏冬两季的隔热保温效果不良、 以及室内光线分配不均匀等问题（2007 年）。过多的直射阳光进入大面积的玻璃 幕墙，亮度很高的天空光进入室内工作人员的视野，产生极为强烈的眩光感受， 严重影响人的视力。为了避免或降低眩光，人们往往会关上厚厚的窗帘，打开日 光灯以降低强烈的亮度对比，这样做不仅没有利用好天然光这一绿色能源，也违 背了设计师的初衷。大量镜面玻璃被使用在高层办公建筑幕墙上，当天空光和直 射日光照射在其上时，便产生了反射光（2008 年）。很多道路的安全隐患就是反 射光导致的眩光所引起的，玻璃幕墙同时使用在沿街两侧的建筑上时，由于镜面 反射

31、多次出现在大面积玻璃上，从多方射出，造成光污染，对行人和车辆正常行 驶产生巨大的视线干扰，附近居民的正常生活也常被玻璃幕墙的反射热所干扰， 不仅如此，幕墙玻璃的反射热还会对周围环境造成热污染。因此适中的开窗率对 节能、环保均有良好的贡献。因此，我们应在尽可能节省能耗的基础上思考如何 有效地设置采光口达到最佳视觉舒适度以及最优化的利用自然采光。1.2 研究现状691.2.1 国外研究现状人们都趋向于走向大自然、融入自然，同时厌恶城市噪音、环境污染。把生 活、学习、休闲、工作等空间寄寓于自然。于是，以“回归自然”为目的的建筑 思想应运而生。多年来建筑采光在业内受到越来越多的关注，在各国召开的照明

32、会议上也成为讨论的中心（2004 年）。为了改善室内光照环境，节省能源、更为 有效地利用天然光，天然采光的研究在全世界范围内积极开展，日光照明方面的 先进技术在发达国家已经越来越普及。国际上对天然采光的研究出现了从城市大 环境角度来研究天然光的趋势，主要方式是通过研究建筑外立面的可见光获得量 或者太阳辐射来分析室内采光效果，这种方式适用于城市区域规划和设计初期， 是一种在工程方案阶段来进行采光控制的有效手段，在办公建筑采光领域，国外 主要基于使用者调查、模型实验和模拟，Danny.H.w.Li 等人研究了香港的办公建 筑采光性能和能源使用情况；S.Hubalek 等人研究了光进入办公室工作者研

33、究的数 量及其影响；A.A.Freewan 等人通过模型实验和 Radiance 模拟的方法对于高太阳辐 射气候下天花构造对于反光板的性能影响进行研究。以 John Mardaljevic 为首的英国学者提出了 CBDM(Climate-based Daylight Modelling)，这是一种新型的从地域气候特点出发来分析和设计天然采光的模型， 已经被放入最新颁布的英国采光标准加以认可和推广。它的主要原理是在地域的 气象资料的基础上来设计采光，这些气象资料包括天空和太阳的辐射度和辐照度、 可见光照度和照度。综合分析当地气象站实测数据的历史资料，按照不同要求选 取一整年时间的资料作为基准资料

34、，这一整年的时间被称为典型的气象年。根据 气象资料（主要是天空亮度分布），每个时间点都可以获得一个该时间点的室内 天然光照水平。利用统计工具综合分析一整年的数据，就可以真正找出适合当地 气候特点的建筑空间布局和采光模式（2006 年）。它完全改变了传统的仅限于理 想气候条件下的单一静态模式，是一种更为合理的动态理论和设计方法，最终的 分析结果也更接近实际情况。在光气候领域，A.D.Brown 研究了一种简单的物理模 型以评估 Unsworth-Monteith 照度混浊物指数 Tui;M.Kocifaj 从理论层面导出方程， 以模拟不同气象条件下的天空辐射；Elton G.Rossini 等人

35、由单色 CCD 广角镜头相 机拍摄的天空影像分析得出天空相对辐射亮度和照度的分布;J.Z.He和 S.Janjai等人 分别研究了采用同步卫星数据评估总照度的方法（2006 年）。在建筑围护结构领域，M.Bodart 等人研究了采光评价中建筑内部材料光度、 色度特性的评估方法，搭建了材料数据库的网络平台；J.Mardaljevic 等人描述了一 种方法，用于比较非居住建筑中应用电致变色玻璃和 PV 立面技术的能效；KaCel 等人评估了电致色窗对于建筑日光控制性能的实验结果；Wonwoo Kim 等人研究了 均匀、非均匀眩光源所造成眩光感的不同。在天然采光与人工照明联控的照明节能领域，Pyon

