建筑光学整理ppt课件

1、建筑光学建筑光学建筑声学建筑声学建筑物理及其设计建筑光学建筑光学建筑声学建筑声学第一篇 建筑光学第一章第一章 光学原理光学原理第二章第二章 室内装饰资料的光学性质室内装饰资料的光学性质第三章第三章 天然光环境设计天然光环境设计第四章第四章 人工光环境设计人工光环境设计第一章 光学原理本章提要：本章提要： 了解光和其他方式的电磁波辐射的性质了解光和其他方式的电磁波辐射的性质 了解到不同等级的可见光和不可见光的不同点了解到不同等级的可见光和不可见光的不同点 了解人眼的功能和视觉的特性了解人眼的功能和视觉的特性 运用和照明有关的各种度量单位运用和照明有关的各种度量单位 知道光学度量的一些方法并把它们

2、和实践情况联络到一同知道光学度量的一些方法并把它们和实践情况联络到一同1.1 光的性质 光是一种电磁辐射方式的能源。这种能源是由不同物质的原子构造作用而辐光是一种电磁辐射方式的能源。这种能源是由不同物质的原子构造作用而辐射出来的，这种电磁辐射是一个具有波状运动的宏大的延续一致体。但在这个巨射出来的，这种电磁辐射是一个具有波状运动的宏大的延续一致体。但在这个巨大的一致延续体中，可以被人的视觉所感知的电子辐射的范围在整个电磁辐射光大的一致延续体中，可以被人的视觉所感知的电子辐射的范围在整个电磁辐射光谱中只是非常狭窄的一部分。谱中只是非常狭窄的一部分。可见光谱紫外线电磁波的特性电磁波的特性可觉得到的

3、辐射热红外线紫外线可见光谱黄红橙绿青不可见光红斑日照引起的杀菌的杀死细菌、病毒和真菌150010007807006005004003803001604987.3km1.609km30.48m30.48cm0.3048cm0.003048cm10nm1nm0.001nm0.00001nm电能无线电电视微波红外线X射线y射线宇宙线1.1.1 电磁波 光能的传播可以被描画为一种动摇或者是一种被称为光子的光能的传播可以被描画为一种动摇或者是一种被称为光子的“能源包。这两能源包。这两种实际在现代物理中并存用来解释各种不同的景象。对于日常景象来说，最适宜种实际在现代物理中并存用来解释各种不同的景象。对于日

4、常景象来说，最适宜的实际是电磁波实际。的实际是电磁波实际。 这种实际被以为有如下普通特征：这种实际被以为有如下普通特征： 这种能源存在于电磁场的动摇中，这种动摇以横波作为运动方式。这种能源存在于电磁场的动摇中，这种动摇以横波作为运动方式。 这种波的传播不需求介质，因此可以在真空中传播。这种波的传播不需求介质，因此可以在真空中传播。 不同类型的电磁辐射有着不同的波长和频率。不同类型的电磁辐射有着不同的波长和频率。 一切的电磁波都有着一样的速率，在真空中大约是一切的电磁波都有着一样的速率，在真空中大约是3x108m/s。 假设非遭到反射、折射、衍射的影响，波将沿着直线传播。假设非遭到反射、折射、衍

5、射的影响，波将沿着直线传播。 反射是指发生在物体外表的光的反向。反射是指发生在物体外表的光的反向。折射是指波在不同物质交界处的偏折。折射是指波在不同物质交界处的偏折。衍射是指波发生在缝隙、边缘和很薄的层上的偏折景象。衍射是指波发生在缝隙、边缘和很薄的层上的偏折景象。 1.1.2 可见辐射 对于肉眼来说，可见电磁辐射的波长范围大约在对于肉眼来说，可见电磁辐射的波长范围大约在380nm-780nm。假设所。假设所有波长的光同时被肉眼接受，人眼将无法区分每一个单独的波长的光，并且大有波长的光同时被肉眼接受，人眼将无法区分每一个单独的波长的光，并且大脑所感遭到的是白光。脑所感遭到的是白光。 白光是一切

6、可见波长光的累积景象。白光是一切可见波长光的累积景象。白光白光棱镜棱镜红橙黄绿青蓝靛紫红橙黄绿青蓝靛紫 单色光是一种有着特殊波长和颜色的光。单色光是一种有着特殊波长和颜色的光。1.1.3 不可见辐射 波长在可见波长范围之外的电磁辐射实际上是不能被肉眼感知到的。然而波长在可见波长范围之外的电磁辐射实际上是不能被肉眼感知到的。然而某些由太阳发出的光波波长接近可见波波长，虽然它们不能被我们看见，但它某些由太阳发出的光波波长接近可见波波长，虽然它们不能被我们看见，但它们却与照明作用息息相关。们却与照明作用息息相关。 红外辐射红外辐射(IR) 红外辐射有着比其他红色光稍长的波长。它们可以作为太阳和其他发

7、热物红外辐射有着比其他红色光稍长的波长。它们可以作为太阳和其他发热物体的辐射被我们感知。红外辐射被用来制造辐射加热安装，侦查热辐射物体，体的辐射被我们感知。红外辐射被用来制造辐射加热安装，侦查热辐射物体，在黑暗中在黑暗中“寻觅目的以及通讯衔接方面。寻觅目的以及通讯衔接方面。 紫外辐射紫外辐射(UR) 紫外辐射有着比其他紫色光稍短的波长。它由太阳以及其他高温物体所发紫外辐射有着比其他紫色光稍短的波长。它由太阳以及其他高温物体所发射。紫外辐射有助于人体的身体安康，但过多的量会损坏皮肤和眼睛。地球大射。紫外辐射有助于人体的身体安康，但过多的量会损坏皮肤和眼睛。地球大气的组成部分正常情况下维护着地球，

