北方工业大学 建筑光环境

1、建筑光环境是建筑环境中的一个非常重要建筑光环境是建筑环境中的一个非常重要的组成部分。的组成部分。在生产、工作、学习场所，良好的光环境在生产、工作、学习场所，良好的光环境可以振奋人的精神，提高工作效率和产品可以振奋人的精神，提高工作效率和产品质量，保障人身安全和视力健康。质量，保障人身安全和视力健康。 在娱乐休息、公共活动场所，光环境的首要作用，在于在娱乐休息、公共活动场所，光环境的首要作用，在于创造舒适优雅、活泼生动，或庄重严肃的环境气氛，对创造舒适优雅、活泼生动，或庄重严肃的环境气氛，对人的情绪状态、心理感受产生积极的影响。人的情绪状态、心理感受产生积极的影响。 好的建筑光环境应尽可能利用天

2、然光源，仔细考虑窗的好的建筑光环境应尽可能利用天然光源，仔细考虑窗的面积及方位，并可设置反射阳光板或光导管等天然光导面积及方位，并可设置反射阳光板或光导管等天然光导入设备；入设备； 建筑内装修可采用浅色调，增加二次反射光线，通过这建筑内装修可采用浅色调，增加二次反射光线，通过这些手段保证获得足够的室内光线，并达到一定的均匀度，些手段保证获得足够的室内光线，并达到一定的均匀度，由此减少白天的人工照明。由此减少白天的人工照明。 室内照度不可太小但也不能太大，在保证良好的建筑光室内照度不可太小但也不能太大，在保证良好的建筑光环境同时，降低室内照明能耗。环境同时，降低室内照明能耗。 4.1 室内光环境

3、基本知识室内光环境基本知识 4.2 建筑光环境控制要求建筑光环境控制要求 4.3 天然采光天然采光 4.4 人工照明人工照明l l光是以电磁波形式传播，并能被人眼所感到的那一部光是以电磁波形式传播，并能被人眼所感到的那一部分辐射能，波长范围为分辐射能，波长范围为380380760nm 760nm ，不同波长的光在，不同波长的光在视觉上形成不同的颜色视觉上形成不同的颜色; ; 红色红色:0.78:0.780.63m; 0.63m; 橙色橙色: 0.63: 0.630.59m; 0.59m; 黄色黄色:0.59:0.590.56m; 0.56m; 绿色绿色: 0.56: 0.560.49m; 0.

4、49m; 蓝色蓝色:0.49:0.490.45m; 0.45m; 紫色紫色: 0.45: 0.450.38m0.38m 天空为什么是蓝色的？天空为什么是蓝色的？4.1 室内光环境基本知识室内光环境基本知识光环境的设计和评价离不开定量的分析和说明，需光环境的设计和评价离不开定量的分析和说明，需要借助一些物理光度量来描述光源与光环境的特征。要借助一些物理光度量来描述光源与光环境的特征。常用的光度量有：常用的光度量有： ddII2rdSd EdAdEAE（均匀照射）（均匀照射）11 发光强度与照度的关系发光强度与照度的关系 如果点光源发光强度为如果点光源发光强度为I，光源与被照面的距离为，光源与被照

5、面的距离为r，被，被照面法线与光线的夹角为照面法线与光线的夹角为 则被照面的照度则被照面的照度cos2rIE 表明：某表面的照度与光源在这方向的发表明：某表面的照度与光源在这方向的发光强度光强度 成正比，与入射角的成正比，与入射角的 余弦成正比，余弦成正比，与距光源的距离与距光源的距离 的平方成反比。的平方成反比。 垂直入射时，垂直入射时，r2rIE 某一点光源发光强度为某一点光源发光强度为1800cd，距地面，距地面3m，离天花板，离天花板1m，天花板的反射系数为，天花板的反射系数为0.5，计算地面被光源直射和反，计算地面被光源直射和反射的照度射的照度已知：已知：I=1800cd d=3m

