第六章-建筑光环境

6－1第6章建筑光环境1.光环境基本度量及各参数使用对象和相互联系知识要点：2.人与视觉环境的关联3.室内一般天然采光概念4.人工光源和灯具的光学特性基础5.人工光环境质量与评价6.人工照明节能措施概略6－2第6章建筑光环境光环境控制的意义减少视觉疲劳，保证视觉健康和身心健康%空调照明热水动力与其他宾馆46.113.5319.4商场40.533.710.715.2办公楼49.733.32.717医院30.313.941.814人工照明能耗提高劳动生产率降低能耗空调能耗6－3光污染玻璃幕墙的反射眩光不仅会影响司机视力，而且还会干扰附近建筑的室内光环境。第6章建筑光环境6－4第6章建筑光环境知识框架材料的光学特性颜色的基本概念人眼的视觉特征光气候与采光标准采光及天然光环境人工光源及其灯具照明方式和照明种类人工光环境质量与评价建筑光环境视觉环境天然光环境光学基本知识视觉功效照明对视觉的影响天然光环境设计人工光照明光与颜色基本知识人工照明节能室内工作照明设计基础6－56.1光与颜色的基本知识6.1.1光学基本知识光是以电磁波形式传播的辐射能。较短的波长为主较长波长为主1。光的基本特性什么是光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。单一波长的光呈现一种颜色。不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。日光和灯光都是由不同波长的光混合而成的复合光，复合光中，不同波长光参数的量值关系形成了“光谱”。6－66.1.1光学基本知识红橙黄绿蓝绿蓝蓝紫紫黄绿波长/m光谱光视效率V()视感觉/lm/W暗视觉明视觉3cd/m2波长/nmCIE光谱光视效率V()曲线507nm555nm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视效率V()来表示。光谱光视效率1。光的基本特性明视觉：V()max对应波长555nm(黄绿光)暗视觉：V()max为507nm(蓝绿光)国际照明委员会：CommissionInternationaleDeL’E’-clairage6－7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到的光的能量(波长380－780nm)称光通量。dVKem)(,CIE光谱光视效率:V()曲线查得最大光谱光视效能，Km=683lm/W——辐射转换成光的参量白炽灯日光灯100W40W1250lm2500lm12.5lm/W62.5lm/W波长为的单色辐射能通量/W，由光源的辐射光谱得到Φ物理意义：衡量光源向四周发射光的能力的大小光通量Φ/流明(lm)6.1.1光学基本知识2。光的量度光电转换差距大6－8光强度I(又称光强、发光强度)/坎德拉(1cd=1lm/sr)ddI2ΩrdAd立体角：rAΩ点光源/均匀扩散：4ΦI40Wlm350物理意义：反映光源在空间上的能量分布。衡量灯具受灯罩影响在不同方向上的发光能力定义：光源在照射方向上单位立体角内发出的光通量(和距离无关)。40WcdI284350cdI284350cdI562350cdI06.1.1光学基本知识2。光的量度全反射6－9光通量相同，发光强度却不同，其值与灯具性质有关。光通量与光强度6.1.1光学基本知识2。光的量度6－10dAdEAE均匀照射时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。物理意义：衡量受照面上的光强度，相当于1lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上，常用于了解工作面或工作室所具有的光强度（光环境）。光照度E/勒克斯(1lx=1lm/m2)6.1.1光学基本知识2。光的量度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。