开放式办公空间天然光环境质量的均衡性优化研究

摘要

由于开放式办公空间需容纳多人进行办公，其在被动式设计阶段往往被赋予较大的开间进深以及开窗面积，这导致其内部天然光质量通常存在不均衡的情况。由于接收天然光过量，靠窗用户通常会长时间关闭窗帘遮挡天然光并且采用人工光照明，这样降低了开放式办公空间对天然光的利用效率，而且增加了大量额外的照明能耗。为提高开放式办公空间内天然采光质量，并降低照明能耗，本文提出了全年尺度下动态的开放式办公空间采光遮阳系统控制优化策略。　　本文基于有效天然采光照度时间百分比（UDI）以及采光均匀度，提出一种新的开放式办公空间室内天然采光均衡性评价指标：开放式办公空间整体天然采光分数。本文在进行走访和实地调研后，选取深圳市一天然采光不均衡问题较为突出的开放式办公空间，作为目标办公空间进行研究。利用建模软件Rhino对目标办公空间进行几何建模，利用光学模拟引擎Radiance、Daysim以及光环境分析插件Ladybug、Honeybee对其室内天然光环境进行了模拟分析，并且通过实测验证了模型的实用性。通过办公室有无遮阳状态的对比分析，本研究发现目标办公空间原有的遮阳方式会降低其内部天然光质量的均衡性。　　针对目标开放式办公空间所存在问题，本文提出了一种采光窗4×3网格化透射率精细控制与窗帘多方向控制相结合的采光遮阳精细化控制方法。通过在典型气象年中对目标办公空间进行采光遮阳精细化控制，并对比分析精细化控制前后目标办公空间中天然采光质量，验证了采光遮阳精细化控制模式能够起到优化开放式办公空间室内天然光环境的效果。　　本文基于机器学习算法建立了能够在真实天空条件下预测工作平面天然光照度的LGBM天然光照度预测模型，提出了一套全年尺度下动态的开放式办公空间采光遮阳系统控制优化策略，在真实天空条件下通过对比优化前后室内天然采光质量的均衡性，验证了优化策略的有效性。

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