第四章建筑光環境建筑光環境是建筑環境中的一個非常重要的組成部分。在生產、工作、學習場所，良好的光環境可以振奮人的精神，提高工作效率和產品質量，保障人身安全和視力健康。第四章建筑光環境建筑光環境是建筑環境中的一個非常重要的1在娛樂、休息、公共活動場所，光環境的首要作用，在于創造舒適優雅、活潑生動，或莊重嚴肅的環境氣氛，對人的情緒狀態、心理感受產生積極的影響。在娛樂、休息、公共活動場所，光環境的首要作用，在于創造舒適優2好的建筑光環境應盡可能利用天然光源，仔細考慮窗的面積及方位，并可設置反射陽光板或光導管等天然光導入設備；建筑內裝修可采用淺色調，增加二次反射光線，通過這些手段保證獲得足夠的室內光線，并達到一定的均勻度，由此減少白天的人工照明。室內照度不可太小但也不能太大，在保證良好的建筑光環境同時，降低室內照明能耗。4.1室內光環境基本知識4.2建筑光環境控制要求4.3天然采光4.4人工照明好的建筑光環境應盡可能利用天然光源，仔細考慮窗的面積及方位，3l光是以電磁波形式傳播，并能被人眼所感到的那一部分輻射能，波長范圍為380～760nm，不同波長的光在視覺上形成不同的顏色;紅色:0.78～0.63μm;橙色:0.63～0.59μm;黃色:0.59～0.56μm;綠色:0.56～0.49μm;藍色:0.49～0.45μm;紫色:0.45～0.38μm

l光是以電磁波形式傳播，并能被人眼所感到的那一部分輻射能，波4天空為什么是藍色的？天空為什么是藍色的？54.1室內光環境基本知識一、基本光度單位及其應用光環境的設計和評價離不開定量的分析和說明，需要借助一些物理光度量來描述光源與光環境的特征。常用的光度量有：光通量、發光強度、照度和亮度1光通量/流明(lm)。輻射體單位時間內以電磁輻射的形式向外輻射的能量稱為輻射功率或輻射通量（W），其中被人眼感覺為光的那部分成為光通量。100W普通白熾燈發出12501m的光通量40W日光色熒光燈約發出24001m的光通量4.1室內光環境基本知識一、基本光度單位及其應用6

2發光強度I/單位cd

發光體在給定方向上的發光強度是該發光體在該方向上的立體角元內傳輸的光通量除以該立體角元所得之商，即單位立體角的光通量，其公式為：

或

（均勻照射）

2發光強度I/單位cd7建筑光環境ppt課件8建筑光環境ppt課件93照度/勒克斯lx表面上一點的照度是入射在包含該點的面元上的光通量除以該面元面積所得之商，即（均勻照射）3照度/勒克斯lx（均勻照1011

幾種情況下的照度11幾種情況下的照度11發光強度與照度的關系如果點光源發光強度為I，光源與被照面的距離為r，被照面法線與光線的夾角為則被照面的照度表明：某表面的照度與光源在這方向的發光強度成正比，與入射角的余弦成正比，與距光源的距離的平方成反比。垂直入射時，IE發光強度與照度的關系如果點光源發光強度為I，光源與被照面的距12某一點光源發光強度為1800cd，距地面3m，離天花板1m，天花板的反射系數為0.5，計算地面被光源直射和反射的照度已知：I=1800cdd=3mE=?光源直射到達地面的照度=200lxr=1+1+3=5m經天花板反射后到達地面的照度1m3m反射系數0.5某一點光源發光強度為1800cd，距地面3m，離天花板1m，134亮度4亮度14亮度對比度：視野中目標和背景的亮度差與背景亮度之比。亮度對比度：視野中目標和背景的亮度差與1516

亮度和照度有何區別？

照了不一定亮！照度相同吸光材料，亮度低反光材料，亮度高16亮度和照度有何區別？

照了不一定亮！照度相同吸光材料，16建筑光環境ppt課件17l坎德拉是我國法定單位制與國際SI制的基本單位之一，其它光度量單位都是由坎德拉導出的，1979年第10屆國際計量大會通過坎德拉定義如下：“一個光源發出頻率為540X1012Hz的單色輻射，若在一定方向上的輻射強度為1/683W/sr，則光源在該方向上的發光強度為1cd”l在國際單位制和我國規定的計量單位中，光通量是一個導出單位。1lm是發光強度為1cd的均勻點光源在1球面度立體角內發生的光通量。l坎德拉是我國法定單位制與國際SI制的基本單位之一，其它光度18二、材料的光學特性在光的傳播過程中，遇到介質時，會產生反射、吸收、透射現象光通量：分別叫反射通量、吸收通量、投射通量。由能量守恒：

