建筑光环境-2006.pptx

1 1主要内容 光的性质与度量 视觉与光环境 天然采光 人工照明 光环境控制技术的应用2 2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l l人工照明能耗l l空调能耗3 39090年代末上海市公共建筑年代末上海市公共建筑的一次能源消耗比例的一次能源消耗比例4 4北京大型公共建筑能耗比例第一节第一节 光的性质与度量光的性质与度量一、基本光度单位及相互关系一、基本光度单位及相互关系二、光的反射与透射二、光的反射与透射 三、污染对材料化学特性的影响三、污染对材料化学特性的影响6 6光的特征l l光是电磁波的一部分，光子的波动运动l l光是可见光和良好视觉的共同作用l l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。较短的波长为主较短的波长为主较短的波长为主较短的波长为主较长波长为主较长波长为主较长波长为主较长波长为主一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位7 71.光通量 物理意义：说明物理意义：说明光源光源发光能力的基发光能力的基本量，能量单位。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380780nm)称为光通量。单位:流明(lumen，lm)。一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位8 8不同波长的相对光谱光效率光视效能光视效能K K()：描述光能和辐射能之间关系的量，：描述光能和辐射能之间关系的量，单位单位lm/W lm/W 明视觉：明视觉：V(V()max max 对应波长对应波长555nm(555nm(黄绿光黄绿光)，光视，光视效能是效能是683 lm/W683 lm/W。暗视觉：暗视觉：V(V()max max 510nm(510nm(蓝绿光蓝绿光)单色光的光谱光视效率：波长为单色光的光谱光视效率：波长为555nm555nm的辐射通量的辐射通量与视亮度感觉相等的波长为与视亮度感觉相等的波长为 的辐射通量的比值，的辐射通量的比值，V V()一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位9 9单色光谱光视效率单色光谱光视效率单色光谱光视效率单色光谱光视效率 10102.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在这方向上单位立体角内发出的光通量(和距离和距离无关无关)。单位：坎德拉(candela,cd)一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位1111光通量光通量 相同相同,发光强度发光强度I却不同却不同一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位1212定义定义:对于被照面而言，用落在其单位面积上的光通量多少的数值来表示对于被照面而言，用落在其单位面积上的光通量多少的数值来表示它被照射的程度。它被照射的程度。照度的物理意义及表示方法：照度表征被照面上的光通量密度。照度用E表示。表达式：表达式：单位：勒克斯单位：勒克斯(lux,lx)(lux,lx)，相当于，相当于1 lm1 lm的光通量均匀分布在的光通量均匀分布在1 m1 m2 2的被照面上的被照面上3.照度 E1 ml1 ml1 m1 m2 2一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位1313照度 E性质性质：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。一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位1414照度15154.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)1 nt=1 cd/m2，1 sb=1 cd/cm2=104 nt主观亮度：考虑背景亮度的作用视网膜只可承受 16 sb以下的亮度！一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位1616亮度表达式一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位当量面积当量面积 dAcos dI 距离距离距离距离r r r r17175.