玻璃界面建筑空间论文提纲

论文题目：基于参数化评价的图书馆无眩光遮阳板设计研究 ——以深圳大学城图书馆为例

摘要：日光的好处是大多数人所熟知的,并且这已经成为主要因素之一,建筑师们已经通过建筑物的设计过程对它进行了最大的关注。暴露在自然光下有助于我们的身体产生维生素D,改善我们的昼夜节律和睡眠方式,帮助我们专注,使我们能做得更多,甚至使我们更快乐。确保我们获得足够的这种重要资源是我们身心健康的关键。但是根据研究,我们现在将近90%的生命都花在室内–很难体验到自然光的好处,因为我们只是没有得到足够的光。不管我们采用什么现代创新,人类仍然在生物学上可以从日光中受益。技术进步的迅速发展已大大超过了我们自然进化的速度,并且由于人工照明,我们再也无法体验到人体可以工作的昼夜周期。值得庆幸的是,现在已经对自然光的好处进行了充分的研究和记录,并且为确保我们所有人都能获得尽可能多的日光照明,这一点很明显。这些好处可以通过两种截然不同的方式得到最好的理解:自然采光对我们身体的好处,以及对我们花费大量时间的建筑物的好处。自然光线照射的好处与我们的整体生产率之间有着密切的联系。特别是在工作场所,自然光与提高专注力,效率和减少缺勤率带来的疾病联系在一起。研究表明,工作中日光照射的好处包括从提高士气到增加向后记忆数字的能力[1]。日光可以帮助我们的身体重新调整到他们应该保持自然节律。睡在一个有很多通畅的玻璃窗的房间里,然后在太阳升起时醒来是一个好习惯。即使一整天只吸收一些阳光,也可以使我们的身体适应日光的自然律动,明显改善我们的睡眠,并因此改善我们第二天的效率。自然光对我们的感觉带来的好处不仅适用于我们的身体健康,而且还适用于我们的心理健康和情绪。缺乏日光会使我们感到沮丧,沮丧和焦虑,英国季节性情感障碍（SAD）的重要性充分说明了日光对我们的心理健康有多重要[1]。不仅可以通过在室内空间中使用日光来优化照明,而且还可以供暖。乍一看似乎并不明显,但是通过选择合适的隔热玻璃产品,可以调节和控制“太阳增益”（太阳光对室内空间的加热作用）。本质上,采用智能设计,您不仅可以点亮自然光,还可以利用自然阳光为房屋供暖,同时充分的隔热可以确保维持这种室内气候。尽管日光刺眼的因素似乎并没有引起足够的重视,尤其是对于图书馆类型的建筑物,眩光是影响顾客舒适度和注意力的重要因素。眩光是指视野中的光强大于适应眼睛的光强所导致的视觉性能损失或不适感。简而言之,当太多的光进入您的眼睛并干扰您的眼睛管理它的能力时,就会发生眩光。眩光可能会分散注意力,甚至造成危险,并且可能以多种方式在白天或晚上发生。眩光可能直接来自光源或被反射。眩光有四种类型:分散眩光,使眩光不适,使眩光失效和使眩目眩光。本文主要通过设计无眩光的静态遮阳帘来控制日光眩光,试图研究眩光量与日光之间的关系,并评估无眩光静态遮阳帘的使用中的日光照射量。建模和仿真的整个过程是通过参数方法（抓斗）完成的,以确保结果具有较高的准确性。本研究以深圳大学城图书馆（UTSL）为例,模拟其现有的遮阳并评估其三楼大楼西侧研究区域中的日光和日光眩光量。使用新设计的无眩光遮阳系统在相同的空间上进行了相同的实验,以评估无眩光遮阳板使用中的日光量。该BR应该这种可能性比较结果两个情形,了解无眩光遮阳会导致日光不足,如果它到什么程度。无眩光遮阳系统是一种遮阳系统,能够以太阳为眩光源,在进入建筑物之前阻挡阳光。在这项研究中,日光供应量用DF（日光因子）表示,日光眩光量用DGP（日光眩光概率）表示。该模拟被用于完成冬至和春分日期:21 ST君,21日十二月,22次九月时间点为在此之后,太阳开始越来越角度朝向目标的外观的每个小时指定。这意味着仅将一天中将阳光投射在玻璃墙上的时间用于模拟。为了确保实验的更高准确性,在所有模拟过程中,都包含了代表10个顾客的10个观点行。5名顾客A1-A5面向建筑物的北侧,5名顾客B1-B5面向建筑物的南侧。顾客A1和B1与玻璃墙的距离最近,并且顾客A5和B5与玻璃墙的距离比其余顾客最远。当顾客离玻璃墙越来越远时,他们的视点也会发生变化,这意味着每个顾客都会经历不同数量的日光眩光,这些眩光穿过外部静态遮阳板。选择该库作为本研究案例研究的主要原因是其明显的眩光问题。通常在下午研究区,由于阳光的穿透,所有的百叶窗都被拉下。所有仿真都是通过参数方法进行的,以确保结果的最高准确性。为现有的和无眩光的遮阳棚研究区域制作物理上逼真的渲染图。这些渲染用于表示调查的两种情况（无眩光且日光较少的研究区域,以及具有眩光且日光较多的研究区域）。该调查是在同一研究区域内的实际顾客中进行的,以评估他们的喜好并更全面地了解结果。该研究利用了参数模拟,建模和测量方法。对于建筑造型,日光和眩光模拟,蝈蝈,这是紧密结合犀牛3D和蜜蜂和瓢虫集成图形算法编辑器,基于蝈蝈平台两家开源环境的插件的使用。瓢虫将标准的Energy Plus天气文件（EPW）导入Grasshopper,并提供各种3D交互式图形,以支持设计过程中的决策。瓢虫在Grasshopper中提供全面的环境分析。瓢虫的自由和开放性使环境分析工具民主化,促进了环保设计的发展。通过Ladybug的参数图,环境信息成为设计生成工具,可为设计人员提供有关设计修改效果的即时反馈。统一的界面为用户提供了可访问性和便利性,促进了对当今和未来的环境负责的建筑设计。Grasshopper利用瓢虫和蜜蜂分析组件进行建模和运行仿真的基础平台。