6、E=?光源直射到达地面的照度光源直射到达地面的照度 = 200 lxr=1+1+3=5m 经天花板反射后到达地面的照度经天花板反射后到达地面的照度lx 20031800cosrIE22lx 365 . 051800ereflectancrIE221m3m反射系数 0.5亮度对比度：亮度对比度：视野中目标和背景的亮度差与视野中目标和背景的亮度差与背景亮度之比。背景亮度之比。bbbLLLLLC016 l l坎德拉是我国法定单位制与国际坎德拉是我国法定单位制与国际SI制的基本单位制的基本单位之一，其它光度量单位都是由坎德拉导出的，之一，其它光度量单位都是由坎德拉导出的，1979年第年第10届国际计量

7、大会通过坎德拉定义如下：届国际计量大会通过坎德拉定义如下：“一个光源发出频率为一个光源发出频率为540X1012Hz的单色辐射，的单色辐射，若在一定方向上的辐射强度为若在一定方向上的辐射强度为1/683 W/sr，则光源，则光源在该方向上的发光强度为在该方向上的发光强度为1cd” l在国际单位制和我国规定的计量单位中，光通量在国际单位制和我国规定的计量单位中，光通量是一个导出单位。是一个导出单位。1lm是发光强度为是发光强度为1cd的均匀点的均匀点光源在光源在1球面度立体角内发生的光通量。球面度立体角内发生的光通量。在光的传播过程中，遇到介质时，会产生反射、吸收、透射现象在光的传播过程中，遇到

8、介质时，会产生反射、吸收、透射现象光通量：光通量： 分别叫反射通量、吸收通量、投射通量。分别叫反射通量、吸收通量、投射通量。由能量守恒：由能量守恒： 分别叫反光系数、吸收系数、透光系数分别叫反光系数、吸收系数、透光系数可见可见 材料可分为两类：材料可分为两类：一类属于一类属于，即光线经过反射和透射后分布的立体角没有改变，即光线经过反射和透射后分布的立体角没有改变，如镜子和透明玻璃；如镜子和透明玻璃；另一类为另一类为，这类材料使入射光不同程度地分散在更大的立体，这类材料使入射光不同程度地分散在更大的立体角范围内。角范围内。20 21 4.2 建筑光环境控制要求建筑光环境控制要求1 适当的照度水平

9、，照度分布应该满足一定的均匀性适当的照度水平，照度分布应该满足一定的均匀性 适当的照度水平是当在某具体工作条件下，大多数人都适当的照度水平是当在某具体工作条件下，大多数人都能感觉比较满意而且保证工作效率和精度均较高的照度能感觉比较满意而且保证工作效率和精度均较高的照度值。不同工作性质的场所对参考平面的照度标准值要求值。不同工作性质的场所对参考平面的照度标准值要求不同，如学校建筑照明标准值应符合下表不同，如学校建筑照明标准值应符合下表 房间或场所房间或场所参考平面及其高度参考平面及其高度照度标准照度标准值（值（lx）UGRRa教室教室课桌面课桌面3001980实验室实验室实验桌面实验桌面3001

10、980美术教室美术教室桌面桌面5001990多媒体教室多媒体教室0.75m水平面水平面3001980教室黑板教室黑板黑板面黑板面500-80 其他功能建筑的照度标准值可看参看建筑照明设计标其他功能建筑的照度标准值可看参看建筑照明设计标准。准。 照度分布应该满足一定的均匀性。照度分布应该满足一定的均匀性。 照度均匀度指规定表面上的最小照度与平均照度之比。照度均匀度指规定表面上的最小照度与平均照度之比。 我国建筑照明设计标准规定：我国建筑照明设计标准规定： 公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域的一般照明公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域的一般照明照度均匀度，不应小于照度均匀度，不应小于0.7，

11、而作业面邻近周围的照明均匀度不应小于而作业面邻近周围的照明均匀度不应小于0.5。 房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于区域一般照明照度值的照度值不宜低于区域一般照明照度值的1/3。2 舒适的亮度比舒适的亮度比 人的视野很广，在工作房间里，除工作对象外，作业面、人的视野很广，在工作房间里，除工作对象外，作业面、顶棚、墙、窗和灯具等都回进入视野，它们的亮度水平顶棚、墙、窗和灯具等都回进入视野，它们的亮度水平构成了周围视野的适应亮度。如果它们与中心视野亮度构成了周围视野的适应亮度。如果它们与中心视野亮度相差过大，就会加重眼睛瞬时适