亮度和照度有何区别？照了不一定亮！照度相同照度相同吸光材料，亮度低吸光材料，亮度低吸光材料，亮度低吸光材料，亮度低反光材料，亮度高反光材料，亮度高反光材料，亮度高反光材料，亮度高一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位18186.光源的发光强度I与被照面的照度E的关系点光源的发光强度I与被照面照度E 的关系：线光源是点光源的积分叠加，面光源是线光源的积分叠加。I IE Er r一一一一 、光的特性与基本光度单位、光的特性与基本光度单位、光的特性与基本光度单位、光的特性与基本光度单位19197.光源的亮度L与被照面的照度E关系 E E r r光源面积光源面积光源面积光源面积A A A A L L一、一、一、一、光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位光的特性与基本光度单位20201.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 =+c二、光的反射与透射二、光的反射与透射二、光的反射与透射二、光的反射与透射21212.反光和透光材料定向反射与透射材料：入射角反射角，透射方向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与入射方向一致l l 镜面玻璃镜面玻璃l l 平板玻璃平板玻璃均匀扩散反射、透射材料均匀扩散反射、透射材料l l 粉刷涂料粉刷涂料l l 乳白玻璃乳白玻璃二、光的反射与透射二、光的反射与透射二、光的反射与透射二、光的反射与透射2222反光和透光材料定向扩散反射与透射材料l l与入射角相同的反射与入射角相同的反射角方向上、与入射方角方向上、与入射方向一致透射方向上有向一致透射方向上有最大亮度，其它方向最大亮度，其它方向也有一定亮度也有一定亮度.光滑的纸光滑的纸 油漆表面油漆表面 磨砂玻璃磨砂玻璃二、光的反射与透射二、光的反射与透射二、光的反射与透射二、光的反射与透射2323光问题与热问题的比较 共同点l l热问题：相同条件下，投入能量越多，温度就热问题：相同条件下，投入能量越多，温度就越高越高l l光问题：相同条件下，可见光区投入能量越多，光问题：相同条件下，可见光区投入能量越多，亮度就越高亮度就越高 不同点l l热量守恒：热源停止供热，已有的热量也不会热量守恒：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。消失；热被材料吸收了仍然存在。l l亮度不守恒：光源停止发光，光就没了；光被亮度不守恒：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。材料吸收了就不存在了，变成了热。第二节 视觉与光环境一、眼睛与视觉特征一、眼睛与视觉特征 二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响 三、视觉功效与舒适光环境要素三、视觉功效与舒适光环境要素2525一、眼睛与视觉特征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？l l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l l获得的信息与实际情况相符合l l背景中也没有视觉“噪声”干扰注意力26261.眼睛的生理特点视网膜的两种感光细胞l l下限：亮度阈限10-6 nt；上限：16 sb16万ntl l亮度高于3 nt(cd/m2)时主要由锥状细胞发挥作用明视觉l l在亮度低于0.03 nt时主要由杆状细胞发挥作用，但不能分辨颜色暗视觉l l 0.033 nt中间视觉，一般道路照明一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征27272.视野和视场水平方向单眼视野水平方向单眼视野水平方向单眼视野水平方向单眼视野180180 双眼视野双眼视野双眼视野双眼视野180180 一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征28283.对比感受性 亮度对比对比敏感度亮度对比对亮度对比对亮度对比对亮度对比对人眼看物体的清晰程度人眼看物体的清晰程度的影响的影响的影响的影响阈限对比，阈限对比，随条件变化随条件变化 29294.视觉敏锐度 视角 视觉敏锐度：刚刚能分辨的视角的倒数弧度弧度弧度弧度一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征30305.