8、使其不被太阳发射的过多的紫外辐射所气的组成部分正常情况下维护着地球，使其不被太阳发射的过多的紫外辐射所损害。损害。 此外紫外辐射可以用来杀死厨房和医院里的细菌。某些化学物质可以把紫此外紫外辐射可以用来杀死厨房和医院里的细菌。某些化学物质可以把紫外辐射转化为可见光，这一作用被用于荧光灯中。外辐射转化为可见光，这一作用被用于荧光灯中。1.2 视觉特性 视觉是当光到达人眼时在人的大脑中所引起的觉得。人的视直觉只能经过视觉是当光到达人眼时在人的大脑中所引起的觉得。人的视直觉只能经过眼睛来完成。人眼的构造，决议了人眼有以下视觉特征：眼睛来完成。人眼的构造，决议了人眼有以下视觉特征：1.2.1 明暗觉得

9、人是经过视网膜上的感光细胞感知光的存在的。位于视网膜上的光感受器人是经过视网膜上的感光细胞感知光的存在的。位于视网膜上的光感受器感光细胞有两种：锥状细胞和杆状细胞。他们分别对不同波长的光波起作感光细胞有两种：锥状细胞和杆状细胞。他们分别对不同波长的光波起作用，这样就产生了两种不同类型的视觉。用，这样就产生了两种不同类型的视觉。 锥体视觉明视觉锥体视觉明视觉 锥状细胞分布在视网膜的中心附近。当人眼在光照正常情况约锥状细胞分布在视网膜的中心附近。当人眼在光照正常情况约1.0cd/m2以上的亮度程度时，锥体细胞成为运作的光感受器。这时，人眼具有颜色的以上的亮度程度时，锥体细胞成为运作的光感受器。这时

10、，人眼具有颜色的觉得，而且对外界亮度变化的顺应才干强。觉得，而且对外界亮度变化的顺应才干强。 杆体视觉暗视觉杆体视觉暗视觉 杆状细胞分布在视网膜的边上。当人眼在非常低的照度程度约杆状细胞分布在视网膜的边上。当人眼在非常低的照度程度约1.0cd/m2以下的亮度程度时，杆状细胞成为运作的光感受器。这时，人眼几乎不能识以下的亮度程度时，杆状细胞成为运作的光感受器。这时，人眼几乎不能识别物体的颜色或细部，且对外界亮度变化的顺应才干低。别物体的颜色或细部，且对外界亮度变化的顺应才干低。1.2.2 颜色觉得 人眼具有觉得颜色的才干，称为色觉。在明视觉时，人们对人眼具有觉得颜色的才干，称为色觉。在明视觉时，

11、人们对380nm-780nm范围内的可见光产生不同的颜色觉得。随着波长的不同，可区分出红、橙、黄、范围内的可见光产生不同的颜色觉得。随着波长的不同，可区分出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色。绿、青、蓝、紫等颜色。 颜色及相应波长范围颜色及相应波长范围nm紫紫蓝蓝青青绿绿黄黄橙橙红红380-424424-455455-292492-565565-595595-640640-780 上述把颜色分为七段是一种习惯的方法，实践上在整个可见光谱范围内，光的上述把颜色分为七段是一种习惯的方法，实践上在整个可见光谱范围内，光的颜色是延续过渡的，颜色的数量可以说是无穷的。颜色是延续过渡的，颜色的数量可以说是无

12、穷的。 人眼的这种颜色觉得主要是由锥状细胞引起的。因此，它只存在于明视觉中，人眼的这种颜色觉得主要是由锥状细胞引起的。因此，它只存在于明视觉中，而且在视野的中心比在周围要强。而且在视野的中心比在周围要强。1.2.3 视觉效能 虽然在可见光谱区域内，人眼可区分出不同波长的光有不同的颜色，但人们虽然在可见光谱区域内，人眼可区分出不同波长的光有不同的颜色，但人们对不同波长的光的感受的敏感程度确实不相等的。人眼的这种特性，常用相对光对不同波长的光的感受的敏感程度确实不相等的。人眼的这种特性，常用相对光谱光效率曲线谱光效率曲线v()来表示。如图：来表示。如图： 在明视觉时，人眼对波长为在明视觉时，人眼对

13、波长为555nm的黄绿光感受性最强，向对光谱最大，其的黄绿光感受性最强，向对光谱最大，其值为值为1，越远离这个波长，人眼的感受性，越远离这个波长，人眼的感受性越差，相对光谱光效率就越小；越差，相对光谱光效率就越小； 在暗视觉时，人眼对在暗视觉时，人眼对507nm的青绿的青绿光最敏感。这时，整个相对光谱光效率曲光最敏感。这时，整个相对光谱光效率曲线向短波方向挪动。线向短波方向挪动。相对光谱光效率相对光谱光效率1.2.4 视觉术语 视野视野 视野是指在沿着给定的方向人眼所能看到的一切范围。视野是指在沿着给定的方向人眼所能看到的一切范围。 视觉灵敏度视觉灵敏度 灵敏度是人眼区分那些非常类似的细节的才

14、干。当可得到的光加强时这灵敏度是人眼区分那些非常类似的细节的才干。当可得到的光加强时这种才干也会添加。种才干也会添加。 顺应顺应 顺应是指在视野中人眼为顺应所察看物体的亮度和颜色而进展调整产生顺应是指在视野中人眼为顺应所察看物体的亮度和颜色而进展调整产生的过程。视网膜上的锥状细胞和杆状细胞要花相当长的一段时间来到达最正确的过程。视网膜上的锥状细胞和杆状细胞要花相当长的一段时间来到达最正确敏感度。敏感度。 对比度对比度 对比度是指视野中不同的两部分在亮度和颜色上的差别程度。对比度是指视野中不同的两部分在亮度和颜色上的差别程度。1.3 照明度量单位 在光环境设计中需求用一些物理量来进展计算以保证光