12、应的负担，或产生眩光，相差过大，就会加重眼睛瞬时适应的负担，或产生眩光，降低视觉功效。此外，房间主要表面的平均亮度，形成降低视觉功效。此外，房间主要表面的平均亮度，形成房间明亮程度的总印象；亮度分布使人产生对室内空间房间明亮程度的总印象；亮度分布使人产生对室内空间的形象感受。所以，室内主要表面还必须有合理的亮度的形象感受。所以，室内主要表面还必须有合理的亮度分布。分布。 在工作房间，作业邻近环境的亮度应当尽可能低于作业在工作房间，作业邻近环境的亮度应当尽可能低于作业本身亮度，但最好不低于作业亮度的本身亮度，但最好不低于作业亮度的1/3。而周围视野。而周围视野（包括顶棚、墙、窗户等）的平均亮度，

13、应尽可能不低（包括顶棚、墙、窗户等）的平均亮度，应尽可能不低于作业亮度的于作业亮度的1/10。灯和白天窗户的亮度，则应控制在。灯和白天窗户的亮度，则应控制在作业亮度的作业亮度的40倍以内。墙壁的照度达到作业照度的倍以内。墙壁的照度达到作业照度的1/2为宜。为了减弱灯具同周围顶棚之间的对比，特别是采为宜。为了减弱灯具同周围顶棚之间的对比，特别是采用嵌入式暗装灯具时，顶棚表面的反射比至少要在用嵌入式暗装灯具时，顶棚表面的反射比至少要在0.6以上，以增加反射光。顶棚照度不宜低于作业照度的以上，以增加反射光。顶棚照度不宜低于作业照度的1/10，以免顶棚显得太暗。，以免顶棚显得太暗。3 适宜的色温与显色

14、性适宜的色温与显色性 光源的颜色质量常用光源的色表和显色性来表征。光源的颜色质量常用光源的色表和显色性来表征。 色表是灯光本身的表观颜色色表是灯光本身的表观颜色 显色性是指灯光对其照射的物体的影响作用。显色性是指灯光对其照射的物体的影响作用。 光源的色表常用色温定量表示：光源的色表常用色温定量表示： 当某一种光源（热辐射光源）的色品与某一温度下的完当某一种光源（热辐射光源）的色品与某一温度下的完全辐射体（黑体）的色品完全相同时，完全辐射体（黑全辐射体（黑体）的色品完全相同时，完全辐射体（黑体）的温度就称为该光源的体）的温度就称为该光源的。符号。符号Tc，单位为开，单位为开（K）。）。 当某一种

15、光源（气体放电光源）的色品与某一温度下的当某一种光源（气体放电光源）的色品与某一温度下的完全辐射体（黑体）的色品最接近时，完全辐射体（黑完全辐射体（黑体）的色品最接近时，完全辐射体（黑体）的温度称为该光源的体）的温度称为该光源的。符号为。符号为Tcp，单位，单位为开（为开（K）。）。色表分组 色表特征相关色温（K） 适用场所举例暖5300热加工车间、高照度场所 物体在待测光源下的颜色同它在参照光源下的颜色相物体在待测光源下的颜色同它在参照光源下的颜色相比的符合程度，定义为待测光源的显色性，比的符合程度，定义为待测光源的显色性，通常以日通常以日光作为评定人工照明光源显色性的参照光源。光作为评定人

16、工照明光源显色性的参照光源。CIE及我国制定的光源显色性评及我国制定的光源显色性评价方法，都规定相关色温低于价方法，都规定相关色温低于5000K的待测光源以相当于早晨的待测光源以相当于早晨或傍晚时日光的完全辐射体作为或傍晚时日光的完全辐射体作为参照光源；色温高于参照光源；色温高于5000K的待的待测光源以相当于中午日光的组合测光源以相当于中午日光的组合昼光作为参照光源。昼光作为参照光源。 从室内环境功能角度出发，光源的显色性具有重要作用。从室内环境功能角度出发，光源的显色性具有重要作用。印染车间、彩色制版印刷、美术品陈列等要求精确辩色印染车间、彩色制版印刷、美术品陈列等要求精确辩色的场所要求良