视觉适应 眼睛的适应过程一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征31316.视觉速度 从发现物体到辨别物体细节需要一定的时间，称识别时间，识别时间的倒数，称视觉速度。一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征32327.眩光 在视野内出现亮度较高的物体或过大的亮度对比时，可引起人眼不舒适或视度下降。例如：当黑板某处出现过亮区域时，人眼会感觉刺眼，看不清楚。一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征一、眼睛的视觉特征3333二、颜色对视觉的影响 1.颜色彩度彩度彩度彩度R RY YGGB BP P明度明度明度明度Y YGGR RP PB BRPRPYRYRGYGYBGBGPBPB形成：光的波长不同，与光形成：光的波长不同，与光源以及被照物表面特性有关源以及被照物表面特性有关 度量：孟赛尔表色系度量：孟赛尔表色系l l相邻色调间逐步过渡相邻色调间逐步过渡l l相同黄色相同黄色Y Y 也有偏红黄也有偏红黄YRYR和和偏绿黄偏绿黄GY GY 之分之分l l每种色调分为每种色调分为1010个等级，主色个等级，主色调和中间色调的等级均为调和中间色调的等级均为 5 5。l l10Y 10Y 表示黄与黄绿的中间色，表示黄与黄绿的中间色，即淡黄绿色。即淡黄绿色。3434孟赛尔表色系(镜像)二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响35352.颜色产生的心理效果情绪感觉l l 积极色：暖色调高亮度l l 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34 二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响36363.颜色产生的错觉333330303737 大小轻重感觉：高大小轻重感觉：高明度者大而轻，低明明度者大而轻，低明度小而重。度小而重。二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响二、颜色对视觉的影响3737三、视觉功效定义：人借助于视觉器官完成视觉作业的效能。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：识别几率实验研究识别几率：正确识别的次数与识别总次数的比率3838三、视觉功效三、视觉功效三、视觉功效三、视觉功效视觉功效曲线条件：识别几率95953939舒适光环境要素 适当的照度水平l l照度标准与照度分布照度标准与照度分布 舒适的亮度分布l l适合的亮度对比很重要适合的亮度对比很重要 适宜的显色性与色温l l影响对物体颜色的判别和人的心理感觉影响对物体颜色的判别和人的心理感觉 无眩光干扰四、舒适光环境的要素与评价标准40401.适当的照度水平亮度到一定程度后，亮度到一定程度后，反而会超过眼睛的适反而会超过眼睛的适应范围。应范围。当物体亮度超过当物体亮度超过一定一定值时值时人眼会感到刺眼人眼会感到刺眼，不能工作，不能工作。对于人眼视力而言，对于人眼视力而言，存在着最佳亮度。存在着最佳亮度。人们感到满意的照度值人们感到满意的照度值四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准41412.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。四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准4242有突出亮的面四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准4343有突出暗的面四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准44443.亮度分布适宜四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准45454.光源的色表与色温光源的色表类别与用途光源的色表类别与用途日光日光日光日光晴天空晴天空晴天空晴天空白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯荧光灯荧光灯荧光灯荧光灯常见光源的色温常见光源的色温l l蜡烛：蜡烛：2000 K2000 Kl l白炽灯：白炽灯：3000 K3000 Kl l荧光灯：荧光灯：5000 K5000 K色温越高，舒适照度越色温越高，舒适照度越高高四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准46465.