建筑物理实验-光学指导书20160403

1、实验一 天然采光测量与指标评定实验Experiment 1： Daylighting measurement and analysis 实验学时： 8 实验类型： 综合前修课程名称：建筑光学适用专业：建筑学、城市规划、结构工程等一、实验目的：在自然光条件下，研究建筑物的采光性能。二、实验内容：通过实验来研究和评判学校建筑空间采光的性能，分析具体建筑空间中天然采光设计效果。三、实验要求1测量仪器的选择天然采光测量用的照度计宜为光电式照度计，读数显示为指针式或数字式均可，要求仪器的精确度达到II级以上。考虑到测量中将遇到测点的光线可能来自不同方向和角度，因此，照度计的接收器应当带有滤光片和余弦修正

2、装置，测量仪器在测量前也必须经过校正。(以上是要求，实验报告中标注你选的设备是什么，什么特性，主要技术参数，使用方法，注意事项)2、合理布置测点（详细说明布点原则，包括平面图和立面图）3、正确使用仪器（描述仪器是如何使用的）四、实验装置教室一间，卷尺一个，照度计二台。(标注测试地点，测试时间)五、实验步骤1实验原理描述室内采光效果的参数是采光系数，它的定义是在室内给定平面上的一点，由直接或间接地来自采光口的天然光而产生的照度与同一时刻室外无遮挡水平面上产生的天空散射光照度之比。其计算公式如下： C=（𝐸𝑛/𝐸𝑤）×100

3、% （1）式中En室内某点的天然光照度，lx； Ew同一时刻室外无遮挡天空扩散光的水平面照度，lx。实测时要准备好两台型号相同的照度计，一台照度计的接收器放在建筑室内的测点处，另一台的接收器放在室外空旷、无直射光之处（必要时可在接收器1米外用遮挡物遮挡直射光，遮挡物的投影面积是接收器的23倍）。分别同时测出室内外的照度值，以后就可以按公式（1）计算出工作面上各测点的采光系数C。2实验步骤（1）布置测点，选取教室一间，然后在典型剖面与工作面（正常取0.75米，专教可取绘图桌面）的交线上布置一组测点。侧面采光的房间选两个典型横剖面，其中一个过侧窗的中心线（横剖面1），另一个通过窗间墙的中心线（横剖

4、面2），其它测点可等间距布置（可在两个典型横剖面中间设置一组测点（横剖面3）。单侧采光距内墙1米处开始设1测点，然后向侧窗方向1米间隔顺次设置若干测点位置。(实际描述是如何布点的，绘制布点图，写清点的标号，包括平面图和立面图，测点距离地面的高度，测试时应该注意的问题)（2）将室外照度计放在选定的室外测试地面上，室内照度计依次放在室内各测点上，注意，测量时必须关闭所有室内照明灯具。(描述天气状况，测试时间，室外测点选择注意事项，详细说明室外取点位置，有图片)（3）室内外照度计同时读数（可约定时间或手机联系），为了避免读数时可能出现的误差，每个测点要读取三次读数。可在测量时由测量人员用手遮挡接收器

5、（光电池）三次，然后分别读数三次，并将每次读数均计入测量记录表。（4）将每个测点的测量数据填入测量记录附表1（自制表格，后附参考表）。六、实验数据及处理（1）整理记录并按公式（1）算出各测点的采光系数值，然后绘出建筑各典型剖面的采光系数曲线图。（2）采光系数曲线图是在建筑物的典型剖面图（横剖面或纵剖面）上表示的工作面各测点的采光系数变化曲线。以剖面图上的工作面高度线作为图形的横坐标轴，并在它的上面标出测点的相应位置，以测点的纵坐标大小表示该点采光系数值，纵坐标的标尺应取0.5%、1%、2%、3%、5%、等作为标尺的刻度。各点的采光系数值标出后，将纵坐标的顶点连接成光滑的曲线，即为采光曲线图，它

6、形象地反映了沿典型剖面上各测点采光系数的变化趋势。（3）计算室内的平均采光系数Cav，平均采光系数计算公式如下： Eav=EiMN （2）式中Cav平均采光系数，%； Ci在第i个测点上的采光系数，%； M纵向测点数； N横向测点数。（4）对照建筑采光设计标准GB/T 500332013分析教室的效果与是否达标，以及改进意见。七、实验报告要求：根据记录及采光曲线分析侧窗采光的特点及有效采光进深，并根据计算的室内平均采光系数Cav，对照建筑采光设计标准GB/T 500332013分析教室的效果与是否达标，以及改进意见。八、思考题在接收器外用遮挡物遮挡直射光时，遮挡物的最佳距离和遮挡物面

