GV : kts. Nguyen Dinh
Minh
K
h
o
a

k
i
e
á
n

t
r
u
ù
c
-

B
o
ä

m
o
â
n

k
y

õ

t
h
u
a
ä
t
CHIẾU SÁNG
TỰ NHIÊN
PHẦN II
QUANG HỌC
GV : kts. Nguyen Dinh
Minh
K
h
o
a

k
i
e
ỏ
n

t
r
u
ự
c

-

B
o
ọ

m
o
õ
n

k
y
ừ

t
h
u
a
ọ
t
ANH SANG
MAậT TRễỉI
CHệễNG V
MẶT TRỜI
MẶT ĐẤT
KHÍ QUYỂN
E
tt
E

kt
I . HỆ SỐ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN
Nguồn sáng tự nhiên là mặt trời. Ánh sáng
mặt trời 2 thành phần:
- Bức xạ trực tiếp: tạo nên đơ rọi trực tiếp
( E
tt
)
- Bức xạ khuếch tán ( tản xạ) của vòm trời:
tạo nên độ rọi khuếch tán (E
kt
)
E
ng
= E
tt
+ E
kt
(lux)
E
ng
= E
kt
ĐỘ RỌI NGOÀI NHÀ
M
M
E
HỆ SỐ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN
- Độ rọi tồn phần trên 1 điểm bất kì
ngồi nhà

- Hệ số quang khí hậu đại diện cho tác dụng hỗn
hợp của các nhân tố ảnh hưởng đến độ rọi ngoài
nhà.
- Xác định tiêu chuần chiếu sáng tự nhiên dùng hệ số
chiếu sáng tự nhiên ( e
M
):
E
M
= e
M
. E
ng
/100
e
M
= E
M
x 100% / E
ng
-Ta có độ rọi tại điềm M:
HỆ SỐ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN
1. Định luật hình chiếu góc khối
- Giả thuyết là độ chói của mặt bán cầu
phân bố đều.
- Độ rọi tại M do phần diện tích S của mặt
bán cầu rọi đến:
E
M
= ( I/ r∆

2
).cos 
- Vì r = đơn vò  E
M
= I.cos ∆ 
= (B.S).cos 
- Vì S.cos ∆  = ∆   E
M
= B. ∆ 
- Vì độ rọi tại 1 điểm ngoài nhà do S toàn bán cầu gây ra:
 E
ng
= B.( .R
2
) = B.( .1
2
) = B.
II. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC
KIẾN TRÚC
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC KIẾN TRÚC
Ý nghĩa: định luật giúp xác định giá trị tương đối
của độ rọi tại điểm bất kì trên MLV, lấy ánh sáng
bằng cửa bên hay cửa mái.
- Độ rọi trên m t ph ng thẳng ặ ẳ
đứng:
E
tđ
= B.( .r
2
/2) = B. /2


E
tđ
= E
n.ngang
/2
 : hình chiếu của màng trời S tạo độ rọi tại M xuống
MLV.
 : hình chiếu của diện tích tồn vòm trời ( mặt bán cầu)
xuống MLV
- Thực tế thì E
tđ
> E
n.ngang
/2
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC KIẾN TRÚC
2. Định luật gần đúng của kĩ thuật chiếu sáng:
- Cửa có cùng góc khối
- Nhìn từ M
- Cùng một loại kính
Độ chói (B) của các lớp
cửa đều bằng nhau
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC KIẾN TRÚC
III. HỆ SỐ ĐỘ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN MẶT CẦU,
MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ
- Độ rọi không gian được dùng làm tiêu chuẩn đánh giá
độ nhìn.