眩光当视野内出现高亮度当视野内出现高亮度的光时的光时,使眼睛不能完全发挥使眼睛不能完全发挥机能，这种现象成为眩光。机能，这种现象成为眩光。在眩光下，瞳孔会缩在眩光下，瞳孔会缩小，以提高视野的适应亮度，也就降低了眼睛的视小，以提高视野的适应亮度，也就降低了眼睛的视觉敏感度。觉敏感度。l l视力降低眩光：如白天眼睛正视太阳，太阳光直射工作视力降低眩光：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。面、夜间眼睛正视迎面而来的汽车灯光。l l不舒适眩光：一个很大的高亮度光源在接近视线的高度不舒适眩光：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。阳光下的积雪等。四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准4747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强光方向，都会在室内造成眩光现象可能产生眩光的地方可能产生眩光的地方l l 玻璃办公桌面玻璃办公桌面l l 局部照明的展板局部照明的展板l l 不恰当的工作面照明不恰当的工作面照明黄种人眼睛的黑色素较白种人的多，对黄种人眼睛的黑色素较白种人的多，对眩光的忍受眩光的忍受力比白种人强。白种人比黄种人的耐暗程度强。力比白种人强。白种人比黄种人的耐暗程度强。四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准4848四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准4949光污染室外眩光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。朝东的房间下午出现“西晒”？四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准四、舒适光环境的要素与评价标准第三节 天然采光一、天然光源的特点二、天然采光设计原理三、天然采光设计计算简介5151天然光天然光天然光天然光人工光人工光人工光人工光一、天然光源的特点一、天然光源的特点光效高：光效高：104 lm/W104 lm/W视觉效果好，不易导致视觉效果好，不易导致视觉疲劳视觉疲劳健康，连续的单峰值光健康，连续的单峰值光谱满足人的心理和生理谱满足人的心理和生理需要需要难度大，受光气候条件难度大，受光气候条件和建筑设计制约和建筑设计制约采光与遮阳有矛盾采光与遮阳有矛盾52521.有无采光窗的心理影响一、天然光源的特点一、天然光源的特点一、天然光源的特点一、天然光源的特点53532.人工照明与天然采光的效果比较一、天然光源的特点一、天然光源的特点一、天然光源的特点一、天然光源的特点 在相同的照度条件下，人眼在天然光下比在人工光下有更高的灵敏度。天然光的视觉效果优于人工光，人眼对天然光较习惯。54543.天然光光谱能量分布天然光直射光散射光。全云天只有扩散光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直射光随太阳高度角增加而增加扩散光：扩散光：散射光在太阳高度角较小时变化快，到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。太阳高度角较大时变化小。最不利天气：全阴天（云量为最不利天气：全阴天（云量为8 810 10）天然光是太阳辐射的一部分，它具有光谱连续且天然光是太阳辐射的一部分，它具有光谱连续且只有一个峰值的特点。光谱能量分布较窄的某种只有一个峰值的特点。光谱能量分布较窄的某种纯色光源照明质量较差，光谱能量分布较宽的光纯色光源照明质量较差，光谱能量分布较宽的光源照明质量较好。源照明质量较好。在进行人工光源设计时应该人工光尽量接近天然在进行人工光源设计时应该人工光尽量接近天然在进行人工光源设计时应该人工光尽量接近天然在进行人工光源设计时应该人工光尽量接近天然光。光。光。光。一、天然光源的特点一、天然光源的特点一、天然光源的特点一、天然光源的特点5555晴天室外照度变化晴天室外照度变化56561.天然光环境的评价方法采光设计标准是评价天然光环境质量的评价准则，采光设计标准是评价天然光环境质量的评价准则，也是进行采光设计的主要依据。