15、环境质量的要求。这在光环境设计中需求用一些物理量来进展计算以保证光环境质量的要求。这些物理量以光通量为根底，构成一个光度量的体系。些物理量以光通量为根底，构成一个光度量的体系。1.3.1 立体角 光可以在整个三维中传播，因此有必要采用这样一种度量方法，使得围绕一光可以在整个三维中传播，因此有必要采用这样一种度量方法，使得围绕一点的空间可以被分成假设干个点的空间可以被分成假设干个“立体角立体角 。 单位：球面度单位：球面度sr 1球面度球面度表示当球面角位于球表示当球面角位于球 的中心时，这个角在这个球外表上截取的的中心时，这个角在这个球外表上截取的 面积与这个球半径的平方大小相等。面积与这个球

16、半径的平方大小相等。 一个立体角的大小并不由这个球的半一个立体角的大小并不由这个球的半 径的大小或者这个角的外形决议。围绕一径的大小或者这个角的外形决议。围绕一 个球的中心点的总的立体角的大小等于在个球的中心点的总的立体角的大小等于在 球面上其所截取区域所拥有的面积为半径球面上其所截取区域所拥有的面积为半径 平方的区域的个数。即：平方的区域的个数。即： 围绕一点的总的立体角围绕一点的总的立体角=球面外表面积球面外表面积/1球面度所截面积球面度所截面积=42/2 一个完好的球一共包括一个完好的球一共包括4球面度球面度球面度球面度1.3.2 光通量 由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度，我们

17、不能直接用光源的由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度，我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量，必需采用以人眼对光的觉得量为基准的单辐射功率或辐射通量来衡量光能量，必需采用以人眼对光的觉得量为基准的单位位光通量。光通量。 符号：符号： 单位：单位： lm流明流明 计算公式：计算公式：=Kme,V()d 光通量光通量 e,波长为波长为的单色辐射通量的单色辐射通量w) V()CIE相对光谱光效率相对光谱光效率 Km最大光谱光视效能最大光谱光视效能683lm/w，它在，它在=555m处处 在建筑光学中，常用光通量来表示光源发出光能的多少。在建筑光学中，常用光通量来表示光源发出光能的多

18、少。1.3.3 发光强度 光源在某一方向的发光强度是光源在该方向单位立体角内所发出的光通量，光源在某一方向的发光强度是光源在该方向单位立体角内所发出的光通量，也就是光通量的空间密度。在建筑光学中，常用发光强度来比较不同光源并且衡也就是光通量的空间密度。在建筑光学中，常用发光强度来比较不同光源并且衡量它们的强度。量它们的强度。 符号：符号：I 单位：单位：cd(坎德拉坎德拉 计算公式：计算公式：I=d/d I发光强度发光强度cd d光源在某一方向的一小立体角光源在某一方向的一小立体角d内发出的光通量内发出的光通量lm d立体角立体角sr 假设取平均值，那么有：假设取平均值，那么有：I= / 1.

19、3.4 照度 光源落在单位被照面上的光通量叫做照度。它是用来衡量被照面被照射程光源落在单位被照面上的光通量叫做照度。它是用来衡量被照面被照射程度的一个根本光度量，即被照面的光通量密度。度的一个根本光度量，即被照面的光通量密度。 符号：符号：E 单位：单位：lx(勒克斯勒克斯 计算公式：计算公式：E=d/ds E照度照度lx d光源在某一个面积微元光源在某一个面积微元ds上接纳到的光通量上接纳到的光通量lm ds被照面某一单位微元被照面某一单位微元m2 假设取平均值，那么有：假设取平均值，那么有：E= /S 例1：一个小型光源的平均球面光强度为100cd，从光源发出的总光通量的1/4垂直照射到了

20、一个3m*0.7m的平面上，请计算：1由光源发出的总的光通量；2平面外表的照度 亮度作为一种客观的评价和觉得，和照度的概念不同，它是表示由被照面亮度作为一种客观的评价和觉得，和照度的概念不同，它是表示由被照面的单位面积所反射出来的光通量，也称发光亮，即物体外表的亮堂程度。与照的单位面积所反射出来的光通量，也称发光亮，即物体外表的亮堂程度。与照度、被照面的反射率以及物体大小外形等有关。度、被照面的反射率以及物体大小外形等有关。 符号：符号：L L 单位：单位：cd/m2(cd/m2(坎德拉坎德拉/ /平方米平方米 计算公式：计算公式： 由于一个发光体在视网膜上成像所构成的视觉得与视网膜上物像的照

21、度成正比，物由于一个发光体在视网膜上成像所构成的视觉得与视网膜上物像的照度成正比，物像的照度越大，我们就会觉得越亮。而该物像的照度是和发光体在视野方向上的投影面像的照度越大，我们就会觉得越亮。而该物像的照度是和发光体在视野方向上的投影面积积dsCOSdsCOS成反比；与发光体在视野方向的发光强度成正比的，所以亮度可表示为：成反比；与发光体在视野方向的发光强度成正比的，所以亮度可表示为： L=dI/dsCOS L=dI/dsCOS 假设取平均值，那么有：假设取平均值，那么有： L=I/sCOS L=I/sCOS 1.3.4 亮度 发光强度与照度发光强度与照度 E=I/r2 照度与亮度照度与亮度

22、E= Lcos 1.3.6 根本度量单位间的关系第二章 室内装饰资料的光学性质本章提要：本章提要： 人们在建筑物内看到的广，绝大多数市井各种物件及壁面反射或透人们在建筑物内看到的广，绝大多数市井各种物件及壁面反射或透射的光。所以选用不同的装饰资料就会在室内构成不同的光效果。射的光。所以选用不同的装饰资料就会在室内构成不同的光效果。 了解室内常见装饰资料以及其反光系数了解室内常见装饰资料以及其反光系数() 了解室内常见装饰资料以及其透光系数了解室内常见装饰资料以及其透光系数() 了解污染对资料光学特性的影响了解污染对资料光学特性的影响2.1 反光资料与反光系数 改动光的传播方向的一种方法是利用反

