建筑光学课件

建筑光学

ARCHITECTURALOPTICALShandongJianzhuUniversitySchoolofArchitectureandUrbanPlanning研究范围1

绪论研究范围建筑光学是研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，创造良好的光环境，满足人们工作、生活、审美和保护视力等要求的应用学科，是建筑物理的组成部分。研究内容章节结构2研究范围1

绪论研究内容研究内容章节结构3研究范围1

绪论研究内容天然采光简称采光。在研究光气候的基础上，制订建筑物的采光标准，确定采光方式，进行采光计算。包括:眩光特性和限制眩光的方法；采光和照明的结合；建筑物室内获得稳定光照条件及天然光的利用方法和装置；建筑物外部和建筑群的阳光造型技术等。天然光的光谱是连续的，人们长期在天然光条件下工作和生活，喜爱天然光照明，而且天然光是一种丰富的光能资源；因此，研究建筑物的天然采光，在技术上、卫生上和经济上都有重要意义。研究内容章节结构5第2.1章.建筑光学基本知识学习重点人眼的光学结构和视觉特征基本光度单位及相互关系材料的光学性质视度及其影响因素基本概念视场、光谱光视效率、照度、亮度、定向反射（透射）、扩散反射（透射）、视度、眩光两个定律平方反比定律、立体角投影定律6研究范围1

绪论研究内容人工照明照明用的人工光源和控光器具(见照明光源、照明灯具)；各类建筑的照明标准；照明设计和计算方法（见照明标准、照明方式、照明计算）；照明眩光特性和限制眩光的方法；照明均匀度和室内表面亮度分布比例的确定（见照明质量）；在各种照明条件下人的视功能特性；照明效果的评价方法和指标；颜色在照明中的应用；照明效果的测试技术（见建筑光学测量）；照明的节能措施以及从建筑艺术等因素综合研究室内外光环境等。研究内容章节结构71

绪论章节结构8研究范围研究内容章节结构眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉光的作用人眼的视觉特点10影响工作效率，心理舒适，身体健康室内光环境眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉光的作用人眼的视觉特点12建构空间，渲染气氛眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉光的作用人眼的视觉特点14节能，保护环境照明用电量示意图眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉可见光的范围人眼的视觉特点15能引起人视觉感觉的电磁波，一般波长范围在380～780nm。波长大于780nm的红外线、无线电波等，以及小于380nm的紫外线、Ⅹ射线等，人眼均是感觉不到的。眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉眼睛的构造人眼的视觉特点16瞳孔——起照相机中的光圈作用——能控制进光量。水晶体——起照相机的透镜作用，但它具有自动聚焦功能。视网膜——类似于照相机中的胶卷——能对光线产生反应。人的右眼剖面图眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉眼睛的构造人眼的视觉特点17角膜内是前室，含有水状液，对可见光是透明的，能吸收一部分紫外光。前室后面是虹膜。虹膜中间有一直径可在2～8mm间变化的小孔，称为瞳孔，相当于照相机的光圈，调节进入眼睛的光通量。瞳孔后面是水晶体，它是扁球形弹性透明体，能起透镜作用。人的右眼剖面图眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉眼睛的构造人眼的视觉特点18水晶体曲率由两旁的睫状肌调节，从而改变它的焦距，使远近不同的景物都在视网膜上清晰成象。水晶体的后面是后室，它充满了透明的胶质，起着保护眼睛的滤光作用。后壁则为视网膜，它由无数的光敏细胞组成。人的右眼剖面图眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉眼睛的构造人眼的视觉特点20锥状细胞主要分布在视网膜的中央部位，称为“黄斑”的区域,“中央窝”锥状细胞的密度达到最大。在明环境中起作用.对色觉和视觉敏锐度起决定作用，人眼据此判别物体的颜色和细部特征。对环境的明暗变化反应迅速杆状细胞分布区域与锥状细胞相反；在暗环境中起决定作用；只有明暗感觉，没有色感觉和细部感觉；对环境的明暗变化反应缓慢。眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉人眼的视觉特点人眼的视觉特点21视觉就是由进入人眼的辐射所产生的光感觉而获得的对外界的认识。人眼的视觉特点视野范围（视场）明、暗视觉光谱光视效率眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉明、暗视觉人眼的视觉特点23明视觉：在明亮的环境中，主要由视网膜的锥体细胞起作用的视觉（高于几个cd/m2的亮度时的视觉）。暗视觉：在暗环境中，主要由视网膜的杆体细胞起作用的视觉（低于百分之几cd/m2的亮度时的视觉）。中间视觉：视网膜的锥体感光细胞和杆体感光细胞同时起作用，而且它们随着正常人眼的适应水平变化而发挥的作用大小不同（介于明视觉和暗视觉之间的视觉）。眼睛的构造2.1.1