也是进行采光设计的主要依据。天然光环境的评价指标最常用的就是采光系数。天然光环境的评价指标最常用的就是采光系数。采光系数采光系数C C（Daylight FactorDaylight Factor）定义定义：室内某一点室内某一点的天然照度的天然照度 E En n与同一时间的室外照度与同一时间的室外照度E Ew w 的比值的比值。在采光标准中，在采光标准中，室外照度是指全室外照度是指全阴阴天时的天空扩散天时的天空扩散光光。二、天然采光设计原理5757下面的采光系数乘以各光气候分区的光气候系数下面的采光系数乘以各光气候分区的光气候系数K K，即可得各分区的采光系数，即可得各分区的采光系数。采光等级视觉作业分类侧面采光顶部采光作业精确度识别对象的最小尺寸d(mm)室内天然光临界照度(lx)采光系数最低值Cmin(%)室内天然光临界照度(lx)采光系数最低值Cmin(%)特别精细d 0.1525053507很精细0.15 d 0.315032254.5精细0.3 d 1.010021503一般1.0 5.0250.5350.7二、天然采光设计原理二、天然采光设计原理二、天然采光设计原理二、天然采光设计原理采光系数标准值：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15级，各级的天然照度最低值分别为 250、150、100、50 和25 lx。58582.中国光气候分区与光气候系数IIIIIIK=0.85K=0.85K=1.0K=1.0室外总照度年室外总照度年室外总照度年室外总照度年平均值平均值平均值平均值31.46 lx 31.46 lx K=0.9K=0.9室外总照度年室外总照度年室外总照度年室外总照度年平均值平均值平均值平均值21.18 lx 21.18 lx K=1.2K=1.2K=1.1K=1.1V VV VI IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIVIVIVIV二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理59593.不同采光口形式的特征及其队室内光环境的影响二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理侧窗采光6060侧窗采光：用于有外墙的房间二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理6161 窗台高度变高时窗台高度变高时,室内深处的照度变化不大，近室内深处的照度变化不大，近窗处的照度变化很大，而且出现拐点窗处的照度变化很大，而且出现拐点。二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理6262 窗台高度不变窗台高度不变,窗的上沿高度窗的上沿高度降低降低时的室内照度的变化，近窗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处照度变小，离窗远处照度的下降明显。二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理6363不同类型玻璃的采光效果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二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理6464不同侧窗位置对室内照度的影响平平平平面面面面图图图图剖剖剖剖面面面面图图图图二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理6565天窗采光天窗采光：用于内区、中庭、顶层二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理6666侧侧窗窗：它它是是在在房房间间的的一一侧侧或或两两侧侧墙墙上上开开的的采采光光口口，是是最最常常见见的的一一种种采采光光形形式式。适适用用场场合合：用用于于进进深深不不大大的的房房间间采采光光。如如：教教室室、住宅、办公室。住宅、办公室。天天窗窗：利利用用房房屋屋屋屋顶顶设设置置的的采采光光口口称称天天窗窗，这这种种采采光光方方式式称称天天窗窗采光或顶部采光。采光或顶部采光。适用场合适用场合：大型工业厂房和大厅房间。：大型工业厂房和大厅房间。