UTSL的位置由Ladybug加载,准确的太阳图由Honeybee模拟,以进行日光和眩光模拟和分析。使用参数方法可以通过在Grasshopper的单个平台上提供运行眩光和日光模拟的所有必需组件来确保相对较高的结果准确性。结果,所有组件协同工作以计算结果。进行了一项实验,以确定模拟的变量,以达到不同方向的无眩光遮阳帘,并与角度变量一起理解该变量,是鳍片的深度或鳍片之间的距离在提供更高强度方面起主要作用大量的日光。该实验还揭示了具有不同深度和间隔的鳍片之间的关系,以及它们如何影响DGP和DF的数量。对于本实验,将具有与USTL目标研究区域相同尺寸的研究区域引入了蚱Grasshopper,以检查垂直遮阳设计的不同变量,该研究区域没有任何内部圆柱,也没有任何竖框。包括十个顾客,他们的安排和观点与以前的模拟相同,用于眩光评估。在本实验中,散热片垂直于玻璃墙。深度实验的范围是1m至1.5m,因为任何更高深度的鳍片似乎都不实用。实验分两次进行。根据6月21日18:00的时间点（眩光几率高）,实验的第一轮将深度1m作为固定参数并尝试了不同的距离,实验的第二轮将距离1m作为固定参数尝试了不同的深度两次运行的起点均基于间隔为1m,深度为1m的鳍片。6月21日18:00进行了此实验,因为鳍的起点位置显示蚱的眩光值很高。实验的第一次运行从1m开始,一次将距离减少0.1m,直到模拟以0.5m的间隔达到无眩光点。所有顾客的CR显示为无法察觉的眩光,DGP为0.174-0.237,DF为2.2。第二次实验从1m开始,一次将深度降低0.1m,直到模拟达到1.9m的无眩光点。所有顾客的CR显示为无法察觉的眩光,DGP为0.199-0.246,DF为2.87。深度变量以10步变化,直到达到防眩光点。结果表明,尽管深度实验需要10步才能达到无眩光点,但与6步的距离实验相比,它仍然拥有更高的DF值。因此,本研究将角度和深度变量作为实验变量。这一发现还可以通过增加垂直散热片的深度（而不是间隔）来优先考虑,从而为建筑师在不同建筑物的遮阳设计过程中提供帮助,以期提供更多的日光。确定变量后,将根据基线模型和已引入到蜜蜂中的现有遮阳帘并根据十个定义的顾客的每个时间点进行模拟。对于每个顾客和每个时间点,都会产生DGP和DF值。结果表明,对于12月21日16:00眩光分析组件显示,顾客B3的舒适度范围为无法忍受的眩光,眩光概率为0.468。而对于6月21日18:00的顾客A1,眩光概率为0.482,舒适度范围为不可忍受的眩光。对于其余的时间点,显示了难以察觉的眩光量。同时,对于现有的遮阳帘,日光系数显示值为0.5。这表明现有的遮阳系统不仅不能提供无眩光的内部,而且也不能提供白天的内部空间。为了评估带有静态无眩光遮阳系统的UTSL研究区域的日光眩光概率和日光因子,提出了无眩光遮阳系统,并产生了研究区域的DGP和DF值。在该实验中,根据UTSL研究区域的釉面墙的精确方向,计算并模拟了一个新的遮阳系统。然后在蚱hopper中产生日光眩光的可能性和DF值。仿真结果表明,该公式得出的遮阳系统包括一组角度为30度,深度为1.4m的垂直遮阳板,以及两行水平遮阳板,该公式的距顶部的距离为1.13m,深度为1.0m。1.21m,事实证明提供了0.148%DF的无眩光内部。结果表明,与现有的产生0.5%DF的遮阳帘相比,DF产生为0.148%的无眩光遮阳帘的DF值仅减少0.352%。这意味着就日光可用性而言,这两种方案都具有几乎相似的日光效果,并且两者都遭受严重的日光不足,而第二种方案提供了无眩光的内部空间。为了显示尽管减少了DF的事实,仍然优选使用设计的无眩光遮阳帘,针对相同研究区域中的两个方案,基于物理真实感渲染进行了一项调查。尽管日光的可用性较低,但仍有95%的参与者更喜欢无眩光的研究区域。结果表明,尽管无眩光的静态遮阳帘降低了日光量,但它们是控制日光眩光的合适策略,并且阐明了研究区域的眩光控制优先于日光供应和外部视野。此外,使这项研究的更全面的了解;本论文还探讨了眩光和日光的包括西部三个方向的关系:西南,西和西北方向;基于相同的时间点,目的是获得更一般的发现,以适用于面向这三个方向的任何图书馆。将具有相同尺寸但在一般情况下且没有内部立柱和窗户竖框的建筑物引入蚱Grasshopper。该实验中包括10位顾客,其中A1-A5朝向建筑物北侧,B1-B5朝向建筑物南侧,并且与上次实验的桌子位置相同。从西方向凝视,并通过Grasshopper尝试不同的角度和深度变化,并为每次模拟运行产生DF和DGP值,一组深度为1.4m的160度垂直鳍片被证明是无眩光的,而提供0.58%的DF。对于西南方向的研究区域,倾斜度为60度的一套带有两个水平遮阳帘的遮阳系统（深度为1.21m）和一系列垂直鳍片（距离为1m,深度为1.4m）被证明是无眩光的,同时提供DF为0.584%。对于西北方向的研究区域,事实证明,无眩光遮阳解决方案是110度鳍,深度为1.4m,DF为2.984%。可知的日光量的可用性与玻璃墙,面朝西南研究区域方向达到0.58%DF和面向西方向达到0.584%DF。两个方向的结果非常相似,并且两个方向都存在严重的日光不足。然而,情况是多更好时面向西北作为DF的量玻璃窗壁达到2.98%,比膜剂几乎高出5倍。这个结果的意思,这是相当重要的考虑而设计的无眩光遮阳系统,当玻璃墙是面向西北,并根据调查结果,虽然西部和西南方向,从无眩光遮阳伞的日光规定低,无眩光的遮阳帘仍然是优选的。

