建筑环境学07课件

第六章

建筑光环境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亮度L定义：正在发光(或反光)表面的明亮程度。亮度是与眼睛感觉有关的量，取决于进入眼睛的光通量在视网膜物象上的密度。物理亮度：发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度，尼特(nit,nt)、熙提(stilb,sb)1nt=1cd/m2，1sb=1cd/cm2=104nt主观亮度：考虑背景亮度的作用视网膜只可承受16sb以下的亮度！13亮度和照度有何区别？照了不一定亮！照度相同吸光材料，亮度低反光材料，亮度高14亮度表达式当量面积dScosdI15光的传播特性光遇到介质会发生反射、透射和吸收。反射、透射光使人眼可以看见。c

=++c17定向反射与透射材料：入射角＝反射角，透射方向与入射方向一致镜面玻璃平板玻璃均匀扩散反射、透射材料粉刷涂料乳白玻璃反光和透光材料18定向扩散反射与透射材料：与入射角相同的反射角方向上、与入射方向一致透射方向上有最大亮度，其它方向也有一定亮度光滑的纸油漆表面磨砂玻璃反光和透光材料19视觉与光环境良好的光环境是保证视觉功能舒适有效的基础什么是良好光环境？人们可以不必通过意识的作用强行将注意力集中到所要看的地方，就能不费力气而清楚地看到所有搜索的信息获得的信息与实际情况相符合背景中也没有视觉“噪声”干扰注意力21眼睛的生理特点视网膜的两种感光细胞

亮度高于3nt(cd/m2)时主要由锥状细胞发挥作用在亮度低于0.01nt时主要由杆状细胞发挥作用，但不能分辨颜色绝对光阈：背景亮度为0时可识别的临界亮度

目标越小要求越高呈现时间越短要求越高22视野和视场水平方向单眼视野180双眼视野180斜线区为单眼视野范围，白色区为双眼视野范围。单眼向上60，向下70。23视觉特征描述视角视觉敏锐度：刚刚能分辨的视角的倒数25视觉特征描述视觉适应26颜色产生的心理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：红热蓝冷，主观温差效果可达3~4℃大小轻重感觉：明度影响。高明度者大而轻，低明度小而重29颜色产生的错觉33303730视觉功效人借助于视觉器官完成视觉作业的效能称视觉功效。一般用完成作业的速度和精度来定量评价视觉功效。主要与视角、照度、亮度对比系数和识别时间有关。研究方法：实验研究识别几率：正确识别的次数与识别总次数的比率31视觉功效曲线

条件：识别几率95％32舒适光环境评价

适当的照度或亮度水平

合理的照度分布舒适的亮度分布：适合的亮度对比很重要宜人的光色：影响对物体颜色的判别和人的心理感觉无眩光干扰光的方向性：使被视物体有立体感33适当的照度或亮度水平亮度到一定程度后，反而会超过眼睛的适应范围。当物体亮度超过一定值时人眼会感到刺眼，不能工作。对于人眼视力而言，存在着最佳亮度。34合理的照度分布照度分布应该满足一定的均匀性。视场中各点照度相差悬殊时，瞳孔就经常改变大小以适应环境，引起视觉疲劳。一般认为空间内的照度最大值、最小值与平均值的相差不超过1/6是可以接受的。照度均匀度＝工作面最低照度/工作面最高照度人工照明，照度均匀度需大于1/3；自然采光，照度均匀度需大于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度的光时,使眼睛不能完全发挥机能，这种现象成为眩光。在眩光下，瞳孔会缩小，以提高视野的适应亮度，也就降低了眼睛的视觉敏感度。视力降低眩光：如白天眼睛正视太阳，太阳光直射工作面、夜间眼睛正视迎面而来的汽车灯光。不舒适眩光：一个很大的高亮度光源在接近视线的高度上，虽不会降低视力，但会引起视觉上的不舒适。如看阳光下的积雪等。39眩光产生的原因不恰当的自然采光口，不合理的光亮度，不恰当的强光方向，都会在室内造成眩光现象。可能产生眩光的地方玻璃办公桌面局部照明的展板不恰当的工作面照明黄种人眼睛的黑色素较白种人的多，对眩光的忍受力比白种人强。白种人比黄种人的耐暗程度强。4041光污染玻璃幕墙的反射眩光不仅会影响司机视力，而且还会干扰附件建筑的室内光环境。42天然采光