7、积的关系如何？ 附表1 天然采光实验数据表（参考表）实验条件测量点12i位置组别123123123横剖面11室内照度lx室外照度lxC（%）2室内照度lx室外照度lxC（%）i室内照度lx室外照度lxC（%）横剖面21室内照度lx室外照度lxC（%）2室内照度lx室外照度lxC（%）i室内照度lx室外照度lxC（%）横剖面31室内照度lx室外照度lxC（%）2室内照度lx室外照度lxC（%） 测定日期： 年 月 日 测定人：实验二 室内照明测量与指标评定Experiment 2：Interior Lighting measurement and analysis实验学时：8 实验类型： 综合前

8、修课程名称：建筑光学适用专业：建筑学、城市规划、结构工程等一、实验目的通过对室内工作面上各点照度的测量，检验已建成房屋人工照明的效果及指标评定。二、实验内容对于一些有较高照明要求的建筑物，如教室、阅览室、展览室、体育馆、工厂的生产车间和中心控制室、试验室等，为了检验这些已建成房屋的照明效果，建立照明设施的维护保养制度，有必要对建筑物的照明情况进行现场调查和实测。由于各种建筑物的使用功能要求不同，实测的内容也有差别。室内照明测量的内容一般包括：室内工作面上各点照度的测量；室内各表面的反射系数测量以及室内各表面和设备的亮度测量。就照度测量来说，对于有确定工作位置的房间（如阅览室等），要求测定实际工

9、作面的照度；没有固定工作地点的房间，要求测定假想工作面（距地面以上0.75米处）的平均照度；还有一些视觉工作对象是垂直工作面，如图书馆的书库、商店的货架、中心控制室的仪表盘等等，要求测定垂直面上的照度。因此，要根据被测对象的不同情况，选择适合测量的内容和要求。(以上是总的照明要求，实验报告中只说明本次实验的具体内容)三、实验要求1测量仪器的选择室内照明测量用的照度计宜为光电式照度计，读数显示为指针式或数字式均可，要求仪器的精确度达到II级以上。考虑到测量中将遇到各种类型的具有不同光谱特性的光源，以及测点的光线可能来自不同方向和角度的多处光源，因此，照度计的接收器应当带有滤光片和余弦修正装置，测

10、量仪器在测量前也必须经过校正。(以上是要求，实验报告中标注你选的设备是什么，什么特性，主要技术参数，使用方法，注意事项)2、合理布置测点（详细说明布点原则，包括平面图和立面图）3、正确使用仪器（描述仪器是如何使用的）四、实验装置照度计、室内光源、灯具等。（详细描述室内光源种类，灯具布置图，要求绘图表示）五、实验步骤1布置测点国家标准GB5700-82室内照明测量方法规定：对于一般工作照明，测定工作面上的平均照明度要采用方格网的布点方法，即将测量区域划分成大小相等的方格（或接近方格），测量每个方格中心的照度Ei，然后把所有的方格测点的照度值累加起来，求出它的算术平均值，即为测量区域的平均照度值E

11、av：式中：测量区域的平均照度，LX 每个测量网格中心的照度，LX 测量网格数，即测点数。测量网格大小的划分应视待测房间面积的大小而定，面积较大的房间或工作区可取24米的正方形网格；对于小面积的房间可取1米见方的正方形网格；遇到走廊、通道、楼梯等长方形的工作区域，则在它们的长度方向的中心线上按12米间隔布置测点。局部照明时的测点布置，可在需要照明的地方设置测点进行测量。当测量场所狭窄时，选择其中有代表性的一点；当测量场所广阔时可按上述一般工作照明的布点方法进行测量布点。测量结果的平均照度值的精确程度显然跟测点数目的多少有关，测点数目越多，要求方格网的尺寸越小，得到的平均照度值会精确些，但花费的

12、时间和精力也要更多。如果由测量获得的平均照度的误差控制在±10%的范围以内，则允许减少测点数目以减轻测量工作量。但允许的最少测点数要根据室形指数来确定。室形指数是反映房间比例关系与光源光通量利用程度的一个量：图1 室内空间的划分对于矩形房间，令：L=房间长度；W=房间宽度；H r c=工作面以上至灯具出光口的高度。则室形指数为：由室形指数控制的室内照明最小测点数可参见表1 (室内空间的划分参见图1) 表1 最小测点数与室形指数关系 室形指数 KR测点数<141292316425(详细描述布点情况，绘图标注)2室内照明测量方法 测量开始前要把测量范围内的照明用灯全部打开，白炽灯需

13、点燃5分钟，荧光灯需点燃15分钟，高强气体放电灯（高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等）需点燃30分钟以上，待各种光源的光输出达到稳定状态后再进行测量。对于新安装灯泡都应经过一段时间的使用（气体放电光源要使用100小时以上，白炽灯要使用20小时以上），才能作为测量用的光源。测量时还要排除其他无关光源的干扰。 用照度计测量应注意电表头上量程档的选择，一般要先从大量程档开始，根据电表上照度的指示值逐步从大到小找到需用的档次，原则上不允许在该档最大量程的1/10范围内测定，以保证表头指示的读数在准确计量的量程范围之内。 为了提高测量的准确性，每一个测点要读取三次读数。为此，要用手遮挡接收器数次来获得多