分別叫反光系數、吸收系數、透光系數可見

材料可分為兩類：一類屬于定向的，即光線經過反射和透射后分布的立體角沒有改變，如鏡子和透明玻璃；另一類為擴散的，這類材料使入射光不同程度地分散在更大的立體角范圍內。二、材料的光學特性在光的傳播過程中，遇到介質時，會產生反射1920

定向反射與透射材料：入射角＝反射角，透射方向與入射方向一致

鏡面玻璃

平板玻璃

均勻擴散反射、透射材料

粉刷涂料

乳白玻璃反光和透光材料20定向反射與透射材料：入射角＝反射角，透射方向與入射2021

定向擴散反射與透射材料：與入射角相同的反射角方向上、與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

光滑的紙

油漆表面

磨砂玻璃反光和透光材料21定向擴散反射與透射材料：與入射角相同的反射角方向上、214.2建筑光環境控制要求1適當的照度水平，照度分布應該滿足一定的均勻性適當的照度水平是當在某具體工作條件下，大多數人都能感覺比較滿意而且保證工作效率和精度均較高的照度值。不同工作性質的場所對參考平面的照度標準值要求不同，如學校建筑照明標準值應符合下表房間或場所參考平面及其高度照度標準值（lx）UGRRa教室課桌面3001980實驗室實驗桌面3001980美術教室桌面5001990多媒體教室0.75m水平面3001980教室黑板黑板面500-804.2建筑光環境控制要求1適當的照度水平，照度分布應22其他功能建筑的照度標準值可看參看建筑照明設計標準。照度分布應該滿足一定的均勻性。照度均勻度指規定表面上的最小照度與平均照度之比。我國建筑照明設計標準規定：公共建筑的工作房間和工業建筑作業區域的一般照明照度均勻度，不應小于0.7，而作業面鄰近周圍的照明均勻度不應小于0.5。房間或場所內的通道和其他非作業區域的一般照明的照度值不宜低于區域一般照明照度值的1/3。其他功能建筑的照度標準值可看參看建筑照明設計標準。23國際照明委員會CIE對不同作業和活動推薦的照度作業或活動類型

照度范圍(lx)室外入口區域20~30~50短暫停留交通區50~75~100衣帽間、門廳100~150~200講堂、粗加工200~300~500辦公室、控制室300~500~750縫紉、繪圖、檢驗室 500~750~1000辨色、精密加工和裝配750~1000~1500手工雕刻、精細檢驗 1000~1500~2000手術室、微電子裝配 >2000

國際照明委員會CIE對不同作業和活動推薦的照度作業或活動類型242舒適的亮度比人的視野很廣，在工作房間里，除工作對象外，作業面、頂棚、墻、窗和燈具等都回進入視野，它們的亮度水平構成了周圍視野的適應亮度。如果它們與中心視野亮度相差過大，就會加重眼睛瞬時適應的負擔，或產生眩光，降低視覺功效。此外，房間主要表面的平均亮度，形成房間明亮程度的總印象；亮度分布使人產生對室內空間的形象感受。所以，室內主要表面還必須有合理的亮度分布。在工作房間，作業鄰近環境的亮度應當盡可能低于作業本身亮度，但最好不低于作業亮度的1/3。而周圍視野（包括頂棚、墻、窗戶等）的平均亮度，應盡可能不低于作業亮度的1/10。燈和白天窗戶的亮度，則應控制在作業亮度的40倍以內。墻壁的照度達到作業照度的1/2為宜。為了減弱燈具同周圍頂棚之間的對比，特別是采用嵌入式暗裝燈具時，頂棚表面的反射比至少要在0.6以上，以增加反射光。頂棚照度不宜低于作業照度的1/10，以免頂棚顯得太暗。2舒適的亮度比25建筑光環境ppt課件263適宜的色溫與顯色性光源的顏色質量常用光源的色表和顯色性來表征。色表是燈光本身的表觀顏色顯色性是指燈光對其照射的物體的影響作用。光源的色表常用色溫定量表示：當某一種光源（熱輻射光源）的色品與某一溫度下的完全輻射體（黑體）的色品完全相同時，完全輻射體（黑體）的溫度就稱為該光源的色溫。符號Tc，單位為開（K）。當某一種光源（氣體放電光源）的色品與某一溫度下的完全輻射體（黑體）的色品最接近時，完全輻射體（黑體）的溫度稱為該光源的相關色溫。符號為Tcp，單位為開（K）。3適宜的色溫與顯色性27色表分組色表特征相關色溫（K）適用場所舉例Ⅰ暖<3000客房、臥室、病房、酒吧、餐廳Ⅱ中間3300~5300辦公室、教室、閱覽室、診室、檢驗室、機加工車間、儀表裝配Ⅲ冷>5300熱加工車間、高照度場所室內照明光源色表可按其相關色溫分為三組色表分組色表特征相關色溫（K）適用場所舉例Ⅰ暖<3000客房28物體在待測光源下的顏色同它在參照光源下的顏色相比的符合程度，定義為待測光源的顯色性，通常以日光作為評定人工照明光源顯色性的參照光源。CIE及我國制定的光源顯色性評價方法，都規定相關色溫低于5000K的待測光源以相當于早晨或傍晚時日光的完全輻射體作為參照光源；色溫高于5000K的待測光源以相當于中午日光的組合晝光作為參照光源。物體在待測光源下的顏色同它在參照光源下的顏色相比的符合程度，29從室內環境功能角度出發，光源的顯色性具有重要作用。印染車間、彩色制版印刷、美術品陳列等要求精確辯色的場所要求良好的顯色性；顧客在商店選擇商品、醫生察看病人的氣色，也都需要真實地顯色。此外，研究表明，在辦公室內用顯色性好的燈，達到與顯色性差的燈同樣滿意的照明效果，照度可以減低25%，節能效果顯著。CIE取一般顯色指數作為指標來評價燈的顯色性。顯色指數是指在具有合理允差的色適應狀態下，被測光源照明物體的心理物理色與參比光源照明同一色樣的心理物理色符合程度，符號為R。八個一組試樣的CIE1974特殊顯色指數的平均值，稱為顯色指數，符號Ra。顯色指數的最大值為100，一般認為在100~80范圍內，顯色性優良；Ra=79~50顯色性一般；Ra<50顯色性較差。從室內環境功能角度出發，光源的顯色性具有重要作用。印染車間、304眩光限制4眩光限制31避免將燈具安裝在干擾區內采用低光澤度的表面裝飾材料限制燈具亮度照亮頂棚和墻表面，但避免出現光斑。避免將燈具安裝在干擾區內32建筑光環境控制除以上要素外，還應考慮：選用的照明光源、照明燈具應符合國家現行相關標準的有關規定，充分利用自然光，保證必要的自然光，房間的采光系數或采光窗地面積比應符合〈建筑采光設計標準〉GB/T50033的規定。有條件時，宜隨室外天然光的變化自動調節人工照明照度，利用各種導光和反光裝置將天然光引入室內進行照明，有條件時，宜利用太陽能作為照明能源研究表明建筑內沒有窗戶，對人產生的心理影響是不同的，良好的光環境需要必要的自然光。建筑光環境控制除以上要素外，還應考慮：33