23、射过程。它有两种方式：改动光的传播方向的一种方法是利用反射过程。它有两种方式：2.1.1 室内常见饰面资料的反光系数2.1.2 反射方式 A 镜面反射镜面反射(定向反射定向反射 是指光反射后按一定的方向传播。入射角等于反射角。是指光反射后按一定的方向传播。入射角等于反射角。 反射光的亮度和发光强度比入射光有所降低，由于有一部分被吸收或透射。反射光的亮度和发光强度比入射光有所降低，由于有一部分被吸收或透射。其反射后的亮度和发光强度其反射后的亮度和发光强度I由下式表示：由下式表示： L=L I=I 利用资料的反射性能，在室内装饰及布置时，可以这种资料放在适宜的位利用资料的反射性能，在室内装饰及布置

24、时，可以这种资料放在适宜的位置，以便在所需的地方得到反射光，或者可以防止光源在视野内出现。置，以便在所需的地方得到反射光，或者可以防止光源在视野内出现。B 分散反射是指光反射后沿着不同的方向传播。分散反射是指光反射后沿着不同的方向传播。 分散反射可以使反射光线不同程度地分散在比入射角更大的立体角范围内。分散反射可以使反射光线不同程度地分散在比入射角更大的立体角范围内。根据资料分散程度的不同，又可分为均匀分散反射和定向分散反射两种。根据资料分散程度的不同，又可分为均匀分散反射和定向分散反射两种。 B-1 均匀分散反射均匀分散反射 均匀分散是将入射光线均匀地向全空间反射。因此在各个方向和角度，反均

25、匀分散是将入射光线均匀地向全空间反射。因此在各个方向和角度，反射的亮度完全一样，可又看不见光源。如石膏、氧化镁等，以及大部分粗糙、射的亮度完全一样，可又看不见光源。如石膏、氧化镁等，以及大部分粗糙、无光泽的建筑资料，比如粉刷、砖墙等就可以看作是这种资料。利用这类反射无光泽的建筑资料，比如粉刷、砖墙等就可以看作是这种资料。利用这类反射资料，使内可以获得一个比较均匀资料，使内可以获得一个比较均匀的光环境。的光环境。均匀分散反射后的亮度及光强分布如图：均匀分散反射后的亮度及光强分布如图： 这类资料的外表发光强度遵照这类资料的外表发光强度遵照朗伯余弦定律：朗伯余弦定律： I=I0cos I0资料外表方

26、向的发光强度资料外表方向的发光强度 I法线与某一反射方向的夹角法线与某一反射方向的夹角 这阐明，均匀分散资料的外表法向这阐明，均匀分散资料的外表法向可以获得最大的发光强度，越是偏离这一方向，反射光的强度衰减越快。可以获得最大的发光强度，越是偏离这一方向，反射光的强度衰减越快。 均匀分散反射资料的外表亮度是均匀的：均匀分散反射资料的外表亮度是均匀的： L=E/ L亮度亮度 E照度照度 资料反光系数资料反光系数 B-2 定向分散反射定向分散反射 定向分散反射兼有定向反射和完全分散反射两种特性，它的反射光线出如今定向分散反射兼有定向反射和完全分散反射两种特性，它的反射光线出如今一定的范围内：在定向反

27、射方向上具有最大的亮度，在该方向附近的某一区域内一定的范围内：在定向反射方向上具有最大的亮度，在该方向附近的某一区域内也有一定的亮度。但其分散范围不是全空间的，分开了某个区域，就没有反射光也有一定的亮度。但其分散范围不是全空间的，分开了某个区域，就没有反射光线了。线了。 比如油漆外表、较粗糙的比如油漆外表、较粗糙的金属外表等就属于这种资料。金属外表等就属于这种资料。这时，在反射方向上可以看到这时，在反射方向上可以看到模糊的光源笼统，但不像定向模糊的光源笼统，但不像定向反射那么明晰。反射那么明晰。2.2 透光资料与透光系数 根据透射后光在空间中的分布情况，可以分为定向透光和分散透光。根据透射后光

28、在空间中的分布情况，可以分为定向透光和分散透光。2.2.1 室内常见饰面资料的透光系数2.2.2 透射方式 A 定向透射定向透射 光线射到很光滑的透明资料上，会发生定向透射。假设资料的两个外表相光线射到很光滑的透明资料上，会发生定向透射。假设资料的两个外表相互平行，那么透过资料的光线和入射方向坚持一致如图。但是透射后的亮度互平行，那么透过资料的光线和入射方向坚持一致如图。但是透射后的亮度和光强也都将减弱为：和光强也都将减弱为： L=L I=I 此时，我们可以在透明资料的一侧明晰地看到此时，我们可以在透明资料的一侧明晰地看到另一侧的景物，但亮度有所下降。另一侧的景物，但亮度有所下降。 但是，假设

29、透明资料的内部质量不好，厚薄不但是，假设透明资料的内部质量不好，厚薄不均或两个外表不平行，那么光线在两个外表的折射方均或两个外表不平行，那么光线在两个外表的折射方向不一致，透射光线也就偏离了原方向。这会使光向不一致，透射光线也就偏离了原方向。这会使光源笼统遭到歪曲，先得模糊不清。源笼统遭到歪曲，先得模糊不清。如刻花玻璃、玻璃砖等如刻花玻璃、玻璃砖等 B 分散透射分散透射 半透明资料可使入射光线发生分散透射，即投射光线所占的立体角比入射光半透明资料可使入射光线发生分散透射，即投射光线所占的立体角比入射光线有所扩展。根据扩展的程度，可以分为均匀分散透射和定向分散透射两种。线有所扩展。根据扩展的程度

30、，可以分为均匀分散透射和定向分散透射两种。B-1 均匀分散透射均匀分散透射 这种资料将入射光线均匀地向四面八方透射。各个方向所看到的亮度一样，这种资料将入射光线均匀地向四面八方透射。各个方向所看到的亮度一样，可又看不到光源笼统。可又看不到光源笼统。 透过这类资料的亮度可用下式表示：透过这类资料的亮度可用下式表示： L=E/ L亮度亮度 E照度照度 透光系数透光系数 发光强度的分布，遵照朗伯余弦定理：发光强度的分布，遵照朗伯余弦定理： I=I0cos 阐明，最大发光强度在外表的发现方向。阐明，最大发光强度在外表的发现方向。 乳白玻璃、半透明塑料等就属于这种资料。透过乳白玻璃、半透明塑料等就属于这

