CƠ SỞ KỸ THUẬT NGHỆ THUẬT CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN

A. CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN
1. Nguồn sáng tự nhiên:
2. Ánh sáng trực tiếp:
3. Ánh sáng gián tiếp:

ÁNH SÁNG TỰ NHIÊN
I
a) Bức xạ Mặt Trời trước
khi đến bề mặt Trái Đất
bị khí quyển hấp thụ một
phần và bị phản xạ qua
lại nhiều lần giữa bầu
trời và mặt đất và bị
khuếch tán. Do đó khi
đến mặt đất, bức xạ Mặt
Trời đã bị giảm mạnh về
cường độ và thu hẹp về
phổ
b) Ánh sáng Mặt Trời lúc
này còn lại 2 thành phần
chính là:
c) - Ánh sáng trực xạ
d) - Ánh sáng tán xạ
1. Nguồn sáng tự nhiên
Nguồn sáng K (lm.W)
Mặt trời ở độ cao 7.50
Mặt trời ở độ cao > 250
Mặt trời, trị số trung bình
Bầu trời sáng
Bầu trời trung bình
Ánh sáng tổng cộng (trung bình)

Đèn nung sáng (150W)
Đèn huỳnh quang (40W)
Đèn Natri cao áp
90
117
100
150
125
115
16 – 40
50 – 80
40 – 140
Hiệu suất ánh sáng của một số nguồn sáng
1. Nguồn sáng tự nhiên
-
Vị trí của mặt trời trên bầu trời
-
Tình trạng mây của bầu trời
-
Đặc điểm phản xạ của bề mặt đất
Chất lượng Nguồn sáng tự nhiên phụ thuộc vào 3 yếu tố chính:
1. Nguồn sáng tự nhiên
Ba mô hình bầu trời:
-
Bầu trời sáng: độ chói phụ thuộc vi trí mặt trời, phân bố không đều
-
Bầu trời ít mây: độ chói phân bố không đều, không có quy luật
-
Bầu trời đầy mây: độ chói phân bố không đều nhưng theo quy luật
tăng dần từ chân trời đến thiên đỉnh, không phụ thuộc phương

hướng
1. Nguồn sáng tự nhiên
•
Ánh sáng trực xạ là những tia
sáng xuyên suốt qua khí quyển
truyền thẳng xuống mặt đất.
•
Hiệu suất ánh sáng Mặt Trời
phụ thuộc:
•
Vị trí của Mặt Trời
•
Tình trạng mây của bầu trời
•
Không dùng ánh sáng trực xạ
trong chiếu sáng tự nhiên vì
chói chang, mang nhiều nhiệt
và không ổn định
Biểu đồ quang phổ ánh sáng mặt trời
2. Ánh sáng trực tiếp
Ánh sáng tán xạ là bức xạ mặt trời bị các phần tử lơ lửng
trong khí quyển (bụi, khí, hơi nước, khói,…) hấp thụ và tán
xạ.
Ánh sáng tán xạ phụ thuộc các yếu tố:
3. Ánh sáng khuếch tán
1. Khái niệm:
2. Biểu đồ quang khí hậu:
3. Hệ số quang khí hậu:
QUANG KHÍ HẬU
II

QUANG KHÍ HẬU
II
Ánh sáng tự nhiên trong phòng là lấy từ ánh sáng ngoài nhà qua hệ thống cửa lấy sáng
Ánh sáng ngoài nhà phụ thuộc vào nhiều nhân tố như khí hậu, địa hình, cảnh quan…
1. Một số khái niệm
T
-A
O
o
h
o
B
Ñ
R
M.TRÔØI
TR.ÑAÁT
Mặt trời:
-
Hình cầu, d = 695.000km.
-
Khoảng cách trung bình từ mặt đất tới mặt
trời R = 149,5.106km. Bằng bán kính trục
lớn quỹ đạo trái đất.
-
Nhiệt độ bề mặt khoảng 6000oC .
-
Quang phổ của bức xạ Mặt trời rất rộng và
không đều.
-
Vị trí mặt trời:

Góc cao MT: ho
Góc phương vị MT: Ao
Góc định vị
MT:
Đặc điểm cơ bản của bức xạ mặt trời:
-
Khả năng bức xạ ánh sáng thường xuyên, hằng số chiếu sáng Eo = 135
000lux, tương ứng với độ chói trung bình của mặt trời B = 2.10 nit lúc
chính ngọ.
-
Bức xạ nhiệt thường xuyên xuống mặt đất, đặc trưng bằng hằng số nhiệt S
-
Biểu thức liên hệ:
E = ηS lux
Với: η (đương lượng ánh sáng) = 71000 – 73000 = 1
cal/cm2 phút
9
0
0
1. Một số khái niệm
- AS mặt trời truyền đến mặt đất gồm:
- Độ rọi ngoài nhà do mặt trời tạo ra: Eng = Ett + Ekt
- Độ rọi tổng cộng ngoài nhà: Ec = Ett + Ekt + E
- Khi tính toán chiếu sáng CSTN, độ rọi ngoài nhà: Eng = Ekt
Độ rọi ngoài nhà:
1. Một số khái niệm
Độ trong suốt của khí quyển (P):
- Được đánh giá bằng độ trong suốt của không khí:
P = QX / QY < 1 (P ≈ 0,5  0,9)
Trong đó