天窗又可分为多种形式，如矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗、横天窗又可分为多种形式，如矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗、横向天窗和井式天窗。向天窗和井式天窗。1 1）矩形天窗）矩形天窗：采光效率低，眩光小，便于组织通风。适用于工：采光效率低，眩光小，便于组织通风。适用于工业厂房。与侧窗联合形成在风压与热压作用下的联合自然通风。业厂房。与侧窗联合形成在风压与热压作用下的联合自然通风。2)2)锯齿形天窗锯齿形天窗：单面顶部采光，顶棚为倾斜面，利用顶棚的反射：单面顶部采光，顶棚为倾斜面，利用顶棚的反射光，提高采光效率，阳光不直射，减小了室内温湿度的波动。光，提高采光效率，阳光不直射，减小了室内温湿度的波动。适用于对温湿度要求稳定的车间。如纺织厂、卷烟厂适用于对温湿度要求稳定的车间。如纺织厂、卷烟厂3 3）平天窗）平天窗：采光口位于水平面或接近水平，采光效率高，不宜：采光口位于水平面或接近水平，采光效率高，不宜兼做通风口。会有大量阳光直射入室内，引起室内过冷或过热。兼做通风口。会有大量阳光直射入室内，引起室内过冷或过热。同时容易污染，影响透光性能。同时容易污染，影响透光性能。二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理67673.3.不同用途建筑对采光口形式的要求与采光口选择不同用途建筑对采光口形式的要求与采光口选择（1 1）对于不允许阳光直射的房间：）对于不允许阳光直射的房间：如：纺织车间；常用锯齿形天窗为采光口，使射入如：纺织车间；常用锯齿形天窗为采光口，使射入室内阳光最少。室内阳光最少。（2 2）对于有通风要求的房间：）对于有通风要求的房间：如：展览馆建筑：主要以采光为主，通风次之，可如：展览馆建筑：主要以采光为主，通风次之，可选用高侧窗或平天窗；选用高侧窗或平天窗；有大量余热或有害气体产生的车间，矩形天窗通风有大量余热或有害气体产生的车间，矩形天窗通风效果最好。效果最好。对于有烟气污染的车间，由于通风带烟尘会污染玻对于有烟气污染的车间，由于通风带烟尘会污染玻璃而影响采光。应将通风口与采光口分开距离布置。璃而影响采光。应将通风口与采光口分开距离布置。二、二、二、二、天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理天然采光设计原理6868（3）保温隔热的房间：开窗面积大虽然节约了照明能耗，但却造成了几倍于照明能耗的采暖空调能耗，应注意各类建筑能耗之间的平衡。达到经济的开窗面积。（4）爆炸危险的房间：可设置大面积泄爆窗，从窗的面积和构造处理上解决减压问题，但需注意眩光和过热。6969 1.采光系数计算法侧窗采光线算图侧窗采光线算图其他其他其他其他KK修正系数可查表修正系数可查表修正系数可查表修正系数可查表三、天然采光设计计算简介侧面采光计算图例侧面采光计算图例7070一、了解教室采光要求一、了解教室采光要求教室的光环境应该保证学生看得清楚、舒适、不疲劳，要求整个教室保持足够的自然光亮度。且分布均匀。黑板上要有较高的照度。同时，合理安排教室亮度分布，清除眩光、且经济。教室天然光环境设计示例教室天然光环境设计示例7171二、了解采光设计条件二、了解采光设计条件1.满足采光标准，保证所需采光系数满足采光标准，保证所需采光系数采光系数：指室内某一点的天然光亮与同一时间内的室外无遮挡水平面上的天空扩散光照度的比值。教室课桌面的采光系数最低不低于1.5%。为此，应尽量压缩窗间墙至1.0m或更小，抬高窗的高度，尽量采用断面小的窗框材料，使玻璃窗面积与地板面积比不小于1：6。72722.使照度均匀分布使照度均匀分布双侧采光提高室内照度均匀度3.对光线和阴影的要求对光线和阴影的要求光线最好从左上方射来，防止手写字时挡住光，产生阴影。所以采光窗主要在左边。4.避免眩光避免眩光注意从两方面来考虑：朝向选择和遮阳设施的选择。窗口容易产生眩光，设置窗帘防止直射光射入室内。7373三教室采光设计的要点三教室采光设计的要点三教室采光设计的要点三教室采光设计的要点1.1.室内装修室内装修室内装修室内装修1 1）室内深处的光主要来自天棚和墙面反射，应）室内深处的光主要来自天棚和墙面反射，应 选择高反光系数的材料。选择高反光系数的材料。2 2）室内相邻表面的亮度不应差别太大）室内相邻表面的亮度不应差别太大例如：例如：外墙上的窗亮度大，因而窗间墙的表外墙上的窗亮度大，因而窗间墙的表面装修应采用反光系数高的采料面装修应采用反光系数高的采料黑板的反光系数低，在装黑板的端墙上的反光黑板的反光系数低，在装黑板的端墙上的反光系数应该降低。系数应该降低。