基于CBDM的我国亚热带地区天然光照明计算模型研究——以教室为研究载体

Accurate computational model of natural lighting is the basis of study of building day- lighting. this project aims to build a day-lighting computational model based on the real sky luminance of the subtropical region of China: the basic research work of the CBDM theory applies in this region. After analysis, the actual sky luminance distribution in a moment can be approximated superimposed by some standard sky luminance model or its component in a certain mathematical relationship, available in the physical model of the concept of opaque cloud cover. The major work of this research is the formulation of this mathematical relationship and access to its key parameters. The group intends to build full-scale classroom as a research mockup in Guangzhou, in one-year cycle, compare indoor measured illuminance values and simulation values under the selected standard sky models to obtain the local opaque clouds cover coefficient values. Finally, the computational model and its parameters of this project will carry out the checksum to make it more accurate.

准确的天然光照明计算模型是研究建筑采光的基础，本课题旨在构建一套基于我国亚热带地区光气候实况的采光计算模型，是CBDM理论在该地域内应用的基础研究工作。经分析，某一时刻的实际天空亮度分布可近似由若干标准天空亮度模型或其分量以某种数学关系叠加模拟，在物理意义上可用透明云层遮盖系数这一概念加以解释，本研究的主要工作就是公式化这种叠加方式并获取其关键参数。课题组拟在广州搭建全尺寸教室作为研究载体，以一年为周期，分时刻将室内实测照度值与选定的若干标准天空模型下的模拟数值进行比较，以获取该地域气候实况下的云层遮盖系数数值。最后，本课题将对计算模型及其参数进行校验使之更趋准确。

本课题通过图像采集进行天空亮度分布研究，装有鱼眼镜头的数码相机通过合理曝光长期连续地采集天空图像，用程序从采集到的天空图像信息中获取天空亮度分布情况，并经统计得出三类标准天空出现的近似频率，并以反映其出现频率的线性分量进行叠加后分时段得出华南区的参考天空亮度分布模型（CSRS）。通过某选定的研究房间内的实地测量验证了该计算模型；然后在华南地区夏季光气候条件下以某侧窗采光教室为研究对象提出了基于CSRS的建筑采光优化设计方法。最后针对该案例给出了优化的采光设计方案及量化参数，并说明了其采光效果。结果表明：使用CSRS模型进行采光模拟与分析的结果较CIE标准全云天模型更准确。