- Độ rọi mặt cầu bán vầu, độ rọi trụ là những độ rọi
không gian đánh giá chính xác độ nhìn khi quan sát

vật từ các phía
Ý nghĩa: định luật giúp đơn giản tính toán chiếu sáng tự nhiên
Ứng dụng:
- Khi sử dụng biểu đồ trong thiết kế có thể vẽ tỉ lệ tùy ý.
- Có thể dùng mô hình để kiểm tra hiệu quả thiết kế CS trước
khi XD thực thế ( nên thu nhỏ mô hình tối đa là 1/ 20)
B1 = B2 = ….= Bn = const
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ
1. Đặc trưng của độ rọi không gian
Là độ rọi trung bình mặt cầu, về giá trị , bằng
mật độ quang thông trung bình trên mặt cầu.
Trường hợp mặt cầu, độ rọi trung bình trên
mặt cầu:
E
4
 = ∫
ω=4 
E.dω/ 4
Cường độ sáng trung bình trên mặt cầu, bằng:
I
4
 = ∫
ω=4 
I.dω/ 4
- Độ rọi trung bình mặt cầu(E
4
) phụ thuộc mật độ không
gian của quang thông trong trường sáng, biểu thị mức độ
đầy đủ ánh sáng trong không gian.
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ

- HSCSTN mặt bán cầu e
2
 bằng:
e
2
= (E
2
/ E
ng2
). 100
- HSCSTN mặt bán cầu e
4
 bằng:
e
4
= (E
4
/ E
ng4
). 100
- Từ độ chói B của bầu trời, có thể dẫn tới
mối quan hệ giữa e, e
2
và , e
4
như sau:
e
4
=ω/2 và e
2

= 2. e
4
/3 + e/3
Trường hợp bán cầu trên bức xạ ánh
sáng rọi vào điểm quan sát, khi đó sử
dụng độ rọi trung bình mặt bán cầu
E
2
 = ∫
ω=2 
E.dω/ 2
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ
- Sử dụng hệ số chiếu sáng mặt bán cầu e
2
 là để đánh giá
lượng và chất ánh sáng lâý vào phòng qua hệ thống cửa bên,
cửa mái khá chính xác, không cần phân biệt dùng 2 tiêu
chuẩn ( 2 giá trị của e) cho cửa bên và cửa mái.
- Để đánh giá chất lượng chiếu sáng tự nhiên, dùng “ hệ số độ
chói” trong ngày thay cho giá trị “ hệ số chiếu sáng tự nhiên”
e.
Hệ số độ chói
trong ngày
Độ rọi tại điểm đang xét trong phòng
Độ chói trung bình của mảng trời nhìn thấy từ
điểm tính toán qua cửa lấy ánh sáng
=
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ
2. Độ rọi nửa hình trụ
- Độ rọi trên mặt cong

- Độ rọi thẳng đứng trên phương nhìn hợp với phương
về chân đèn l góc  , bằng:
E
đ
= I(sinγcos )/r
2
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ
-
Mặt trụ cong thẳng đứng, cao l, bán kính , nguyên tố diện tích
dS theo hướng quan sát bất kì có giá trị không đổi, bằng nửa
chu vi mặt trụ:
dS = .ρ.l
- Nửa mặt trụ nhìn tới nguồn là một hình chữ nhật cao
Do đó, đọ rọi trên nửa mặt trụ, bằng:
E
tr
= Isinγ(1 + cos )/r
2


- Nếu là mặt cầu bán kính bằng ρ , nguyên tố diện tích dS nhìn
thấy trên mọi hướng quan sát bằng 2 ρ
2
. mặt cầu nhìn tới
nguồn thừa nhận bằng nửa hình tròn ρ
2
/2. δ là góc hợp bởi
phương nhìn và tia sáng tới.
E
bc

= I ρ
2
(1 + cosδ)/r
2
.
.2.2 ρ
2
E
tr
= I (1 + cosδ)/4r
2
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ
- Mỗi nguồn sáng điểm, đặc trưng
bằng cường dộ bức xạ theo phương
trong không gian chung quan nó:
I(C,γ)
- Với C thay đổi từ 0 đến 2 và từ 0
đến xấp xỉ  /2.