31、种资料。透过它们看不见光源的笼统，常用于灯罩及发光天棚的透它们看不见光源的笼统，常用于灯罩及发光天棚的透光。它们可以降低光源的亮度，以减少对眼镜的剧烈光。它们可以降低光源的亮度，以减少对眼镜的剧烈刺激，也可以是透过的光线均匀分布。刺激，也可以是透过的光线均匀分布。 B-2 定向分散透射定向分散透射 定向分散资料的亮度和光强分布如图：定向分散资料的亮度和光强分布如图： 这种资料由定向和分散两种特征，如磨砂玻这种资料由定向和分散两种特征，如磨砂玻璃，透过它们可以看到光源的大致情况，但轮廓璃，透过它们可以看到光源的大致情况，但轮廓不清。不清。 2.3 污染对资料光学特性的影响 受环境污染，室内装饰资

32、料的光学性质会随着时间的推移而遭到影响。受环境污染，室内装饰资料的光学性质会随着时间的推移而遭到影响。 污染减光系数污染减光系数w(%)w(%) 各种资料由于环境污染的影响而使其光学特性降低的程度，称之为污染各种资料由于环境污染的影响而使其光学特性降低的程度，称之为污染减光系数。减光系数。 比如玻璃，在天然采光中，随着运用时间比如玻璃，在天然采光中，随着运用时间 的添加，窗玻璃会积累各种尘垢等污染物，使的添加，窗玻璃会积累各种尘垢等污染物，使 其透光系数遭到折减。如下图：其透光系数遭到折减。如下图：第三章 天然光环境设计本章提要：本章提要： 通常从太阳或者天空为一个房间提供自然光是很有必要的。

33、天然光通常从太阳或者天空为一个房间提供自然光是很有必要的。天然光环境设计不仅要满足运用功能的需求，并且要进一步发明出天然光的艺环境设计不仅要满足运用功能的需求，并且要进一步发明出天然光的艺术环境。术环境。 天然光环境设计的内容及过程天然光环境设计的内容及过程 了解采光规范了解采光规范 了解采光口的设置与室内光环境的关系了解采光口的设置与室内光环境的关系3.1 天然光环境设计内容及过程房间运用功能、房间运用功能、视觉任务特点、视觉任务特点、建筑环境条件建筑环境条件采光规范采光规范光气候光气候采光口位置、采光口位置、方式确定方式确定窗的大小、材窗的大小、材料、构造确定，料、构造确定，采光计算采光计

34、算遮光、控光、遮光、控光、防止眩光等防止眩光等措施措施经济经济分析分析建筑方案建筑方案光环境艺术处置光环境艺术处置3.2 采光规范 对于民用建筑，我国目前还没有制定相关的采光设计规范。通常，民用建对于民用建筑，我国目前还没有制定相关的采光设计规范。通常，民用建筑采光设计按照建筑功能的要求来进展。在国外，那么有规定有效采光面积与室筑采光设计按照建筑功能的要求来进展。在国外，那么有规定有效采光面积与室内地面面积之比作为目的的。目前，我国民用建筑的设计也经常参考这种方式内地面面积之比作为目的的。目前，我国民用建筑的设计也经常参考这种方式来进展。来进展。 对于工业企业，我国的对于工业企业，我国的(GB

35、50033-91)进展了进展了规范。分为总那么和采光规范两部分内容。另外还有规范。分为总那么和采光规范两部分内容。另外还有8个附录，是进展工业企业个附录，是进展工业企业采光设计的根据。采光设计的根据。3.2.1 采光系数 采光系数是采光设计中采光量的评价目的。由于室外照度是经常变化的，必然采光系数是采光设计中采光量的评价目的。由于室外照度是经常变化的，必然会引起室内照度的相应变化。因此，对于采光量的要求，也不能够固定与某一值，会引起室内照度的相应变化。因此，对于采光量的要求，也不能够固定与某一值，而是采用相对值，即采光系数而是采用相对值，即采光系数C)。定义定义 室内某一点的天然光照度室内某一

36、点的天然光照度E与同一时间室外全云天程度面天然光照度与同一时间室外全云天程度面天然光照度E0的比值。的比值。即：即： C=( E/ E0)100% 采光规范中所指的室外照度采光规范中所指的室外照度E0是指全云天的天然光照度，即不思索直射阳光的作用，而是指全云天的天然光照度，即不思索直射阳光的作用，而仅思索天空分散光。其缘由有三：仅思索天空分散光。其缘由有三：晴天时，天空亮度或照度分布的变化很大，不易定量；晴天时，天空亮度或照度分布的变化很大，不易定量；在很多情况下，为防止对视觉任务产生妨碍，不允许直射光进入室内；在很多情况下，为防止对视觉任务产生妨碍，不允许直射光进入室内；假设在设计中只思索天

37、空分散光，即只按全云天的条件来设计已能满足要求，假设在设计中只思索天空分散光，即只按全云天的条件来设计已能满足要求， 那么在晴天照度更高的情况下就更能提高视觉任务条件了。那么在晴天照度更高的情况下就更能提高视觉任务条件了。例：在房间内某点所需的最小的采光系数为4%，请计算这个条件所标明的天然照度，假设无遮挡天空即全云天空形状所提供的照度为5000lx。采光系数的组成采光系数的组成 到达房间室内某一点的昼光由三个根本部分组成。三个组成部分到达同一个到达房间室内某一点的昼光由三个根本部分组成。三个组成部分到达同一个点经过三种不同的方式。点经过三种不同的方式。 天空部分天空部分SC：直接从天空获得的