14、次读数，每次读数时要等待电表的指示值稳定后再进行读数。 测量进行中应保持电源电压的稳定，并使之在灯泡的额定电压下进行测量。如达不到这一要求，应在测量照度的同时测量电源电压，当与额定电压不符时，则应比照电压的偏差对光通量予以修正。(具体描述实验的操作过程，注意事项)3室内表面反射系数室内的反射表面包括墙壁、天棚、地面和大面积的室内家具表面等等，它们对室内工作面的照度有一定程度的影响，为了便于分析室内的照明效果，有必要在照度测量的同时对室内各反射面的反光系数进行实测。室内表面反射系数的测量方法可分为直接法和间接法：直接法是指用样板盘的比较测定法，间接法是通过测量被测表面的照度，从而推算出均匀扩散反

15、射表面的反射系数。用间接法测定表面的反射系数要选择不受直接光照射的表面位置，首先将照度计的接收器紧贴被测表面的某一位置，使感光面朝外，测出自室内灯具射出的光通量所产生的照度，然后将接收器的感光面对准同一被测表面原来的位置，从墙面开始逐渐向外平移，照度计的读数由小变大而后趋于稳定。如果把照度计的读数再往外移，读数反而下降，则应在读数趋于稳定时读取反射照度，这时接收器距墙面的距离约为200400mm，测量时的示意图如图2所示。反射照度和入射照度测出后，可按下式计算所测表面的反射系数：图2 反射系数测量图1被测表面 2接收器 3照度计测量表面应选择亮度比较均匀而有代表性的部分，在每一种待测表面上要选

16、取35个测点进行测定，然后求出它的算术平均值作为该表面的反射系数值。（表格自绘）六、实验数据及处理测量过程中应将实测地点的环境条件、灯具型号规格、灯具布置、灯具清洁程度以及测量结果详细记入测量记录，记录格式分别见附表1、附表2、附表3。测量结果的计算和整理工作包括平均照度Eav的计算、照度最高值max，照度最低值min的大小和位置的分析，照度均匀度UE = Emin/Eav的评价，以及亮度L=E/，它们的计算和分析方法均可参见本课教材。七、实验报告要求1画出被测房间测点布置、灯具布置的平、剖面图。2根据测量数据，评价室内照明质量水平。八、思考题评价室内照明设计优劣的标准是什么？附表1 照明测量

17、基本情况记录表 场所名称视觉工作内容灯具挂高（距工作面）光源种类灯泡（管）功率（W）一般照明：局部照明：灯具污染情况房间尺寸（长×宽×高）灯泡（管）数（个）一般照明：局部照明：灯具擦洗情况次/年照明方式总功率（W）遮挡情况灯具类型每平方米功率（W/m²）房间污染情况灯具台数灯具点燃情况灯具和测点的平面、剖面布置图（注明尺寸）附表2 室内照明实验数据表（参考表）横向测点12i纵向测点123平均123平均123平均123456i 测定日期： 年 月 日 测定人：附表3 各表面亮度测量计算表表面名称材料颜色反射系数（%）亮度（cd/m²）墙面顶棚地面墙裙工作面

18、家具作业对象表面主观评价效果测定日期： 年 月 日 测定人：实验三 景观照明灯具安装位置与效果评价实验Experiment 3：Luminaires setting and effect for Landscape Lighting 实验学时： 8 实验类型： 体验式前修课程名称：建筑光学适用专业：建筑学、城市规划、结构工程等一、实验目的：在灯具的不同安装位置条件下，研究建筑物景观照明效果的变化。二、实验内容：通过实验来研究和感知灯具的不同安装位置对景观照明效果的影响，分析具体建筑立面等载体景观照明的设计效果。三、实验要求1测量仪器的选择景观照明测量用的照度计宜为光电式照度计，读数显示为指针式

19、或数字式均可，要求仪器的精确度达到II级以上。考虑到测量中将遇到测点的光线可能来自不同方向和角度，因此，照度计的接收器应当带有滤光片和余弦修正装置，测量仪器在测量前也必须经过校正。2、合理布置测点（详细绘制图片）3、正确使用仪器四、实验装置照明载体一处，灯具一台，卷尺一个，半圆仪（用于测量角度）一个，数码相机一台。五、实验步骤1实验原理由于灯具的配光特性，决定了灯光的出射形态和分布范围，好的景观照明效果是对灯具特性的巧妙运用。因此景观照明效果与灯具类型与安装位置有密切的关系。2实验步骤（1）照明载体选择，根据给定的照明灯具，观察其出光特点，选取一处或一个照明载体，可以是一面实墙、窗间墙、墙转角、一棵树等等。（2）实验组成员根据各自预想的照明效果和安装位置，安置灯具照射载体，并用数码相机记录，注意，为防止夜间拍摄相片照虚，拍摄时至少拍摄三张。成员组各成员依上述方法依次完