- Nếu chiều cao treo đèn là h, ta có:
E
trtb
= I/3 
3
h
2
- Độ rọi nửa hình trụ có thể đánh giá
chính xác độ rõ trên quảng trường,
bãi đậu xe…
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ


- Chỉ số rõ để đánh giá khả năng nhìn rõ vậy
quan sát không gian xác định bằng tỉ số giữa E
đ

và E
tr
:
E
đ
/E
tr
- Khi E
đ
/E
tr
= 0.8 đến 1.3 đảm bảo thỏa mãn để
nhìn rõ.
- Chỉ số rõ phụ thuộc vào phương nhìn, tức là
phụ thuộc vào vị trí người quan sát:
0.8 <  .cos / 1 + cos = E
đ
/ E
tr
< 1.3
- Tức là 45độ <  < 70 độ
- Tri giác nhìn tối ưu chỉ giới hạn trong phạm vi
của phương nhìn  từ 450 đến 700.
- Tuy nhiên khi bố trí đèn đối xứng qua vật quan sát, vậy quan
sát không có bóng tối, chỉ số rõ tới ưu trên đây không còn

đúng nữa.
Khi đó, E
đ
= 2E
đl
và E
tr
= 2E
trl
HSCSTN MẶT CẦU, MẶT BÁN CẦU, ĐỘ RỌI TRỤ
- Ánh sáng tự nhiên chiếu sáng phòng được lấy từ ánh sáng
ngoài nhà qua hệ thống cửa lấy sáng.
AS trực tiếp
AS khuếch tán
AS phản xạ
IV. QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
T
-A
O
o
h
o
B
Ñ
R
M.TRÔØI
TR.ÑAÁT
1. Một số khái niệm
Mặt trời:

-
Hình cầu, d = 695.000km.
-
Khoảng cách trung bình từ mặt đất tới mặt
trời R = 149,5.10
6
km. Bằng bán kính trục
lớn quỹ đạo trái đất.
-
Nhiệt độ bề mặt khoảng 6000
o
C .
-
Quang phổ của bức xạ Mặt trời rất rộng và
không đều.
-
Vị trí mặt trời:
Góc cao MT: h
o
Góc phương vị MT:
A
o
Góc định vị
MT:
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
- AS mặt trời truyền đến mặt đất gồm:
- Độ rọi ngoài nhà do mặt trời tạo ra: E
ng
= E

tt
+ E
kt
- Độ rọi tổng cộng ngoài nhà: E
c
= E
tt
+ E
kt
+ E


- Khi tính toán chiếu sáng CSTN, độ rọi ngoài nhà: E
ng
= E
kt
Độ rọi ngoài nhà:
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
Độ trong suốt của khí quyển (P):
- Được đánh giá bằng độ trong suốt của không khí:
P = Q
X
/ Q
Y
< 1 (P ≈ 0,5  0,9)
Trong đó
Q
x
: là lượng quang thông sau khi xuyên qua 1km không
khí.

Q
y
: là lượng quang thông trước khi xuyên qua 1km
không khí.
Q
Y
Q
X
1km
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
2. Ánh sáng mặt trời:
a. Ánh sáng trực tiếp từ mặt trời:
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
Với m – hệ số khối lượng khí quyển.
r – khoảng cách từ điểm tính toán tới
mặt trời tại thời điểm khảo sát, lấy bằng một
đơn vị thiên văn.
p – độ trong suốt của khí quyển.
2
r
PE
E
m
o
=
⊥
o
m
o
ngn

P
r
E
E sinh.
2
.
=
ongn
EE sinh
.
⊥
=
)cos(cosh.
2
aAP
r
E
E
o
m
o
tđ
−=



QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
Đặc điểm:
-
Tăng cường hiêu quả sáng vào phòng.

-
Tạo bóng đổ.
-
Diệt khuẩn, chống rêu mốc.
-
Sinh ra nhiệt rất lớn.
-
Năng lượng dễ thay đổi dưới tác động của thiên nhiên.
-
Gây tiêu cực đến mắt người như gây lóa mắt
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
Nhận xét:
Ánh sáng trực tiếp từ mặt trời không là nguồn thực tế dùng
trong thiết kế chiếu sáng
cho nội thất, vì:
-
Thường xuyên thay đổi
-
Yêu cầu những giải pháp che chắn và bảo vệ làm giảm nhiệt và
chói
-
Có ảnh hưởng tiêu cực đến sự nhìn. ( hạn chế điều tiết mắt,
gây mệt mỏi,
nhiễu loạn không gian cần sự nhìn trong…)
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG
QUANG KHÍ HẬU – KHÍ HẬU ÁNH SÁNG