天然采光特点

节能：104lm/W视觉效果好，不易导致视觉疲劳健康，连续的单峰值光谱满足人的心理和生理需要难度大，受光气候条件和建筑设计制约采光与遮阳有矛盾43有无采光窗的心理影响44人工照明效果45天然采光效果46天然采光原理天然光＝直射光＋散射光。全云天只有扩散光。直射光随太阳高度角增加而增加扩散光：散射光在太阳高度角较小时变化快，到太阳高度角较大时变化小。最不利天气：全云天晴天室外照度变化47天然采光标准

采光系数C定义：室内某一点的天然照度

Ei

与同一时间的室外照度Eo

的比值。

C=(Ei/Eo)×100%在采光标准中，室外照度是指全云天时的天空扩散光。采光系数标准值：不同情况的视看对象要求不同的照度。一般将视觉工作分为1~5级，各级的天然照度最低值分别为250、150、100、50和25lx。48天然采光标准下面的采光系数乘以各光气候分区的光气候系数K，即可得各分区的采光系数。采光系数标准值53210.575321350250150100502501501005025d0.150.15<d0.30.3<d1.01.0<d5.0d>5.049中国光气候分区与光气候系数IIIK=0.85K=1.0室外总照度年平均值31.46lxK=0.9室外总照度年平均值21.18lxK=1.2K=1.1VVIIIIIIIIIIIIIVIV50侧窗采光51侧窗采光用于有外墙的房间52

窗台高度变高时,室内深处的照度变化不大，近窗处的照度变化很大，而且出现拐点。53窗台高度不变,窗的上沿高度降低时的室内照度的变化，近窗处照度变小，离窗远处照度的下降明显。54不同类型玻璃的采光效果通过采用乳白色玻璃，玻璃砖等扩散透光材料，可以在一定程度上提高房间深处的照度55不同侧窗位置对室内照度的影响平面图剖面图56天窗采光用于内区、中庭、顶层57天然采光控制：节能舒适仅靠门窗天然采光的局限天然采光受建筑设计制约过强的光照导致不舒适控制天然采光的方法百页控制光电玻璃控制反射镜控制天然采光与人工照明联合控制58百页控制59光电玻璃：根据室内照度改变玻璃透光率被动反电极主动电光层电解质层锂离子60利用反射镜：香港汇丰银行61利用反射镜：香港汇丰银行62利用反射镜照射内区63利用反射镜照射内区64利用反光镜和吊顶反射英国议会大厦65DaylightusageLightingOptimumbrightness(750lx)自控可调百页可调灯光照度控制百页照明联合控制：

东京电力会社66能耗比例时间百页、照明联合控制常规照明控制优化照度管理自然、人工联合照明控制午间照度控制屋面的日射测试装置（辐射量、高度角）67人工照明特点不受光气候影响不受建筑设计影响控制方便需要消耗大量电能增加夏天空调负荷68人工光源种类热辐射光源：白炽灯、卤钨灯气体放电光源：荧光灯、节能灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高/低压钠灯光谱特点非连续多峰值69白炽灯光效低色偏红灯丝高温(2300K以上)，高亮度，有眩光寿命短无频闪现象调光性好耐频繁开关70白炽灯的光谱特性71卤钨灯光效和寿命均高于白炽灯，灯丝温度很高72荧光灯光效较高，寿命长，显色性好，表面温度低所谓节能灯就是紧凑型荧光灯，33~58lm/W73荧光高压汞灯光效高寿命长显色性差74气体放电光源光谱低压钠灯的主要波长为589nm的黄光，最接近555nm，故发光效率最高。75不同光源的光效表面温度小空间适用76照明方式一般照明分区一般照明局部照明混合照明77局部照明(混合照明