严寒地区办公建筑光舒适动态评价与光环境优化设计策略

Indoor daylighting environment is an important part of human settlements. With the development of green buildings, daylighting performance has become an important sub-index of indoor environment quality assessment of green buildings. However, because visual comfort has many factors, complex evaluation indicators and strong subjective adaptability, the current standard evaluation system is still not scientific enough, and the error between simulation and measurement is large, so it is increasingly important to establish a dynamic, objective and accurate quantitative evaluation method of light comfort. Based on the regional characteristics of cold regions, through interviews and questionnaires, coupled with high dynamic range image (HDR) measurement technology, the dynamic evaluation index set and weight of light comfort are constructed to quantify the subjective fitness of light comfort evaluation. The local HPR sky model is established by taking sky images with HDR technology and combining with physically-based solar component to break through the bottleneck of light environment simulation accuracy. Dynamic and quantitative evaluation of light comfort performance is realized. Optimum design strategy of light environment is put forward through orthogonal experiment and control variable experiment. The dynamic evaluation model of light comfort performance integrated HDR measurement, questionnaire survey and software simulation to improve the accuracy and efficiency of light environment optimization design and improve the indoor daylighting performance of office buildings in severe cold areas.

室内光环境是人居环境的重要组成部分，随着绿色建筑的发展，光舒适性能已经成为绿色建筑室内环境质量评估的重要分项指标。但由于光舒适包含要素多、评价指标复杂、主观适应度强，现行规范评价体系科学性仍显不足，而且目前光模拟与实测误差较大，故建立动态、客观、准确的光舒适量化评价方法日益重要。研究旨在立足严寒地区地域特征，通过访谈及问卷调查，耦合高动态范围图像(HDR)实测技术，建构光舒适动态评价指标集，确定其层级及权重，提高光舒适评价指标与光舒适主观满意度的拟合度；通过HDR技术拍摄天空图像，结合光气候监测，建立局地HPR天空模型，突破光环境模拟精度瓶颈，实现光舒适性能的精确、动态及量化评价；通过正交实验及控制变量实验，提出光环境优化设计策略。研究建立的光舒适性能动态评价模型集成HDR实测、问卷调查、软件模拟三种光环境研究方法，提高光环境优化设计的精度与效率，改善严寒地区办公建筑室内光舒适性能。

室内光环境是人居环境的重要组成部分，随着绿色建筑的发展，光舒适性能已经成为绿色 建筑室内环境质量评估的重要分项指标。但由于光舒适包含要素多、评价指标复杂、主观适应度强，现行规范评价体系科学性仍显不足，而且目前光模拟与实测误差较大，故建立动态、客 观、准确的光舒适量化评价方法日益重要。研究旨在立足严寒地区地域特征，通过历时2年对2个不同办公空间的高动态范围图像(HDR)亮度实测与主观视觉评价耦合，对1861对数据组进行回归分析，对22个常用指标进行与主观感受的拟合度进行检测，其中15项相关。结果表明，在定义照度方面，使用者主观感受和动态光环境性能指标之间存在高度相关，其中sDA300/50% 和 UDI300-3000/50%拟合度最高；在定义眩光方面，简单的亮度的指标与主观感受拟合度更好，垂直照度的指标比基于水平照度的指标更适合于视觉舒适度的评价，Mean L top 1/5 window (cd/m2)的拟合度最高。在多元回归模型中发现，使用多个指标相比于单独的度量标准可以更好地预测建筑光舒适性能，相比于单个指标拟合度最高的 Mean L top 1/5 window，五个指标与回归模型的拟合度可继续上升了4.3%，可达到75%以上；通过光气候监测，结合HDR技术拍摄天空图像，整合太阳组件，建立局地HPR天空模型，输入模拟平台，可突破光环境模拟精度瓶颈，实现了光环境性能的精确、动态及量化预测，并可避免由于环境建模不足，使得环境遮挡或反射等因素带来的不可控误差；利用人工天穹，输入光气候监测数据，实现了稳定的真实天空亮度模拟方式，模拟实验的操作时间不受限制，可以使得实验可以重复进行及多次取值保证实验结果的准确性，突破光环境多变且不可重复的限制。最后，利用多目标优化平台，提出不同阶段不同层面的严寒地区办公建筑光环境优化设计策略。.研究所建立的光舒适性能动态评价模型集成HDR亮度实测、主观视觉评价调查、软件模拟、人工天穹虚拟仿真等多种光环境研究方法，弥补了既有优化设计中使用者主观视觉评价的缺失，提高了光环境预测的精度与效率，使得光环境全年动态优化方面的决策精度和效率方面都有所提升，可应用于严寒地区办公建筑新建及改造项目中，对于提升室内光环境性能及使用者的主观视觉评价有较大意义。