如何使用Ladybug&Honeybee(五)室內光環境分析

2021-02-15 EnArch

光照強度的表達有多種方法。經過物理學家的多年研究,越來越多的概念被提出,不同概念反映的具體方面是不同的。因而在具體的案例中,我們需要根據實際需要選擇某個,或多個參數同時進行比較,找出優化建築光環境的有效方法,進而優化設計。


|R U Ready for annual daylighting simulation?|

Honeybee 室內光環境分析就是這裡!



Daylight Autonomy (DA) 全自然採光百分比



(個人不推薦使用採光自治這個翻譯)DA是個百分比,體現室內光照滿足特定標準的時間佔全年實際使用時間的比例。

An annual analysis of the percent of the occupied time that the daylight levels exceed a specified target illuminance. For every point in the space, what fraction of the time is a minimum ambient light level achieved. DA as a metric has three inputs: climate-based daylighting levels over an entire year, the actual hours of operation of the space, and the specific desired lighting level.

全自然採光百比有三個決定因素,

特定某地區的全年日照水平

房間的實際使用日程

使用需要的的光照強度

通常情況下我們要求室內最低光照強度為100 lux,對於辦公環境 300 lux 為理想值,也是LEED 評級標準參考值。

優點:

DA可以直觀的表現某一空間全年光照攝入量。若將其值設定為人工照明的參考值,DA也可以用來比較不同分區對於自然採光的受益水平。

缺點:

並沒有規定上線,無法量化比較光照過量的情況。

Useful Daylight Illuminance (UDI/UDLI)有效室內光照


有效室內光照是DA全年自然採光係數的一個拓展概念。它規定有效室內自然採光的上限為2,500 lux, 下限為100 lux。UDI實際上體現了三個數值,室內自然光照的最大值,最小值和有效值。

A variation on Daylight Autonomy, UDI sets an upper threshold on light levels to avoid daylighting beyond 2,500 lux. UDI is a set of three numbers for every point in the space, the percentage of time that a point was below a minimum threshold (<100 lux), between a useful minimum and maximum value (100-2,500 lux), and above a maximum value(>2,500 lux), which could result in glare or thermal discomfort.

These values are the typical UDI thresholds, but in some program areas, an occupant can still be comfortable beyond the 2,500 lux illuminance level. Therefore, we sometimes modify that upper bound to be 4,000 or 5,000 lux.

UDLI 超過2,500 lux 可能產生不舒適的熱環境。但研究表明,在一些情況下,4000 lux -5000 lux 的光照強度也是可以被使用者接受強度。因此,UDLI也可以用來體現室內出現炫光的可能性,是十分有用的室內光照評價參考因素。

Spatial Daylight Autonomy (sDA): 空間自然採光百分比

與自然採光百分比DA不同的是,空間自然採光百分比是面積與面積的比值,而DA是時間與時間的比值。sDA是50%以上的時間光照強度大於300 lux 的面積,佔測量面積的百分比。

sDA is the percentage of area that is above 300 lux 50% of the time or more during business hours. (So it is saying what overall percentage of the space has Daylight Autonomy (DA) for 300 lux for at least 50% of the occupied hours)

優點:

DA是一系列值(代表空間中各個點的百分比),而sDA 只有一個值(代表整個被測空間)。可以用來評估使用者對室內光環境的滿意程度,用另一個維度預測了室內炫光發生的可能性,和不滿足熱舒適度要求的可能性。

缺點:

沒有規定上限。

Continuous Daylight Autonomy (CDA):連續全自然採光


連續全自然採光是自然採光百分比的一個延續。在計算自然採光百分比的時候不考慮光照強度小於300 lux的情況, 而在計算連續自然採光的時候,是需要將某點的光照強度佔300 lux的比率計算在內的。因而,連續自然採光百分比是要大於自然採光百分比的。