课桌应该选择浅色表面，避免与白纸和书形成课桌应该选择浅色表面，避免与白纸和书形成过大的亮度对比过大的亮度对比3 3）教室表面的装修宜采用扩散性材料，以便在）教室表面的装修宜采用扩散性材料，以便在室内形成柔和的光线，且无眩光。室内形成柔和的光线，且无眩光。74742.黑板黑板黑板与书本之间不宜有过大的亮度差油漆漆成的光滑表面，容易产生镜面反射，降低视度。例如：毛玻璃与油漆黑板表面的对比第四节 人工照明一、人工光源一、人工光源 二、照明方式二、照明方式 三、照明计算三、照明计算7676人工照明特点：l l不受光气候影响不受光气候影响l l不受建筑设计影响不受建筑设计影响l l控制方便控制方便l l需要消耗大量电能需要消耗大量电能l l增加夏天空调负荷增加夏天空调负荷7777一、人工光源 种类l l热辐射光源热辐射光源：靠通电加热钨丝：靠通电加热钨丝,使其处于炽热状态而发光；使其处于炽热状态而发光；如：白炽灯、卤钨灯。如：白炽灯、卤钨灯。l l气体放电光源气体放电光源：靠放电产生的气体离子发光；如：靠放电产生的气体离子发光；如：荧光灯、节荧光灯、节能灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高能灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高/低压钠灯低压钠灯 光谱特点l l非连续非连续l l多峰值多峰值1.人工光源类型与特点78782.不同光源的光效表面温度表面温度表面温度表面温度小空间小空间小空间小空间适用适用适用适用一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源7979（1）热辐射光源一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源 光效低，光效低，1220 lm/W1220 lm/W 色偏红色偏红 灯丝高温灯丝高温(2300 K(2300 K以上以上)，高亮度，有眩光高亮度，有眩光 寿命短寿命短 无频闪现象无频闪现象 调光性好调光性好 耐频繁开关耐频繁开关普通白炽灯普通白炽灯：原理：是用一种利用电流通过钨丝所产生的高温而发光的热辐射光源。卤钨灯卤钨灯：发光效率和光色比白炽灯好,寿命比白炽灯长,约1500h。白炽灯特点白炽灯特点：8080白炽灯白炽灯8181白炽灯的光谱特性一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源8282卤钨灯特点：将卤族元素，如碘、溴将卤族元素，如碘、溴等充入灯泡内，它能和等充入灯泡内，它能和游离态的钨化合成气态游离态的钨化合成气态的卤化钨，延缓了灯丝的卤化钨，延缓了灯丝的蒸发的蒸发 光效和寿命均高于白炽光效和寿命均高于白炽灯，灯丝温度很高灯，灯丝温度很高光效达到光效达到 20 lm/W20 lm/W以上以上光谱特性同白炽灯光谱特性同白炽灯一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源卤钨灯8383荧光灯特点：光效较高，寿命长，显色性好，表面温度低，60 lm/W以上。所谓节能灯就是紧凑型荧光灯，可达70 lm/W。一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源 荧光灯荧光灯 荧光高压汞荧光高压汞 灯灯 金属卤化物灯金属卤化物灯 低压钠灯低压钠灯 高压钠灯高压钠灯(2)(2)气体放电光源气体放电光源8484荧光灯荧光灯8585荧光灯的光谱分布特性8686 光效高，光效高，50lm/W 50lm/W 寿命长寿命长 显色性差显色性差荧光高压汞灯一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源荧光高压汞灯荧光高压汞灯光谱分布光谱分布8787金属卤化物灯 光效可达光效可达80lm/W80lm/W以上以上 显色性也有很大改进显色性也有很大改进寿命较短寿命较短单灯功率大单灯功率大 一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源金属卤化物灯金属卤化物灯8888低压钠灯与高压钠灯 低压钠灯的主要波低压钠灯的主要波长为长为589nm589nm的黄光，最的黄光，最接近接近555nm555nm，故发光效，故发光效率最高。率最高。