38、光。：直接从天空获得的光。室外反射部分室外反射部分ERC：直接由房间外部：直接由房间外部 建筑和景物反射而得到的光。建筑和景物反射而得到的光。室内反射部分室内反射部分IRC：从房间内部外表：从房间内部外表 所获得的光。所获得的光。DF=SC+ERC+IRC3.2.2 室外临界照度采光设计的根本原那么采光设计的根本原那么 对应于无遮挡的情况，室外照度的最低值应可以使室内得到所需的最小照对应于无遮挡的情况，室外照度的最低值应可以使室内得到所需的最小照度。假设室外照度进一步降低，那么室内照度就不能满足要求，需求补充人工照度。假设室外照度进一步降低，那么室内照度就不能满足要求，需求补充人工照明。这个室

39、外照度的最低值就是临界照度，也就是室内天然光刚好满足最低要明。这个室外照度的最低值就是临界照度，也就是室内天然光刚好满足最低要求时的室外照度值。求时的室外照度值。影响临界照度的要素影响临界照度的要素临界照度要根据地域、季节、时辰、及经济、节能等要素综合来确定。临界照度要根据地域、季节、时辰、及经济、节能等要素综合来确定。室外临界照度值室外临界照度值国外：国外：4000-6000lx之间之间国内：国内：5000lx四川、贵州等地的天然光照度值特别低，可取为四川、贵州等地的天然光照度值特别低，可取为4000lx3.2.3 采光系数的规范值 采光规范综合了视觉实验的结果，对已建成建筑的采光现状进展了

40、调查，并采光规范综合了视觉实验的结果，对已建成建筑的采光现状进展了调查，并结合采光口的经济分析、我国光气候特征及经济开展等要素，把视觉任务分为五结合采光口的经济分析、我国光气候特征及经济开展等要素，把视觉任务分为五五个等级，并提出了各级任务所需的天然光照度最低值，分别是：五个等级，并提出了各级任务所需的天然光照度最低值，分别是：250lx，150lx，100lx，50lx，25lx。 由于曾经确定了室外临界照度是由于曾经确定了室外临界照度是5000lx，根据室内天然光照度的最低值就可，根据室内天然光照度的最低值就可以换算出室内采光系数最低值。由于不同的采光类型在室内构成不同的照度分布，以换算出

41、室内采光系数最低值。由于不同的采光类型在室内构成不同的照度分布，因此采光规范还按照采光的类型分别提出了不同的要求：因此采光规范还按照采光的类型分别提出了不同的要求：A. 顶部采光时，室内照度分布比较均匀，故采光系数采用平均值；顶部采光时，室内照度分布比较均匀，故采光系数采用平均值；B. 侧面采光时，室内照度变化大，故采光系数采用最低值。侧面采光时，室内照度变化大，故采光系数采用最低值。 3.2.4 照度均匀度 为保证视觉温馨，要求室内亮度均匀：为保证视觉温馨，要求室内亮度均匀： 在顶部采光时，在顶部采光时，级任务分级的房间内，要求照度均匀度室内照度级任务分级的房间内，要求照度均匀度室内照度最小

42、值与平均值之比在最小值与平均值之比在0.7以上；以上； 对侧面采光，以及对侧面采光，以及级视觉任务未作明确规定。级视觉任务未作明确规定。3.3 采光口与室内光环境 室内采光效果，主要取决于采光部位和采光口的面积大小和布置方式，一室内采光效果，主要取决于采光部位和采光口的面积大小和布置方式，一般分为侧向采光和顶部采光两种方式。般分为侧向采光和顶部采光两种方式。 侧向采光侧向采光 侧向采光是最常见的采光方式，根据窗的位置，又可以分为单向采光和双侧向采光是最常见的采光方式，根据窗的位置，又可以分为单向采光和双向采光，以及高侧窗采光和低侧窗采光。向采光，以及高侧窗采光和低侧窗采光。A. 双向采光：可以

43、使室内环境获得较为均匀充足的光线，但在很多情况下，双向采光：可以使室内环境获得较为均匀充足的光线，但在很多情况下，限于种种条件，经常无法做到双向采光。限于种种条件，经常无法做到双向采光。B. 单向采光：比较容易实现。采用低窗时，靠窗附近的区域比较亮堂，离窗单向采光：比较容易实现。采用低窗时，靠窗附近的区域比较亮堂，离窗远的区域那么较暗，照度的均匀性较差。采用高窗时，有助于使光线射入远的区域那么较暗，照度的均匀性较差。采用高窗时，有助于使光线射入房间较深的部位，提高照度的均匀性。房间较深的部位，提高照度的均匀性。 留意：对于侧向采光，窗间墙的长短也是影响室内横向采光均匀性的主要要留意：对于侧向采

44、光，窗间墙的长短也是影响室内横向采光均匀性的主要要素。窗间墙愈宽，横向照度均匀性愈差，靠墙处最差。素。窗间墙愈宽，横向照度均匀性愈差，靠墙处最差。 3.3.1 采光口方式 低低 侧侧 窗窗 时时 的的 照照 度度高高 侧侧 窗窗 时时 的的 照照 度度窗间墙对照度的影响窗间墙对照度的影响 天窗天窗 由室内顶部采光的方式称为顶部采光。该顶部采光口即天窗。由室内顶部采光的方式称为顶部采光。该顶部采光口即天窗。优点：有利于采入光亮并均匀分布，对临近地段没有干扰。优点：有利于采入光亮并均匀分布，对临近地段没有干扰。缺陷：不利于维修和坚持。缺陷：不利于维修和坚持。类型：类型：矩形天窗矩形天窗锯齿形天窗锯

45、齿形天窗平天窗平天窗横向天窗横向天窗井式天窗井式天窗 不同种类的室内，有着不同的照度要求，在采光设计中，目前是用窗地、玻地不同种类的室内，有着不同的照度要求，在采光设计中，目前是用窗地、玻地比来规定的。比来规定的。工业企业窗地面积比工业企业窗地面积比 3.3.2 采光口尺寸采光等级采光等级单侧窗单侧窗双侧窗双侧窗矩形天窗矩形天窗锯齿形天窗锯齿形天窗平天窗平天窗1/2.51/2.01/3.51/31/51/3.01/2.51/3.51/3.51/7.51/4.01/3.51/4.51/51/81/6.01/5.01/81/101/151/101/71/151/151/25民用建筑窗地面积比民用建