眼睛与视觉光谱光视效率人眼的视觉特点24人眼观看同样功率的辐射，在不同波长时感觉到的明亮程度不一样。人眼的这种特性常用光谱光视效率曲线来表示。某单色光与人眼最敏感的光产生相同视觉感觉时，两者的辐射通量之比。在明视觉条件下：在国际上，把人眼对555nm感觉量定为1。通过实验确定其他波长在视感觉相同时需要辐射通量多大才与555nm相同。视亮度匹配实验原理光通量2.1.2

基本光度单位及应用2.1.2基本光度单位及应用26发光强度照度发光强度和照度的关系亮度照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用辐射通量27发光强度照度发光强度和照度的关系亮度光源以电磁辐射的形式向四面八方辐射能量。在单位时间内辐射的能量称为其辐射通量，用P来表示。一个光源可能含有多种辐射波长的辐射功率，如果某一波长，辐射出的功率为P，则该光源在波长的辐射通量记作P。该光源的辐射通量为各个波长的单色辐射通量的总和。光通量2.1.2

基本光度单位及应用光通量(LuminousFlux)28发光强度照度发光强度和照度的关系亮度表示光源单位时间内向周围空间辐射出去的并使人眼产生光感的能量，用符号Φ表示，单位为Lm(流明）。人眼对不同波长光线的感觉Km——最大光谱光视效能，在明视觉时为683lm／W；e,λ——波长为λ的辐射通量,瓦（W）。照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用发光强度(LuminousIntensity,I)30发光强度照度发光强度和照度的关系亮度相同光通量的光源在空间的分布可能相差很大灯罩影响光分布照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用立体角31发光强度照度发光强度和照度的关系亮度一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。球面度（steradian，符号∶sr）是立体角的国际单位。其英文字是希腊语「立体」（stereos）和弧度（radian）的混合。照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用发光强度(LuminousIntensity,I)32发光强度照度发光强度和照度的关系亮度光源在空间某一方向上的光通量的空间密度，称为光源在这一方向上的发光强度，以符号I表示，单位为cd（坎德拉）。单位立体角内的光通量,光源在给定方向上的发光强度是该光源在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dФ除以该立体角之商，光通量分布均匀时：照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度(illuminance,E)33发光强度照度发光强度和照度的关系亮度单位被照面积上接受到的光通量的大小台灯下的书位置不同，明暗不同照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度(illuminance,E)34发光强度照度发光强度和照度的关系亮度照度的常用单位为勒克斯，照度的英制单位为英尺烛光（fc），由于1平方米＝10.76平方英尺，所以1fc=l0.76lx。照度单位被照表面照度（lx）被照表面照度（lx）朔日星夜地面0.002晴天采光良好的室内100~500望日星夜地面0.2晴天室外散射光下地面1000~10000读书所需最低照度30夏日中午太阳直射地面100000100W白炽灯1m100照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度(illuminance,E)35发光强度照度发光强度和照度的关系亮度照度的测量。照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度与发光强度的关系36发光强度照度发光强度和照度的关系亮度发光强度光通量空间密度

照度光通量被照面密度余弦定律照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度与发光强度的关系37发光强度照度发光强度和照度的关系亮度当光垂直入射时，即i=0°时，某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度Iα成正比，还与光源的距离R的平方成反比。这就是计算点光源产生照度的基本公式，称为距离平方反比定律：照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度与发光强度的关系38发光强度照度发光强度和照度的关系亮度如右图所示，在桌子上方2m处挂一40W白炽灯，求灯下桌面上点1处照度E1，及点2处照度E2值（设辐射角α在0°～45°内该白炽灯的发光强度均为30cd）。因为I0～45=30cd，所以照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用亮度(luminance,L)39发光强度照度发光强度和照度的关系亮度发光体在视线方向单位投影面积的发光强度，称为该放光体表面的亮度，用符号L表示，单位为cd/m2。照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用亮度(luminance,L)40发光强度照度发光强度和照度的关系亮度由于物体表面亮度在各个方向不一定相同，因此常在亮度符号的右下角注明角度，它表示与表面法线成α角方向上的亮度。亮度的常用单位为坎德拉每平方米（cd／m2），它等于1平方米表面上，沿法线方向（α＝0º）发出1坎德拉的发光强度，即有时用另一较大单位熙提（符号为sb），它表示1cm2面积上发出1cd时的亮度单位。很明显