一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源高压钠灯8989LED灯半导体发光二极管半导体发光二极管 理论光效理论光效125 lm/W 125 lm/W 理论寿命理论寿命 1010万小时，万小时，实际寿命实际寿命2 25 5万小时万小时目前的问题：目前的问题：l l单灯功率低单灯功率低l l显色性不够好显色性不够好l l光效不够高光效不够高l l价格高价格高一、一、一、一、人工光源人工光源人工光源人工光源LEDLED灯灯9090二、照明方式一般照明一般照明一般照明一般照明分区一般照明分区一般照明分区一般照明分区一般照明局部照明局部照明局部照明局部照明混合照明混合照明混合照明混合照明9191一般照明二、二、二、二、照明方式照明方式照明方式照明方式9292混 合 照 明二、二、二、二、照明方式照明方式照明方式照明方式局部照明9393分区一般照明二、二、二、二、照明方式照明方式照明方式照明方式9494三、照明计算三、照明计算 1照明计算内容：包括亮度、眩光、显色 指数、经济与节能分析等。2方法：计算方法很多，仅介绍利用系数 法：9595 利用系数法 光光源源发发出出的的总总光光通通量量为为，在在灯灯罩罩内内损损失失了了一一部部分分。射射入入室室内内空空间间的的光光通通中中，一一部部分分直直达达工工作作面面（d d），形形成成直直射射光光照照度度；另另一一部部分分射射到到室室内内其其他他表表面面上上，经经过过1 1次次或或多多次次反反射射才才能能射射到到工工作作面面上上（），形形成成反反射射光光照照度度。故光源实际投射到工作面上的有效光通故光源实际投射到工作面上的有效光通u u为：为：u u=+d d 定义灯具的定义灯具的利用系数利用系数C Cu u；C Cu u=u u/N/N三、三、三、三、照明计算照明计算照明计算照明计算9696 已知灯具的利用系数和光源光通量，可计算出房间内工作面的平均照度。E=u/S=NCu/S 将上式变形，可得，=ES/NCu，根据此式可求出为达到某一照度，要求安装灯泡的光通量。若考虑照明设施在实际使用过程中，受污染的情况，致使照度下降，引入维护系数K,=ES/NCuK三、三、三、三、照明计算照明计算照明计算照明计算9797人工照明设计中的灯具利用系数Cu 影响因素l l 灯具类型l l 灯具间隔l l 各内壁面反射率l l 房间的长宽l l 灯具到工作面的距离 实用形式：查手册中的表格三、三、三、三、照明计算照明计算照明计算照明计算第五节 光环境控制技术的应用9999天然采光控制：节能舒适 仅靠门窗天然采光的局限l l 天然采光受建筑设计制约天然采光受建筑设计制约l l 过强的光照导致不舒适过强的光照导致不舒适 控制天然采光的方法l l 百页控制百页控制l l 光电玻璃控制光电玻璃控制l l 反射镜控制反射镜控制l l 光导管与光导纤维光导管与光导纤维l l 天然采光与人工照明联合控制天然采光与人工照明联合控制100100百页控制101101被动反电极被动反电极主动电光层主动电光层电解质层电解质层锂离子锂离子光电玻璃 根据室内照度改变玻璃透光率根据室内照度改变玻璃透光率102102反射镜采光香港汇丰银行香港汇丰银行103103利用反射镜照射内区104104利用反射镜照射内区105105 利用反光镜和吊顶反射英国议会大厦106106光导管光导管系统采光部分导光部分，一般由三段导光管组合而成，内壁为高反射材料，反射率95%，可旋转弯曲重叠来改变导光角度和长度；散光部分，系统底部装有散光部件，可避免眩光现象的发生。107107凸透镜光纤集光系统凸透镜课追踪太阳光线，利用紫外线、可见光与凸透镜课追踪太阳光线，利用紫外线、可见光与近红外线的聚焦点不同而单独采集可见光并进行近红外线的聚焦点不同而单独采集可见光并进行传导传导 108108Day light usageDay light usageLightingLightingOptimum brightnessOptimum brightness(750 lx)(750 lx)自控可自控可自控可自控可调百页调百页调百页调百页可调灯光照度控制可调灯光照度控制可调灯光照度控制可调灯光照度控制百页照明联合控制 东京电力会社东京电力会社109109 能耗比例能耗比例能耗比例能耗比例 时间时间时间时间百页、照明联合控制常规照明控制常规照明控制常规照明控制常规照明控制优化照度管理优化照度管理优化照度管理优化照度管理自然、人工联自然、人工联自然、人工联自然、人工联合照明控制合照明控制合照明控制合照明控制午间照午间照午间照午间照度控制度控制度控制度控制 屋面的日射测试装置（辐射量、高度角）110110思考题思考题1、人工照明与天然采光在舒适性和建筑能耗方面有何差别？2、光通量与发光强度、亮度与照度的关系与区别是什么？3、在照明设计中要达到节能的目的需要考虑哪些因素？4、在天然采光设计中主要考虑的是太阳直射光、散射光还是总辐射光通量？为什么？直射光和散射光有何区别？