环境建筑学第章建筑光环境wowowo

第六章

建筑光环境清华大学建筑学院建筑技术科学系2001年1光环境控制的意义减少视觉疲劳，保证视觉健康和身心健康提高劳动生产率降低能耗人工照明能耗空调能耗290年代末上海市公共建筑的一次能源消耗比例3光的性质和度量光的特征电磁波的一部分，光子的波动运动可见光和良好视觉的共同作用

在带有多种光谱成分的光源中，如果某一部分占比例较大，就呈现出那个波长对应的颜色。较短的波长为主较长波长为主4光通量物理意义：说明光源发光能力的基本量，能量单位。

定义：辐射体单位时间内以电磁辐射的形式向外辐射的能量称辐射功率或辐射通量(W)。光源的辐射通量中被人眼感觉为光的能量(波长380－780nm)称为光通量。单位:流明(lumen，lm)。人眼在观看同样功率的辐射时,在不同波长时感觉到的亮度是不同的，人眼的这种特性用相对光谱光效率V()来表示。5不同波长的相对光谱光效率明视觉：V()max对应波长555nm(黄绿光)，光效是680lm/W。暗视觉：V()max507nm(蓝绿光)6发光强度I发光强度：表示光源光通量的空间密度定义：光源在某一方向的发光强度定义为光源在这方向上单位立体角内发出的光通量(和距离无关)。单位：坎德拉(candela,cd)ds7光通量相同，发光强度却不同8定义：落在单位面积被照面上的光通量的数值。表示被照面被照射的程度。表达式：单位：勒克斯(lux,lx)，相当于1lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上性质：可叠加性。几个光源同时照射被照面时，实际照度为单个光源分别存在时形成照度的代数和。照度E9光源的发光强度与被照面的照度关系已知点光源发光强度以及与被照面的距离，即可求得垂直于二者连线的被照面的照度：En＝I/r2再通过三角转换即可求得实际被照面的照度：E=Ensin=(I/r2)