6－11已知点光源发光强度I以及与被照面的距离r，则垂直于二者连线的被照面的照度为：晴天中午的室外阴天中午的室外月光下40W白炽灯以下1m40W白炽灯(有搪瓷罩)以下1m40W白炽灯的台灯下80000～1200008000～20000＜103073200～300光强度与光照度6.1.1光学基本知识2。光的量度E=Encos=(I/r2)cosIErEn例6-26－12dAdAcosdI定义：发光体在视线方向单位投影面积上的发光强度。cosdAdILcosAIL一定面积内：6.1.1光学基本知识2。光的量度光亮度L/尼特、熙提(1nt=1cd/m2,1sb=104nt,1asb=1/nt)物理意义：是引起视感的物理量。取决于进入眼睛的光通量在视网膜物象上的密度/物象照度.6－13物理亮度：发光体在视线方向上单位面积的发光强度主观亮度：视感所感受到的亮度(受背景亮度影响)视网膜只可承受16sb以下的亮度！6.1.1光学基本知识2。光的量度光亮度L/尼特、熙提(1nt=1cd/m2,1sb=104nt,1asb=1/nt)白炽灯灯丝荧光灯管太阳表面无云蓝天电视屏幕300～5000.8～0.920×1040.2～2.00.017～0.035cd/m26－14光源的亮度与被照面的照度关系αAILαcosθrIEcos2θΩLθrαALEααcoscoscos2受照面上的照度与亮度：反光材料，亮度高吸光材料，亮度低受照面照度相同，亮度相同吗，取决于什么？2cosα/rAΩLr光源面积AE6.1.1光学基本知识2。光的量度光亮度(nt)与光照度(lx)6－15光通量Φ发光强度I照度E亮度Lθ光源光源受照面光源、受照面描述对象dVKem)(,ddIdAdEΦcosdAdIL量纲：lm1cd=lm/sr1lx=lm/m21nt=lm/(sr·m2)=cd/m2与视感密切的相关参数评价光环境的主要参数评估光源发光能力参数反映灯具空间发光能力使用场合1sb=104nt1asb=1/cd/m2定义：6.1.1光学基本知识2。光的量度小结亮度(cd/m2)6－16光遇到介质会发生反射、透射和吸收，并遵守能量守恒定律：6.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性材料表面及内部性质）(,,f1视感视感视感的形成来自于物体表面的反射光和透射光。光问题与热问题的共同点：热问题：相同条件下，投入能量越多，温度就越高。光问题与热问题的不同点：光问题：相同条件下，可见光区投入能量越多，亮度就越高热量守恒：热源停止供热，已有的热量也不会消失；热被材料吸收了仍然存在。亮度不守恒：光源停止发光，光就没了；光被材料吸收了就不存在了，变成了热。光照射与热辐射6－17定向扩散反射混合反射均匀漫反射定向反射镜面玻璃抛光金属面平板玻璃粉刷涂料乳胶漆乳白玻璃粗糙金属面光滑纸磨砂玻璃油漆表面c类材料的理想情况规则反射（又称定向反射）：入射角＝反射角，透射方向与入射方向一致定向扩散反射：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，透射雷同6.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性1。反射6－186.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性2。透射b)a)c)d)规则透射定向扩散透射漫透射均匀漫透射能清晰看清背侧光源和物象如透明材料模糊看清光源如磨砂玻璃模糊看清背侧光源，且亮度均匀如透明玻璃涂白漆完全看不清背侧光源和物象，量度均匀如乳白玻璃6－196.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性3。折射12sinsinnni光的折射规律：光的散色：因折射将白光中各频率不同的单色光分离形成各种颜色6－206.1光的性质与度量6.1.3颜色的基本概念1。