Qx : là lượng quang thông sau khi xuyên qua 1km không
khí.
Qy : là lượng quang thông trước khi xuyên qua 1km không
khí.
QY
QX
1km
1. Một số khái niệm
1. Một số khái niệm
2. Ánh sáng mặt trời:
a. Ánh sáng trực tiếp từ mặt trời:
Bộ phận năng lượng bức xạ xuyên suốt qua khí quyển truyền xuống mặt
đất tạo nên độ rọi trực tiếp:
-
Độ rọi nhận được trên bề mặt đất vuông góc với chùm bức xạ mặt trời
(E )
-
Độ rọi trên mặt phẳng nằm ngang (E )
-
Độ rọi trên mặt phẳng thẳng đứng (E )
n.ng
tđ
1. Một số khái niệm
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
−=



1. Một số khái niệm
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
1. Một số khái niệm
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…)
1. Một số khái niệm
Ánh sáng khuếch tán của bầu trời là do sự phản xạ nhiều lần
những tia sáng mặt trời trong hơi nước, bụi và các hạt huyền phù
khác trong khí quyển. Do đó đặc tính và lượng mây có ảnh hưởng
lớn tới độ rọi của ánh sáng khuếch tán của bầu trời.
Độ rọi của ánh sáng khuếch tán bầu trời phụ thuộc:
- Đặc tính và lượng mây
- Độ trong suốt của khí quyển P
Với Bz – độ chói của bầu trời ở đỉnh đầu.
ho – góc cao MT.
b. Ánh sáng khuếch tán của bầu trời:
1. Một số khái niệm
Đặc điểm:
-
Có cường độ yếu hơn ánh sáng trực xạ nhưng không đồng
đều.
-
Bóng đổ sinh ra mờ nhạt, thậm chí không có.
-
Không gây tiêu cực đến mắt người, thích hợp sử dụng cho
những không gian như phòng đọc, thư viện.
1. Một số khái niệm
Nhận xét:
- Ánh sáng khuếch tán của bầu trời là nguồn thích hợp trong thiết kế
chiếu sáng vì:
+ Ít thay đổi trong ngày.

+Thiết kế chỉnh sáng, chúng ta có thể tạo ra những kiểu chiếu
sáng nghệ thuật hay là chiếu sáng đều như ở hành lang, không
gian cafe, thư giản.
1. Một số khái niệm
- Giá trị của hai thành phần ánh sáng Mt và ánh sáng tổng cộng
phụ thuộc rất nhiều vào quy luật chuyển động của mặt trời, độ trong
suốt của khí quyển, dạng mây và lượng mây.

- Đánh giá tình hình khí hậu và cảnh quan của vị trí xây dựng nhằm
giải quyết bài toán khai thác tối đa những thuận lợi và hạn chế
những bất lợi tự nhiên đối với công trình, không những đem lại hiệu
quả về ánh sáng mà còn yếu tố thẩm mỹ cho công trình.
1. Một số khái niệm
Thực tế độ chói của bầu trời phân bố không đều.
Ứng dụng trong thiết kế vị trí đặt cửa lấy sáng
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
- Cửa bên cao và cửa mái cho chất lượng vệ sinh cao.
- Đặt cửa lấy sáng ở hướng Đông và Tây sẽ chịu ảnh hưởng lớn nhất của độ chói. Trong
trường hợp cần lấy sáng từ hướng Đông và Tây cần phải có kết cấu bao che bên ngoài (hệ
lam, ô văng chắn nắng, cửa chớp…) hoặc bên trong (các loại rèm)
- Cửa càng cao thì cường độ tương đối bức xạ tử ngoại (%) càng lớn
c. Sự phân bố độ chói (q) của bầu trời:
1. Một số khái niệm
c. Sự phân bố độ chói (q) của bầu trời:
Bθ - độ chói trung bình của mảng trời nhìn
thấy từ điểm tính toán qua cửa lấy sáng.
Bz - độ chói ở thiên đỉnh
θ : góc cao của mảng trời nhìn thấy từ điểm
tính toán qua cửa lấy sáng
2. Biểu đồ quang khí hậu

Giúp khai thác triệt để các đặc điểm sau đây của kiến trúc:

Khả năng sát trùng, làm sạch môi trường

Khả năng tải nhiệt

Khả năng tạo bóng
Có ý nghĩa lớn khi thiết kế sân vận động ngoài trời: giải
quyết độ nhìn không gian cho những chỗ ngồi xa