1sb(熙提）=104cd／m2；

1asb(阿熙提）=1/cd／m2；照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用亮度(luminance,L)41发光强度照度发光强度和照度的关系亮度常见的一些物体亮度值如下：发光物体表面亮度(sb)白炽灯灯丝300~500荧光灯灯管表面0.8~0.9太阳20x104无云蓝天0.2~2.0照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用亮度(luminance,L)42发光强度照度发光强度和照度的关系亮度物理亮度与表观亮度三角形1和三角形2物理亮度是相同的，但看上去三角形1比2亮。同一只路灯，晚上开着的灯比白天亮；但是在一般情况下，路灯本身的亮度不变，即物理亮度(亮度)——反映了物体本身的表面物理特性——亮度不变；但观看时与环境明暗有关的亮度——表观亮度却改变了。照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用亮度(luminance,L)43发光强度照度发光强度和照度的关系亮度有一个乳白色玻璃球形光源，直径为6cm,其轴向光强为55cd,求轴向亮度。解：L0=Iα/（Acosα）=

≈19452cd/m2注意：1.亮度对光源本身的（照度是指被照面）；

2.—辐射角，是光源法线与视线夹角;

i—被照面法线与视线夹角;3.单位：面积常取平方米。照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度和亮度的关系44发光强度照度发光强度和照度的关系亮度均匀照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度和亮度的关系45发光强度照度发光强度和照度的关系亮度在侧墙和屋顶上各有一个1m2的窗洞，它们与室内桌子的相对位置见图3-21，设通过窗洞看见的天空亮度均为1sb，试分别求出各个窗洞在桌面上形成的照度（桌面与侧窗窗台等高）。照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度和亮度的关系46发光强度照度发光强度和照度的关系亮度在侧墙和屋顶上各有一个1m2的窗洞，它们与室内桌子的相对位置见图3-21，设通过窗洞看见的天空亮度均为1sb，试分别求出各个窗洞在桌面上形成的照度（桌面与侧窗窗台等高）。【解】窗洞可视为一发光表面，其亮度等于透过窗洞看见的天空亮度，在本例题中天空亮度均为lsb，即104cd／m2。按计算：侧窗时照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用照度和亮度的关系47发光强度照度发光强度和照度的关系亮度在侧墙和屋顶上各有一个1m2的窗洞，它们与室内桌子的相对位置见图3-21，设通过窗洞看见的天空亮度均为1sb，试分别求出各个窗洞在桌面上形成的照度（桌面与侧窗窗台等高）。【解】窗洞可视为一发光表面，其亮度等于透过窗洞看见的天空亮度，在本例题中天空亮度均为lsb，即104cd／m2。按计算：天窗时照度和亮度的关系光通量2.1.2

基本光度单位及应用基本光度单位及应用复习48发光强度照度发光强度和照度的关系亮度名称符号表征单位相互关系光通量光源能量lm发光强度I光能在空间的分布cdlm/sr光通量在空间的分布照度E被照面上的光能lx单位面积上的光通量平方反比定律亮度L光源或反光体的明暗程度cd/m2,sb,asb与发光强度成正比；与发光体在视线方向的投影面积成反比立体角投影定律照度和亮度的关系光的反射、吸收和投射2.1.3