Similar to Daylight Autonomy, except that the point recieves the illuminance level/ illuminance threshold for hours that the illuminance level is less than the threshold. For example, "If 300 lux were specified as the DA threshold (DA300) and a specific point exceeded 300 lux 50% of the time on an annual basis, then the cDA300 might result in a value of approximate 55-60% or more. For example, say a certain interior grid point has 150 lux due to daylight at a given time step, DA300 would give it 0 credit for that time step whereas cDA300 would give it 150/300=0.5 credit for that time step." [1]

Daylight Factor (DF) : 採光係數


採光係數,Daylight Factor,是用來衡量室內自然光照水平的一個數值。其定義是,在全陰天條件下,無遮蔽室外水平面的照度,與室內某水平面照度的比值。毫無疑問,室內不同位置的採光係數可能有明顯的差異。

CIE SKY: 標準陰天

CIE 規定的,9月21日中午12點的陰天。規定此時大地光照強度為 11,921 Lux。CIE The Commission Internationale de I' Eclairage, or International Commission on Illumination, 國際照明文員會的簡稱。

In architecture, a daylight factor is the ratio of the light level inside a structure to the light level outside the structure. It is defined as: DF = (Ei/Eo) *100%

The design day for daylight factor calculations is based on the standard CIE overcast Sky for 21 September at 12:00pm, and where the Ground Ambient light level is 11921 Lux. CIE being the Commission Internationale de l´Eclairage, or International Commission on Illumination.

Illuminance 基於網格的點(時間點)對點(地點)光照強度模擬

Grid-Based Simulation: 基於網格的環境模擬

Grid-Based Simulation分為三種:光照強度模擬,太陽輻射模擬,和亮度模擬。


Average Annual Illuminance (AAI):平均全年光照強度

平均全年光照強度是空間中某一點全年光照強度的平均值。

Is an average illuminance value at a location in space, when averaged out over the annual occupied hours (varies), measured in lux.

Annual Sunlight Exposure (aSE) 年日照時數

年日照時數反映的是在某一測量點上,每年可接受直接日照的小時數。年日照時數是用每年可接受 250 小時以上 大於1000 lux 直接日照的面積所佔的百分比來定義的。

aSE is the number of hours per year at a given point where direct sun is incident on the surface. aSE is defined as the percentage of square footage that has direct sunlight for more than 250 hours a year. Direct sunlight is abstracted as >1000 lux incorporating glazing materials.


優點:

可以揭示接受過多光照的問題區域。

缺點

沒有規定足夠光照的最小值。


|其他概念|


如下概念特別容易混淆,無論英文還是中文都十分接近。 這裡把它們放在一起,方便大家對比記憶。

Luminance Flux 光通量 Unit: Lumen 流明 [lm], Candela 坎德拉 [cd]

Luminance 發光度,輝度,亮度 Unit: Candela per square metre (cd/m2).

Luminous Intensity 發光強度,光強 (形容入射光源)Unit: Candela [cd]

Illuminance 照度,光照強度 (形容被照物體表面)Unit: Lux

圖片來源: 維基百科

Recommended Illuminance Levels

一些常用的室內光照強度參數



相關查詢網站


https://www.archtoolbox.com/materials-systems/electrical/recommended-lighting-levels-in-buildings.html

https://www.wbdg.org/pdfs/usace_lightinglevels.pdf


|LEED 標準對光照的要求|


LEED v3 中要求點對點的光照強度在9月21日上午9點和下午3點,必須在100 lux和5,4000 lux之間,除非建築內存遮陽採用自動遮陽的形式。並且75%的使用空間都要滿足標準。

LEED v4 中對室內光照的評價都對sDA和aSE有具體的要求。詳見LEED標準。

[1] Daylighting Parttern Guide

http://patternguide.advancedbuildings.net/using-this-guide/analysis-methods/continuous-daylight-autonomy


GH 文件百度網盤連結

https://pan.baidu.com/s/1hr2KkVM

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有些留言的問題無法即使回復讓我很是尷尬,大家若有疑問就發郵件給我吧,我會儘可能第一時間回復的。嘻嘻😁

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