36、chan Ihm 等人评估了辅以 人工照明的天然采光节能措施，证实并完善了证实并完善了对其进行简化分析的 预想。B.Roisin 等人比较了三座位于欧洲的建筑，其四个主要朝向的办公房间中通 过不同的控制系统达到自然采光能源节约的潜力（2011 年）。Ian Richardson 等人 研究了一种基于居住照明的能源需求研究模型；GR Newsham 等人发展了一种验证 概念原型的相机系统用于照明和遮阳控制。F.Ciampini 等人提出了一个低成本的数 据获取系统，用以评价导光系统的数据性能。在兼顾视觉舒适与热舒适的建筑综合能效分析领域，C.P.Kurian 等人研究了整 合天然光与人工光项目的

37、视觉舒适、热舒适与节能（2002 年）。In-Ho Yang 等人 对办公室空间基于节能目的的天然光联动自动开关照明控制系统执行经济分析。 Daum David 等人研究了办公室房间的加热、制冷和照明荷载对于照明与格栅之间 的相互影响。Ardeshir Mahavi 等人针对奥地利三座办公建筑中的使用者调控行为 进行研究。R.Gomathi Bhavani 等人研究了应用于建筑系统中视觉环境领域的智能 技术的有效性，强调使用计算机软件技术去显著改善控制程序的有效性。在遮阳设计方面，Athanassios Tzempelikos 等人研究了遮阳设计和控制对于建 筑制冷和照明需求的影响。So Yo

38、ung Koo 等人研究了自动软百叶基于用户的舒适 与能耗的平衡点进行控制，以最大化采光效益。Ardeshir Mahdavi 等人提出了一种 原型上运用天然采光相应机制的采光和遮阳系统控制方式，应用于实时检测和采 光模拟。Ming-Chin Ho 等人调查研究了装配遮阳装置的窗户在最小化亚热带单侧 采光教室的照明耗能费用方面的表现。David Lindelof 研究了一种适用于嵌入式采 光控制器的快速采光模型。1.2.2 国内研究现状20 世纪 70 年代我国颁布了工业企业采光设计标准，修订于 1991 年，在2001 年将其更名为建筑采光设计标准。这部标准中规定了对民用和工业建筑 中天然采

39、光的简易采光算法及数量和质量要求，但是在建筑和照明设计中并没有 完全执行实施。其原因在于没有研究开发出各种导光和控光产品，人工照明与天 然采光一体化控制系统也很落后，缺乏有效调控天然光的手段，最重要的是，建 筑师对天然光有益人的身心健康和节约能源的意义也认识不够（2008 年）。我国在传统建筑与民居建筑的天然光领域与国外研究水平相当。清华大学的 张昕等人提出对中国传统建筑进行光保护的研究，以“建筑的光学原型”为基础， 建立“类型域”检索机制；该课题组基于现场实测、软件模拟和模型实验的方式， 对故宫、敦煌莫高窟、大足石刻等典型传统的光环境进行研究，对于传统火光源（油灯、蜡烛）的照明效果进行测试分

40、析。南京大学的尤伟、吴蔚以某典型窑洞 为例，利用 Radiance 软件进行模拟研究，为下沉式窑洞民居选择合理的采光方式。天津大学的王爱英等人从雍和宫法轮殿天然光环境的营造特点和手法出发，对其 内部的天然光环境从照度和亮度分布两个方面进行了定量分析。重庆大学的刘炜 等人对自然光环境的利用方法、VDT 视觉环境设计要素、光环境的节能意识以及 办公空间的新型照明方式等进行了研究，提出“强调光环境设计与主体感受和环 境协调性的互动关系”。这些工作为进一步研究天然采光打下了坚实基础，丰富了我国对于天空亮度 方面的研究成果。虽然我国对天然采光的研究发展时间较短，与国外相比有一定 的差距，但是我国在这方面

41、的研究也有自己的特色。地域广气候问题是典型的中 国特色问题，建筑采光研究也需面对中国的传统建筑、地域性建筑、城市化进程、 新农村问题，我国的视觉残弱人士也有其独特的光生理与光心理特点，这些问题 都需要借鉴国际研究方法扎实地开展本土研究工作。我国的室内光环境与照明设 计研究不应仅局限于西方发展模式和低碳语境，而应从系统、宏观战略层面思考 我国的发展模式，并选择适合中国国情的行动策略。1.2.3 研究小结综合以上研究状况可以看出，建筑的天然光环境问题已受到很大程度上的重 视，国内外在光生物效应、光环境的营造、天然采光技术、光环境评价方面等众 多领域都已经有较为丰硕的成果，研究角度和研究内容也呈现多