关键词：日光眩光;自然采光系数;参数分析;遮阳

学科专业：建筑学

摘要

Abstract

Acknowledgement

Nomenclature

CHAPTER 1 Introduction

1.1 Background

1.2 Research Purpose and Significance

1.3 Methodology

1.4 Thesis Structure

CHAPTER 2 Literature Review

2.1 Daylight

2.2 Glare

2.2.1 Glare Types

2.2.2 Glare and Time Dependency

2.2.3 Influence of Psychological Factors

2.2.4 Glare Measurement

2.3 Sunshades

2.3.1 Strategies and Typologies

2.3.2 Influence of the location

2.3.3 Calculation Method

2.3.4 Sunshades and Building Thermal Control

2.4 Lighting and Glare Control in Libraries

2.5 Parametric approach

2.5.1 Grasshopper

2.5.2 The Main Related Parametric Components

2.6 Dialux

2.7 Summary

CHAPTER 3 Simulations

3.1 Simulations Pre-Setup

3.1.1 Modeling UTSL Study Area

3.1.2 Determining Timepoints for simulations

3.1.3 Setting Up the Parametric Components

3.2 Baseline Simulation

3.2.1 Modeling the Existing Sunshades

3.2.2 Results of the Existing Sunshades Simulation

3.3 Specifying Vertical Sunshade Design Variables

3.3.1 Examining Depth and Distance Variables

3.3.2 Summary

3.4 Glare-Free Sunshade Design and Evaluation

3.4.1 Simulation Setup

3.4.2 Simulation and Results

3.5 Survey

3.5.1 Physically Photorealistic Renders

3.5.2 Questionnaire

3.5.3 Results

3.6 Glare-free Sunshade Design for Other Orientations

3.6.1 West Facing Study Area

3.6.2 Southwest Facing Study Area

3.6.3 Northwest Facing Study Area

3.7 Summery

CHAPTER 4 Results

4.1 UTSL Existing Sunshades

4.2 Sunshade design variables

4.3 UTSL Proposed Glare-free Sunshades

4.4 Survey

4.5 West Facing Study Area

4.6 Southwest Facing Study Area

4.7 Northwest Facing Study Area

4.8 Summary

Conclusions

References

Appendix I Existing Sunshades Results

Appendix II Design Variables Results

Appendix III Glare-free Sunshade Results

Appendix IV West Direction Results

Appendix V Southwest Direction Results

Appendix VI Northwest Direction Results

Appendix VII Survey Content