材料的光学性质2.1.3材料的光学性质规则反射和投射49扩散反射和投射光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质光的反射、吸收和透射规则反射和透射50扩散反射和透射光在均匀的介质中沿直线传播，在空气中的传播速度为30万公里每秒。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质光的反射、吸收和透射规则反射和透射51扩散反射和透射在光的传播过程中，遇到介质（如玻璃、空气、墙…)时，入射光通量中的一部分被反射，一部分被吸收，一部分透过介质进入另一侧的空间。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质光的反射、吸收和透射规则反射和透射52扩散反射和透射光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质光的反射、吸收和透射规则反射和透射53扩散反射和透射光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质光的反射系数的测定规则反射和透射54扩散反射和透射选择一有代表性墙面，将探头紧贴在墙面上，受光面向外，测下入射照度值，再将受光面对着墙面测定，将探头平行墙面向外逐渐移开，这是照度计逐渐上升，当探头离开墙面一定距离后（约20～40cm），照度趋于稳定，再向外移动，照度值反而下降，记下照度最大值。该最大值与入射照度之比为墙面的反光系数，重复三次，取算术平均值为实验结果。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质光的透射系数的测定规则反射和透射55扩散反射和透射选择天空投射光照射的窗户（如北向的窗），先将探头贴玻璃室外侧放，受光面向室外，读取入射照度值，再将探头贴玻璃同一点室内侧放，受光面仍向外，再读照度值。这两个照度值之比即为玻璃的透光系数，重复三次，取平均值。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质光的反射、吸收和透射规则反射和透射56扩散反射和透射从光分布角度看：如果光经过材料反射或透射后，光分布立体角未变，则称为规则反射和规则透射。如果光经过材料反射或透射后，立体角变大，则称为扩散反射和扩散透射。光经过介质的反射和透射后，它的分布变化取决于材料表面的光滑程度和材料内部分子结构。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质规则反射规则反射和透射57扩散反射和透射光线射到表面很光滑的不透明材料上，就出现规则反射现象，这时光分布的立体角没有改变，如镜子等。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质规则反射规则反射和透射58扩散反射和透射特点：入射光线.反射光线以及反射表面的法线处于同一平面。入射角等于反射角可能引起反射眩光或光幕反射避免受规则反射的办法规则反射光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质规则透射规则反射和透射59扩散反射和透射光线射到透明材料上则产生规则透射。规则透射就是在无漫射的情形下，按照几何光学的定律进行的透射。如透明玻璃。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质规则透射规则反射和透射60扩散反射和透射光照射到透明材料上，出现定向透射。若透明材料两表面彼此平行，则透过光线的方向和入射方向保持不变，只在材料内产生微小的折射；若两表面不平性，各处厚薄不均，因折射角不同透过的光线就不平行。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质规则透射规则反射和透射61扩散反射和透射材料反射（或透射）后的光源亮度和发光强度，因材料的吸收和反射，而比光源原有亮度和发光强度有所降低，其值为亮度

发光强度

光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质扩散反射和透射规则反射和透射62扩散反射和透射除了规则反射和透射材料外，另一类为扩散的，这类材料使入射光程度不同地分散在更大的立体角范围内扩散反射和透射，如粉刷墙面和磨砂玻璃就属于这一类磨砂玻璃和压花玻璃墙面光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质扩散反射和透射规则反射和透射63扩散反射和透射扩散反射和透射又可分为：漫反射与漫透射、混合反射与透射两种情况。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质漫射材料规则反射和透射64扩散反射和透射漫射材料又称为均匀扩散材料。这类材料将入射光线均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全相同，看不见光源形象。漫射材料可分为漫反射和漫透射两种材料：漫反射就是在宏观上不存在规则反射时，由反射造成的漫射，如粉刷墙面等。漫透射就是宏观上不存在规则透射时，由透射造成的漫射，如乳白玻璃等。光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质漫射材料规则反射和透射65扩散反射和透射漫射材料表面的亮度可用下列公式计算：反射材料：透射材料：漫射材料的最大发光强度在表面的法线方向，其他方向的发光强度和法线方向的值有如下关系：（朗伯余弦定律）光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质混合反射与透射材料规则反射和透射66扩散反射和透射多数材料同时具有规则和漫射两种性质。混合反射就是规则反射和漫反射兼有的反射（如油漆表面等）。油漆桌面材料的光效果光的反射、吸收和透射2.1.3

材料的光学性质不同光学材料的优缺点规则反射和透射67扩散反射和透射定向反射(透射)有清晰的影像；高亮度或亮度对比其它方向上过暗；易产生不舒适眩光均匀扩散亮度均匀；不会透漏隐私单调定向扩散介于两者之间亮度2.1.4

可见度及其影响因素2.1.4可见度及其影响因素68物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光亮度2.1.4

可见度及其影响因素可见度69物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光可见度就是人眼辨认物体存在或形状的难易程度。在室内应用时，以标准观察条件下恰可感知的标准视标的对比或大小定义。在室外应用时，以人眼恰可看到标准目标的距离定义，故常称为能见度。可见度概念是用来定量表示人眼看物体的清楚程度（故以前又把它称为视度）。亮度2.1.4

可见度及其影响因素可见度70物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光可见度就是人眼辨认物体存在或形状的难易程度。在室内应用时，以标准观察条件下恰可感知的标准视标的对比或大小定义。在室外应用时，以人眼恰可看到标准目标的距离定义，故常称为能见度。可见度概念是用来定量表示人眼看物体的清楚程度（故以前又把它称为视度）。亮度2.1.4

可见度及其影响因素可见度71物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光亮度2.1.4

可见度及其影响因素亮度72物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光物体具有一定亮度是在视网膜上成像以引起视觉感觉的基本条件。亮度阈：指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、下限值。最低亮度(亮度阈)：10-5asb刺眼亮度：16sb舒适照度：1000~3000lx人们感到“满意”的照度值亮度2.1.4