46、筑窗地面积比 建筑物建筑物房间房间有效采光面积有效采光面积/房建地面面积房建地面面积住宅住宅起居室起居室1/7旅馆、宿舍旅馆、宿舍客房、卧室客房、卧室其他房间其他房间1/71/10儿童福利设施儿童福利设施主要活动室主要活动室其他居室其他居室1/51/10医院、幼儿园、学校医院、幼儿园、学校病房、教室病房、教室其他居室其他居室1/51/10透光资料透光资料窗帘百叶类窗帘百叶类绿化绿化遮阳板遮阳板 3.3.3 采光口与天然光的控制调理 遮遮 阳阳 板板 的的 形形 式式 及及 其其 应应 用用程度式：适用于南向的窗口，可以遮挡从窗口上方投射下来的光线。程度式：适用于南向的窗口，可以遮挡从窗口上方投

47、射下来的光线。垂直式：适用于东北、北和西北向的窗口，能遮挡高度角较小，从窗侧斜射过来垂直式：适用于东北、北和西北向的窗口，能遮挡高度角较小，从窗侧斜射过来 的阳光。的阳光。综合式：适宜于东南和西南向的窗口，能有效地遮挡高度角中等，从窗侧斜射过综合式：适宜于东南和西南向的窗口，能有效地遮挡高度角中等，从窗侧斜射过 来的光线。来的光线。挡板式：适用于东西向附近的窗口，可挡住高度角较小，正射窗口的阳光。挡板式：适用于东西向附近的窗口，可挡住高度角较小，正射窗口的阳光。 虽然天然光有很多的优点，但也存在一些缺乏之处，因此在运用中要留意虽然天然光有很多的优点，但也存在一些缺乏之处，因此在运用中要留意天然

48、光的天然光的控制与调理，以尽量抑制天然采光的不利影响。控制与调理，以尽量抑制天然采光的不利影响。在详细设计中常用的一些方法：在详细设计中常用的一些方法： 防止直射光与利用反射光表示图防止直射光与利用反射光表示图 天天 然然 光光 的的 调调 整整 示示 意意 图图3.4 天然光环境设计例如 以学校教室为例，详细阐明天然光环境的设计过程。以学校教室为例，详细阐明天然光环境的设计过程。了解教室采光要求了解教室采光要求合理安排室内亮度分布，消除眩光；合理安排室内亮度分布，消除眩光；黑板上要有较高的照度。黑板上要有较高的照度。经济的原那么，减少投资和维护的费用。经济的原那么，减少投资和维护的费用。了解

49、采光设计条件了解采光设计条件满足采光规范，保证所需的采光系数；满足采光规范，保证所需的采光系数；使照度均匀分布；使照度均匀分布；对光线和阴影的要求；对光线和阴影的要求；防止眩光。防止眩光。教室天然采光设计要点教室天然采光设计要点室内装修；室内装修；黑板；黑板；窗间墙。窗间墙。3.5 室内天然光环境处置技法 光的方向效果光的方向效果立体感效果立体感效果室内空间的开敞感室内空间的开敞感3.5.1 天然光环境与室内空间效果 透光透光遮光和控光遮光和控光滤光滤光混用光混用光3.5.2 天然光环境处置技法 第四章 人工光环境设计本章提要：本章提要： 通常从太阳或者天空为一个房间提供自然光是很有必要的。天

50、然光通常从太阳或者天空为一个房间提供自然光是很有必要的。天然光环境设计不仅要满足运用功能的需求，并且要进一步发明出天然光的艺环境设计不仅要满足运用功能的需求，并且要进一步发明出天然光的艺术环境。术环境。 人工光环境设计的内容及过程人工光环境设计的内容及过程 了解人工光环境的功能和装饰作用了解人工光环境的功能和装饰作用 了解灯具的类型以及分布了解灯具的类型以及分布4.1 人工光环境设计内容及过程设计对象设计对象设计要素设计要素设设计计标标准准设设计计方方案案照照明明计计算算技技术术经经济济比比较较技技术术评评价价施施工工满足满足设计设计要求要求不满足设计要求不满足设计要求4.2 照明规范 我国的

51、我国的及及是从照明是从照明的数量和质量两个方面来规定室内人工照明规范的。的数量和质量两个方面来规定室内人工照明规范的。 人眼的视度与识别物的尺寸、物件与背景的亮度对比、以及物件本身的亮度人眼的视度与识别物的尺寸、物件与背景的亮度对比、以及物件本身的亮度等要素有关。照明规范就是根据上述要素，并思索到经济开展的情况，来规定工等要素有关。照明规范就是根据上述要素，并思索到经济开展的情况，来规定工作面上所必需的照度值。作面上所必需的照度值。 工业企业的照度规范值工业企业的照度规范值 部分民用建筑的室内照度规范值部分民用建筑的室内照度规范值4.2.1 照明数量 留意：普通照明的最低照度普通是指距墙留意：

52、普通照明的最低照度普通是指距墙1m小面积房间为小面积房间为0.5m，距，距地为地为0.8m的假定任务面上的最低照度；混合照明的最低照度是指实践任务面上的假定任务面上的最低照度；混合照明的最低照度是指实践任务面上的最低照度。的最低照度。 照明质量包括一切有利于视功能及温馨感，易于观看和平安美观的亮度分布，照明质量包括一切有利于视功能及温馨感，易于观看和平安美观的亮度分布，如眩光控制、均匀度、方向性、分散等。如眩光控制、均匀度、方向性、分散等。 眩光眩光 眩光是在视野内构成干扰视觉或使视觉不温馨和疲劳的高亮度。眩光是在视野内构成干扰视觉或使视觉不温馨和疲劳的高亮度。A. 分类：分类： 按照它的构成