sin线光源是点光源的积分叠加，面光源是线光源的积分叠加。原理相同。IEr10照度11国际照明明委员会会CIE对不同作作业和活活动推荐荐的照度度作业或活活动类型型照照度范范围(lx)室外入口口区域20~30~50短暂停留留交通区区50~75~100衣帽间、、门厅100~150~200讲堂、粗粗加工200~300~500办公室、、控制室室300~500~750缝纫、绘绘图、检检验室500~750~1000辨色、精精密加工工和装配配750~1000~1500手工雕刻刻、精细细检验1000~1500~2000手术室、、微电子子装配>200012亮度L定义：正正在发光(或反光光)表表面的明亮程程度。亮度是与与眼睛感感觉有关关的量，，取决于于进入眼眼睛的光光通量在在视网膜膜物象上上的密度度。物理亮度度：发光光体在视视线方向向上单位位面积发发出的发发光强度度，尼特特(nit,nt)、熙提(stilb,sb)1nt=1cd/m2，1sb=1cd/cm2=104nt主观亮度度：考虑虑背景亮亮度的作作用视网膜只只可承受受16sb以下的亮亮度！13亮度和照照度有何何区别？？照了不不一定亮亮！照度相同同吸光材料料，亮度度低反光材料料，亮度度高14亮度表达达式当量面积积dScosdI15光源的亮亮度与被被照面的的照度关关系E＝Lsin＝Acos/r2LEr光源面积A16光的传播播特性光遇到介介质会发发生反射射、透射射和吸收收。反射、透透射光使使人眼可可以看见见。c=++c17定向反射射与透射射材料：：入射角角＝反射射角，透透射方向向与入射射方向一一致镜面玻璃璃平板玻璃璃均匀扩散散反射、、透射材材料粉刷涂料料乳白玻璃璃反光和透透光材料料18定向扩散散反射与与透射材材料：与与入射角角相同的的反射角角方向上上、与入入射方向向一致透透射方向向上有最最大亮度度，其它它方向也也有一定定亮度光滑的纸纸油漆表面面磨砂玻璃璃反光和透透光材料料19光问题与与热问题题的比较较共同点热问题：：相同条条件下，，投入能能量越多多，温度度就越高高光问题：：相同条条件下，，可见光光区投入入能量越越多，亮亮度就越越高不同点热量守恒恒：热源源停止供供热，已已有的热热量也不不会消失失；热被被材料吸吸收了仍仍然存在在。亮度不守守恒：光光源停止止发光，，光就没没了；光光被材料料吸收了了就不存存在了，，变成了了热。20视觉与光光环境良好的光光环境是是保证视视觉功能能舒适有有效的基基础什么是良良好光环环境？人们可以以不必通通过意识识的作用用强行将将注意力力集中到到所要看看的地方方，就能能不费力力气而清清楚地看看到所有有搜索的的信息获得的信信息与实实际情况况相符合合背景中也也没有视视觉“噪噪声”干干扰注注意力21眼睛的生生理特点点视网膜的的两种感感光细胞胞亮度高于于3nt(cd/m2)时主要由由锥状细细胞发挥挥作用在亮度低低于0.01nt时时主要由由杆状细细胞发挥挥作用，，但不能能分辨颜颜色绝对光阈阈：背景景亮度为为0时时可识识别的临临界亮度度目标越小小要求越越高呈现时间间越短要要求越高高22视野和视视场水平方向单眼视野180双眼视野180斜线区为为单眼视视野范围围，白色区为为双眼视视野范围围。单眼向上上60，向下70。23视觉特征征描述亮度对比比度亮度对比比度对人眼看物物体的清清晰程度度的影响24视觉特征征描述视角视觉敏锐锐度：刚刚刚能分分辨的视视角的倒倒数25视觉特征描述视觉适应26颜色彩度RYGBP明度YGRPBRPYRGYBGPB度量：孟赛尔表色色系相邻色调间逐步过过渡相同黄色Y也有有偏红黄YR和偏偏绿黄GY之分分每种色调分为10个等级，主色调调和中间色调的等等级均为5。。10Y表示黄黄与黄绿的中间色色，即淡黄绿色。。27孟赛尔表色系(镜镜像)28颜色产生的心理效效果情绪感觉积极色：暖色调＋＋高亮度消极色：冷色调＋＋低照度温度感觉：红热蓝蓝冷，主观温差效效果可达3~4℃℃大小轻重感觉：明明度影响。高明度度者大而轻，低明明度小而重29颜色产生的错觉33303730视觉功效人借助于视觉器官官完成视觉作业的的效能称视觉功效效。一般用完成作作业的速度和精度度来定量评价视觉觉功效。主要与视角、照度度、亮度对比系数数和识别时间有关关。研究方法：实验研研究识别几率：正确识识别的次数与识别别总次数的比率31视觉功效曲线条件：识别几率95％32舒适光环境评价适当的照度或亮度度水平合理的照度分布舒适的亮度分布：：适合的亮度对比比很重要宜人的光色：影响响对物体颜色的判判别和人的心理感感觉无眩光干扰光的方向性：使被被视物体有立体感感33适当的照度或亮度度水平亮度到一定程度后后，反而会超过眼眼睛的适应范围。。