各類建筑的照明功率密度值不宜大于規范規定。如學校建筑照明功率密度值不應大于下表房間或場所照明功率密度（W/m2）對應照度值現行值目標值教室、閱覽室119300實驗室119300美術教室1815500多媒體教室119300各類建筑的照明功率密度值不宜大于規范規定。如學校建筑照344.3天然采光一、天然光源的特點二、天然光環境的評價方法采光系數三、我國的光氣候特點與光氣候分區四、不同采光口形式4.3天然采光一、天然光源的特點35一、天然光源的特點一、天然光源的特點36二、天然光環境的評價方法天然光強度高，變化快，不好控制，這些特點使天然光環境的質量評價方法和評價標準有許多不同于人工照明的地方。最常用的評價指標就是采光系數定義：室內某一點的天然照度En與同一時間的室外照度EW的比值二、天然光環境的評價方法天然光強度高，變化快，不好控制，這37面積相同的側窗不同布置對室內照度分布的影響面積相同的側窗不同布置對室內照度分布的影響38建筑光環境ppt課件39三、我國的光氣候特點與光氣候分區40

K=0.85K=1.0室外總照度年平均值31.46lxK=0.9

室外總照度年平均值21.18lxK=1.2

K=1.1VVIIIIIIIIIIIIIVIV三、我國的光氣候特點與光氣候分區40K=0.85K=1.040四、不同采光口形式四、不同采光口形式41建筑光環境ppt課件42建筑光環境ppt課件43建筑光環境ppt課件44建筑光環境ppt課件45建筑光環境ppt課件46

47天然光的控制與調節天然光的控制與調節48建筑光環境ppt課件49建筑光環境ppt課件50建筑光環境ppt課件51建筑光環境ppt課件5253

4.4人工照明

特點

不受光氣候影響

不受建筑設計影響控制方便

需要消耗大量電能

增加夏天空調負荷534.4人工照明特點控制方便53一、人工光源1電光源性能指標一、人工光源54建筑光環境ppt課件55建筑光環境ppt課件5657

白熾燈:利用電流通過細鎢絲所產生的高溫而發光的熱輻射光源

光效低

色偏紅

燈絲高溫(2300K以上)，高亮度，有眩光

壽命短

無頻閃現象

調光性好

耐頻繁開關57白熾燈:利用電流通過細鎢絲所產生的高溫而發光的熱輻射光5758

鹵鎢燈：普通白熾燈絲在高溫下會造成鎢的氣化，氣化后的鎢粒子附著在燈的玻璃殼內表面，使之透光率下降

光效和壽命均高于白熾燈，燈絲溫度很高將鹵族元素，如碘、溴等充入燈泡內，它