17、好的显色性；顾客在商店选择商品、医生的场所要求良好的显色性；顾客在商店选择商品、医生察看病人的气色，也都需要真实地显色。察看病人的气色，也都需要真实地显色。 此外，研究表明，在办公室内用显色性好的灯，达到与此外，研究表明，在办公室内用显色性好的灯，达到与显色性差的灯同样满意的照明效果，照度可以减低显色性差的灯同样满意的照明效果，照度可以减低25%，节能效果显著。节能效果显著。 CIE取一般显色指数作为指标来评价灯的显色性。取一般显色指数作为指标来评价灯的显色性。 显色指数是指在具有合理允差的色适应状态下，被测光显色指数是指在具有合理允差的色适应状态下，被测光源照明物体的心理物理色与参比光源照明

18、同一色样的心源照明物体的心理物理色与参比光源照明同一色样的心理物理色符合程度，符号为理物理色符合程度，符号为R。八个一组试样的。八个一组试样的CIE1974特殊显色指数的平均值，称为显色指数，符号特殊显色指数的平均值，称为显色指数，符号Ra。 显色指数的最大值为显色指数的最大值为100，一般认为在，一般认为在10080范围内，范围内，显色性优良；显色性优良；Ra=7950显色性一般；显色性一般；Ra50显色性较显色性较差。差。4 眩光限制眩光限制避免将灯具安装在干扰区内避免将灯具安装在干扰区内采用低光泽度的表面装饰材料采用低光泽度的表面装饰材料限制灯具亮度限制灯具亮度照亮顶棚和墙表面，但避免出

19、现光斑。照亮顶棚和墙表面，但避免出现光斑。建筑光环境控制除以上要素外，还应考虑：建筑光环境控制除以上要素外，还应考虑： 选用的照明光源、照明灯具应符合国家现行相关标准的选用的照明光源、照明灯具应符合国家现行相关标准的有关规定，有关规定， 充分利用自然光，保证必要的自然光，房间的采光系数充分利用自然光，保证必要的自然光，房间的采光系数或采光窗地面积比应符合或采光窗地面积比应符合建筑采光设计标准建筑采光设计标准GB/T 50033的规定。有条件时，宜随室外天然光的变化自动的规定。有条件时，宜随室外天然光的变化自动调节人工照明照度，利用各种导光和反光装置将天然光调节人工照明照度，利用各种导光和反光装

20、置将天然光引入室内进行照明，有条件时，宜利用太阳能作为照明引入室内进行照明，有条件时，宜利用太阳能作为照明能源能源 研究表明建筑内没有窗户，对人产生的心理影响是不同研究表明建筑内没有窗户，对人产生的心理影响是不同的，良好的光环境需要必要的自然光。的，良好的光环境需要必要的自然光。 各类建筑的照明功率密度值不宜大于规范规定。各类建筑的照明功率密度值不宜大于规范规定。如学校建筑照明功率密度值不应大于下表如学校建筑照明功率密度值不应大于下表房间或场所房间或场所照明功率密度（照明功率密度（W/m2）对应照度值对应照度值现行值现行值目标值目标值教室、阅览室教室、阅览室119300实验室实验室119300

21、美术教室美术教室1815500多媒体教室多媒体教室1193004.3 天然采光天然采光一、天然光源的特点一、天然光源的特点二、二、 天然光环境的评价方法天然光环境的评价方法采光系数采光系数三、我国的光气候特点与光气候分区三、我国的光气候特点与光气候分区四、四、 不同采光口形式不同采光口形式二、二、 天然光环境的评价方法天然光环境的评价方法 天然光强度高，变化快，不好控制，这些特点使天然天然光强度高，变化快，不好控制，这些特点使天然光环境的质量评价方法和评价标准有许多不同于人工光环境的质量评价方法和评价标准有许多不同于人工照明的地方。最常用的评价指标就是照明的地方。最常用的评价指标就是定义：室内某一点的天然照度定义：室内某一点的天然照度En与同一时间的室外照度与同一时间的室外照度EW的比值的比值面积相同的侧窗不同布置对室内照度分布的影响面积相同的侧窗不同布置对室内照度分布的影响三、我国的光气候特点与光气候分区三、我国的光气候特点与光气候分区40 四、四、 不同采光口形式不同采光口形式 53 4.4 人工照明人工照明一、人工光源一、人工光源1 电光源性能指标电光源性能指标57