当物体亮度超过过一定值时人眼会会感到刺眼，不能能工作。对于人眼视力而言言，存在着最佳亮亮度。34合理的照度分布照度分布应该满足足一定的均匀性。。视场中各点照度度相差悬殊时，瞳瞳孔就经常改变大大小以适应环境，，引起视觉疲劳。。一般认为空间内的的照度最大值、最最小值与平均值的的相差不超过1/6是可以接受的的。照度均匀度＝工作面最低照度/工作面最高照度度人工照明，照度均均匀度需大于1/3；自然采光，，照度均匀度需大大于1/10。35有突出亮的面36有突出暗的面37亮度分布适宜38眩光当视野内出现高亮亮度的光时,使使眼睛不能完全发发挥机能，这种现现象成为眩光。在在眩光下，瞳孔孔会缩小，以提高高视野的适应亮度度，也就降低了眼眼睛的视觉敏感度度。视力降低眩光：如如白天眼睛正视太太阳，太阳光直射射工作面、夜间眼眼睛正视迎面而来来的汽车灯光。不舒适眩光：一个个很大的高亮度光光源在接近视线的的高度上，虽不会会降低视力，但会会引起视觉上的不不舒适。如看阳光光下的积雪等。39眩光产生的原因不恰当的自然采光光口，不合理的光光亮度，不恰当的的强光方向，都会会在室内造成眩光光现象。可能产生眩光的地地方玻璃办公桌面局部照明的展板不恰当的工作面照照明黄种人眼睛的黑色色素较白种人的多多，对眩光的忍受受力比白种人强。。白种人比黄种人人的耐暗程度强。。4041光污染玻璃幕墙的反射眩眩光不仅会影响司司机视力，而且还还会干扰附件建筑筑的室内光环境。。42人工照明特点不受光气候影响不受建筑设计影响响控制方便需要消耗大量电能能增加夏天空调负荷荷43人工光源种类热辐射光源：白炽炽灯、卤钨灯气体放电光源：荧荧光灯、节能灯、、高压汞灯、金属属卤化物灯、高/低压钠灯光谱特点非连续多峰值44白炽灯光效低色偏红灯丝高温(2300K以上)，，高亮度，有眩眩光寿命短无频闪现象调光性好耐频繁开关45白炽灯的光谱特性性46卤钨灯光效和寿命均高于于白炽灯，灯丝温温度很高47荧光灯光效较高，寿命长长，显色性好，表表面温度低所谓节能灯就是紧紧凑型荧光灯，33~58lm/W48荧光高压汞灯光效高寿命长显色性差49气体放电光源光谱谱低压钠灯的主要波波长为589nm的黄光，最接近近555nm，故故发光效率最高。。50不同光源的光效表面温度小空间适用51照明方式一般照明分区一般照明局部照明混合照明52局部照明(混合照照明)53分区照明(分区一一般照明)54人工照明设计中的的灯具利用系数Cu影响因素灯具类型灯具间隔各内壁面反射率房间的长宽灯具到工作面的距距离实用形式：查手册册中的表格55天然采光天然采光特点节能：104lm/W视觉效果好，不易易导致视觉疲劳健康，连续的单峰峰值光谱满足人的的心理和生理需要要难度大，受光气候候条件和建筑设计计制约采光与遮阳有矛盾盾56有无采光窗的心理理影响57人工照明效果58天然采光效果59天然采光原理天然光＝直射光＋＋散射光。全云天天只有扩散光。直射光随太阳高度度角增加而增加扩散光：散射光在太阳高度度角较小时变化快快，到太阳高度角角较大时变化小。。最不利天气：全云云天晴天室外照度变化化60天然采光标准采光系数C定义：室内某一点点的天然照度Ei与同一时间的室外外照度Eo的比值。C=(Ei/Eo)×100%在采光标准中，室室外照度是指全云云天时的天空扩散散光。采光系数标准值：：不同情况的视看看对象要求不同的的照度。一般将视视觉工作分为1~5级，各级的天天然照度最低值分分别为250、150、100、、50和25lx。61天然采光标准下面的采光系数乘乘以各光气候分区区的光气候系数K，即可得各分区区的采光系数。采光系数标准值53210.575321350250150100502501501005025d0.150.15<d0.30.3<d1.01.0<d5.0d>5.062中国光气候分区与与光气候系数IIIK=0.85K=1.0室外总照度年平均均值31.46lxK=0.9室外总照度年平均均值21.18lxK=1.2K=1.1VVIIIIIIIIIIIIIVIV63侧窗采光64侧窗采光用于有外墙的房间间65窗台高度变高时,室内深处的照度度变化不大，近窗窗处的照度变化很很大，而且出现拐拐点。66窗台高度不变,窗窗的上沿高度降低低时的室内照度的的变化，近窗处照照度变小，离窗远远处照度的下降明明显。67不同类型玻璃的采采光效果通过采用乳白色玻玻璃，玻璃砖等扩扩散透光材料，可可以在一定程度上上提高房间深处的的照度68不同侧窗位