42、样化的特点，然 而现阶段国内的研究更多的局限在技术和理论层面，很少将不同气候、文化、年 龄段的人对采光口的形式、大小进行研究。总而言之，在将天然采光和建筑形式 进行有机结合方面还存在以下一些问题：（1）我国地域广阔，虽然对多个地区对天空照度、亮度进行统计，但现在采 用的建筑采光标准是以全阴天做为条件，对于特定地区，不但浪费了大量自然光 资源，也不能在设计初期为建筑师提供具有地域性光气候特点的采光口设计。（2）建筑设计的目的是为了满足人的生理和心理需求，而目前对于各类建筑 的采光研究局限于以人工光的形式来弥补室内照度的不足，而未从人的主观感受 出发，研究人的视觉特性，综合考虑人的视觉舒适度和建筑

43、的热辐射问题。1.3 研究内容、目的及意义1.3.1 研究内容本论文针对重庆市办公建筑室内采光现状，提出重庆市办公天然光环境设计 应从办公空间采光的实际出发，综合考虑办公人员的视觉需求，在设计初期尽可 能的从整体考虑，实现更理想的采光效果。主要分为四部分研究内容。第一部分是对重庆市现有的天然光气候进行分析研究，总结得出重庆市天然 光气候的特点，使得现场进行的实验结果更符合实际情况需求。第二部分是对重庆地区的办公建筑基本情况进行走访调研，总结现有的立面 开窗形式，了解办公人员对现有的光环境视觉感受情况，对现存的室内采光问题 进行总结，初步分析问题。第三部分是选择较为普遍常用的办公空间，利用语意差

44、别量表的方法进行试 验，对室内光环境的视觉感受影响因素进行数据分析研究，通过不同人群视觉感 受的问卷结果进行数据分析，用以指导方案设计初级阶段的采光口形式设计。第四部分是在第三部分实验的基础上，对办公建筑的光环境优化措施提出一 些设计层面上的考虑，最后通过分析优秀案例和实际改造实践提出具体的设计方 法。1.3.2 研究目的将自然光作为建筑设计的切入点，是非常吸引人关注的设计方法。这其中包 括了美学因素、环境因素和人的主观感受。在建筑设计中可以从多个角度对自然 光的运用进行设计和研究，总结起来可以概括为美学和形式方面的设计策略、其 对环境的影响、自然光相关的能量利用，以及自然光所带来的生理和心理

45、方面的 影响三方面。窗户位置、大小和形式，房间的形状和尺度，家具布置和颜色，室内各表面 的颜色和反射比，室外天气条件等，都是影响室内天然光环境的重要因素。室内 装修及家具布置从建筑设计的角度来看通常是建筑设计师所无法控制的，但是办 公楼的采光口形式和建筑形式都是影响室内采光的重要因素，而在使用过程中这 些因素很难再有所改变，当设计不妥时不但会产生眩光影响工作效率，还会增加 照明系统的能耗，所以室内天然光环境在方案设计初级阶段就应该引起我们的重 视。实际上，不论是在影响舒适性还是利用建筑能量方面，建筑设计初期的决策 决定着其绝大部分的影响因素，在设计初期对于设计者而言需要把各个观念综合 在一起，

46、通常是一种综合的思考模式，所以必须形成一种综合的设计方法，使建 筑师在设计初期就对与室内天然光环境相关的各种因素给予充分考虑，这种方法 并非仅仅拘泥于分析某个细节，而是有助于使建筑师对于能量和舒适性进行关注 以生成合理的建筑形式。所以本文在节能规范及采光要求所规定的窗地比及窗墙比的基础上，利用现 场实验、主观问卷的方法求得室内采光质量与工作人员的主观舒适度之间的相关 性，对窗户形状、位置及尺寸进行优化设计，求得一个最佳设计范围，以保证创 造比较舒适的室内天然光环境同时节省能源。本文以一个全新的角度去认识办公 建筑天然光环境所带来的主观舒适性的问题，并提出一种在节能范围内最大限度 提高视野品质的

47、办公建筑设计思路。1.3.3 研究意义1）提高工作效率 人类经过长时间的进化和演变，身体机能对周期性变化的天然光环境已经完全适应。长时间持续不变的光环境会让人觉得疲乏单调，更严重的后果则是让人 的适应能力大幅度下降。而从采光口射入室内的自然光会在人的潜意识中产生一 种“时间方向感”，使人的新陈代谢节奏与日夜的交替节律保持同步，从而保持 良好的睡眠周期以及生物钟。长期工作在人工照明的环境中，容易发生慢性疲劳、 季节性情绪紊乱就是这个原因所导致。更值得我们重视的是长此以往，将会引发 其它更加严重的疾病：幽闭恐惧症(即“办公室综合症”)、抑郁症等等。20 世纪 80 年代以来，科学家以及证实了抑郁症患病率与自然光缺乏之间的关系。自然光 对人生理方面的影响也不容忽视。生物的生长，对疾病的防治都离不开全波段的 自然光。例如：日光的照射是预防佝偻病发生的重要手段；同时自然光照射还能 降低血压，增加血液中铁含量和甲状腺中碘含量，有助于