53、缘由，可以分为直接眩光、反射眩光和光幕反射等类型；按照它的构成缘由，可以分为直接眩光、反射眩光和光幕反射等类型； 按照它的危害程度，又可分为：失能性眩光和不温馨眩光之分。按照它的危害程度，又可分为：失能性眩光和不温馨眩光之分。B. 眩光限制等级眩光限制等级 根据建筑运用功能的不同，眩光限制可以分为三个等级：根据建筑运用功能的不同，眩光限制可以分为三个等级：。一级：高质量，根本保证无眩光，适用于对眩光控制要求高的场所，如阅览室、。一级：高质量，根本保证无眩光，适用于对眩光控制要求高的场所，如阅览室、 办公室、绘图室、计算机房、重点陈列室、售票室、调度室等；办公室、绘图室、计算机房、重点陈列室、售

54、票室、调度室等；。二级：中等质量，室内可有细微的眩光，适用于会议室、接待室、目录厅、餐。二级：中等质量，室内可有细微的眩光，适用于会议室、接待室、目录厅、餐 厅、候车室、游艺厅、营业厅、训练室等；厅、候车室、游艺厅、营业厅、训练室等；。低质量，室内有眩光觉得，适用于贮藏室、洗手间等。低质量，室内有眩光觉得，适用于贮藏室、洗手间等。C. 眩光的控制眩光的控制4.2.2 照明质量眩光的控制眩光的控制C-1:眩光与光源眩光与光源 不同类型的光源会有不同程度的眩光效应。普通是光源越亮，眩光越显著。光源的不同类型的光源会有不同程度的眩光效应。普通是光源越亮，眩光越显著。光源的 眩光限制，该当从光源本身的

55、制造及工艺上入手。眩光限制，该当从光源本身的制造及工艺上入手。 措施：措施：1在玻璃灯壳内镀金属层，以挡住高亮度的灯丝；在玻璃灯壳内镀金属层，以挡住高亮度的灯丝；2用乳白色玻璃等遮光资料作灯壳；用乳白色玻璃等遮光资料作灯壳；3在灯管内壁涂以荧光资料；在灯管内壁涂以荧光资料；4 加大光源的发光面积。加大光源的发光面积。C-2:眩光与灯具眩光与灯具 在灯具方面，可从灯具的资料、数量、位置和方向等要素入手。在灯具方面，可从灯具的资料、数量、位置和方向等要素入手。1灯具的资料：可以利用它的化学性质来降低外表亮度，常用磨砂玻璃、乳灯具的资料：可以利用它的化学性质来降低外表亮度，常用磨砂玻璃、乳 白玻璃塑

56、料等资料；白玻璃塑料等资料；2灯具的构造：可作遮光罩或隔栅，并具有一定的维护角；灯具的构造：可作遮光罩或隔栅，并具有一定的维护角；3灯具的数量：灯具数量越多，那么呵斥眩光的能够性也越大；灯具的数量：灯具数量越多，那么呵斥眩光的能够性也越大；4灯具的位置：灯具位置越高，那么眩光的能够性就越小。灯具的位置：灯具位置越高，那么眩光的能够性就越小。C-3:眩光与照明方式眩光与照明方式 在照明方式的选取上，经过隐蔽光源或降低光源的亮度可以减少眩光的危害。在照明方式的选取上，经过隐蔽光源或降低光源的亮度可以减少眩光的危害。C-4:眩光与室内装修眩光与室内装修1选取适宜的墙面、顶棚和地面资料的颜色和反光系数

57、，设法添加室内各外表选取适宜的墙面、顶棚和地面资料的颜色和反光系数，设法添加室内各外表 的亮度，或减少光源及其周围的亮度对比；的亮度，或减少光源及其周围的亮度对比；2根据照度的高低选取具有适宜反光系数的资料；根据照度的高低选取具有适宜反光系数的资料；3各种装修或室内家具外表不宜采用有光泽的资料或涂料，留意有玻璃的家各种装修或室内家具外表不宜采用有光泽的资料或涂料，留意有玻璃的家 物品与光源的相对位置。物品与光源的相对位置。 光光 源源 位位 置置 的的 选选 择择 范范 围围 遮挡角和维护角之和为遮挡角和维护角之和为90普通遮挡角为普通遮挡角为60-75；维护角为维护角为30-15。遮遮 光光

58、 罩罩 的的 设设 置置 照度的均匀性照度的均匀性 照度的最大值照度的最大值/最小值最小值1/6，最大照度与平均值之比，最大照度与平均值之比0.7。这主要从灯具的。这主要从灯具的布置来处理。布置来处理。 阴影阴影 室内家具的布置应留意防止对任务面构成阴影。室内家具的布置应留意防止对任务面构成阴影。 亮度分布亮度分布 常见室内外表亮度引荐值。常见室内外表亮度引荐值。4.3 电光源和灯具 分类分类 根据发光原理的不同，电光源可以分为：根据发光原理的不同，电光源可以分为： 常用光源及其类别常用光源及其类别4.3.1 电光源光源类型光源类型光源名称光源名称热辐射光源热辐射光源白炽灯白炽灯卤钨灯卤钨灯气

59、体放电光源气体放电光源荧光灯荧光灯荧光汞灯荧光汞灯金属卤化物灯金属卤化物灯高压钠灯高压钠灯低压钠灯低压钠灯氙灯氙灯 主要技术性能目的主要技术性能目的 A.光通量：表示光源的发光才干，分为高、中、低三类。高的大于光通量：表示光源的发光才干，分为高、中、低三类。高的大于10000lm； 中等的在中等的在3000-10000lm之间；低的小于之间；低的小于3000lm； B.光效：光源的光通量与它耗费的电功率之比；光效：光源的光通量与它耗费的电功率之比； C.寿命：灯的运用时间，单位小时；寿命：灯的运用时间，单位小时； D.平均亮度：光源发光体亮度的平均值；平均亮度：光源发光体亮度的平均值； E.光源色：即光色。人们觉得到的灯光的颜色，单位是开尔文光源色：即光色。人们觉得到的灯光的颜色，单位是开尔文(K)。 冷色型；色温冷色型；色温5300K 中间色型：中间色型