颜色的特性颜色的形成：不同波长组成的光在视觉上反映出不同的颜色红橙黄绿蓝绿蓝蓝紫紫黄绿白色光是由各种波长光辐射均匀分布所致物体颜色是由于照射到物体表面后，因表面对不同波长的吸收率不同所致，物体吸收率较差的波长（即反射率较高）所对应的颜色便是物体呈现的颜色6－21色调H(色别、色的相貌)：各彩色彼此区分的视感觉的特性，它取决于光的波长。6.1光的性质与度量6.1.3颜色的基本概念1。颜色的特性颜色的三属性：如：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫6－22色调H：各彩色彼此区分的视感觉的特性，它取决于光的波长。明度V(明暗、深浅程度)：相对明暗的视感觉的特性，它是物体反射比大小的度量，反射比大的物体明度则高。明度主要决定于物体反射率的高低。无彩色则仅此属性1。颜色的特性颜色的三属性：黄色调的明度最高，紫色调的明度最低6－23色调H：各彩色彼此区分的视感觉的特性，它取决于光的波长。明度V：相对明暗的视感觉的特性，它是物体反射比大小的度量，反射比大的物体明度则高。无彩色则仅此属性彩度C(饱和度)：色彩的纯洁度（即色彩的饱和度，或鲜艳度），混合色成分越多，其彩度就越低。彩度主要决定于物体反射率光谱选择性。1。颜色的特性颜色的三属性：6－246.1光的性质与度量6.1.3颜色的基本概念1。颜色的特性颜色的混合：三原色：红(700nm)、绿(546.1nm)、蓝(435.8nm)，它们彼此独立，不是混合而成的颜色。相加混色规律：互补色：凡两种颜色按适当比例混合能产生白色的两种颜色。如：黄和篮、红和青、绿和品红等中间色：凡不是互补色的两种颜色混合便可产生中间色，其彩度取决于这两种颜色的波长接近程度，两种颜色的波长越接近，其彩度越高。混合色亮度：各参与混合的颜色的亮度的总和。相加混色应用：舞台照明、彩色电视显示屏等6－256.1光的性质与度量6.1.3颜色的基本概念1。颜色的特性颜色的混合：减色混合定律：在三原色中减去某一色的补色，变呈现出另两种原色的混色，也就是去掉的补色。换言之减色需用该色的补色。相加混色应用：彩色打印、染色等6－266.1.3颜色的基本概念2。颜色定量孟塞尔表色系YGRPBRPYRGYBGPB彩度RYGBP明度红旗：5R5/10彩度C：径向分布0～20分级(最大级按颜色有所不同)色调H：圆周分布10种＝5种主色调＋5中间色明度V：轴向分布0～11个等级(0级:完全吸收=0)颜色的书写形式：HV／C=色调明度/彩度6－276.1.3颜色的基本概念3。光源的颜色光源的色温定义：标准黑体加热升温时颜色由红→浅红→橙黄→白→蓝白→蓝变色时的温度作为光源的色温。黑体加热轨迹20000K10000K7000K6000K5000K2000K2700K4000K3000K热辐射光源：最接近标准黑体非热辐射光源：可采用相关色温表示6－28光源的色温与冷暖色调冷色调暖色调：3300K中间色调3300K天空光日光白炽灯高压纳灯日光色荧光灯,高压汞灯5300K冷色调5300K6－296.1.3颜色的基本概念光源的显色性何谓显色性：光源显现物体颜色的特性，即物体在光源照射下的颜色逼真程度。显色性研究方法：选用参照标准（以接近日光的色温为基准，低温：接近早晨、傍晚日光，高温：接近中午日光）显色性定量：显色指数Ra，100：显色性最好；80～100：显色性优良；50～79：显色性一般；＜50显色性较差。光源对色彩的影响：表6-73。光源的颜色6－30心理感受左趋势积极色中性色消极色右趋势明暗感明亮白黄橙绿、红灰灰青紫黑黑暗冷热感温暖橙红黄灰绿青紫白凉爽胀缩干膨胀红橙灰绿青紫收缩距离感近黄橙绿青紫远重量感轻盈白黄橙灰绿青紫黑沉重兴奋感兴奋白红橙红黄红绿紫灰绿青绿青紫黑沉静6.1.3颜色的基本概念4。色彩效应——对主观的影响——营造光环境氛围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：主观温差效果可达3~4℃大小轻重感觉：高明度者大而轻，低明度小而重色适应是人们工作、学习、生活中对照明光色度感觉的偏爱6－311。眼睛6.2视觉环境6.2.1人眼的视觉特征瞳孔：光圈作用感光细胞：