可见度及其影响因素物件的相对尺寸73物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光一项视觉作业中最难以辨认的物体细节尺寸称为视觉尺寸。视角就是识别对象对人眼所形成的张角，通常以弧度单位来度量。视角越大看得越清楚，反之则可见度下降。识别对象尺寸和眼睛至物件的距离l形成视角，其关系如下：亮度2.1.4

可见度及其影响因素视觉功效曲线74物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光亮度2.1.4

可见度及其影响因素视觉功效曲线75物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光从同一根曲线来看，它表明观看对象在眼睛处形成的视角不变时，如对比下降，则需要增加照度才能保持相同可见度。也就是说，对比的不足，可用增加照度来弥补;反之，也可用增加对比来补偿照度的不足。亮度2.1.4

可见度及其影响因素视觉功效曲线76物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光比较不同的曲线（表示在不同视角时）后看出：目标愈小（视角愈小），需要的照度愈高。亮度2.1.4

可见度及其影响因素视觉功效曲线77物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光天然光（实线）比人工光（虚线）更有利于可见度的提高。但在视看大的目标时，这种差别不明显。亮度2.1.4

可见度及其影响因素识别时间78物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光眼睛观看物体时，只有当该物体发出足够的光能，形成一定刺激，才能产生视觉感觉。在一定条件下，亮度×时间=常数（邦森一罗斯科定律），也就是说，呈现时间越少，越需要更高的亮度才能引起视感觉。识别时间和背景亮度的关系亮度2.1.4

可见度及其影响因素识别时间79物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光视觉适应：指眼睛有一种光刺激到另一种光刺激的适应过程。它是眼睛为适应新环境连续变化的过程，所需要的时间称为适应时间。视觉适应可分为暗适应、明适应及色适应。眼睛的适应过程亮度2.1.4

可见度及其影响因素眩光80物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光眩光就是在视野中由于亮度的分布或亮度范围不适宜，或存在着极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。夜间汽车的前照灯形成的眩光亮度2.1.4

可见度及其影响因素眩光81物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光从眩光影响视觉功效角度看，可把眩光分为失能眩光和不舒适眩光。降低视觉对象的可见度，但并不一定产生不舒适感觉的眩光称为失能眩光。产生不舒适感觉，但并不一定降低视觉对象的可见度的眩光称为不舒适眩光。亮度2.1.4

可见度及其影响因素眩光82物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光从形成眩光过程来看，可把眩光分为直接眩光和反射眩光。直接眩光是由视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光。反射眩光是由视野中的反射所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。亮度2.1.4

可见度及其影响因素限制直接眩光的措施83物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光限制光源亮度增加眩光源的背景亮度减小眩光源对观测者眼睛形成的立体角增大眩光源的仰角亮度2.1.4

可见度及其影响因素限制反射眩光的措施84物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减少镜面反射而形成的反射眩光。使视觉作业避开或远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域。使用发光面积大、亮度低的光源。使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而减少反射眩光的影响亮度2.1.4

可见度及其影响因素其他：年龄、视疲劳等85物件的相对尺寸亮度对比识别时间眩光颜色的基本特性2.1.5

颜色2.1.5颜色86颜色定量光源的色温和显色性颜色的基本特性2.1.5

颜色颜色87颜色定量光源的色温和显色性人眼可以感觉:颜色、形象、亮度等。人眼对颜色变化比对亮度变化更敏感。颜色——光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性。颜色的基本特性2.1.5

颜色颜色形成88颜色定量光源的色温和显色性正常人眼可以感觉出各种颜色：红色、橙色……

颜色视觉是由于光能量分布不同引起。例：光辐射能量集中于可见光短波时，引起蓝色感觉；光辐射能量集中于可见光长波时，引起红色感觉。颜色的基本特性2.1.5

颜色颜色分类89颜色定量光源的色温和显色性从色显现方式看可把颜色分成：光源色和物体色。光源色——光源射出光的颜色。物体色——光被物体反射或透射后的颜色。物体色中包含表面色——漫反射、不透明物体表面的颜色。表面色形成——主要从入射光中减去一些波长的光后产生的。例：一张红纸，用白光或红光照射，呈现红色；同样一张红纸，仅用绿光照射，变为黑色。颜色的基本特性2.1.5

颜色颜色分类90颜色定量光源的色温和显色性从视感觉角度——心理学角度看可把颜色分成无彩色和有彩色：有彩色（chromaticcolor）——凡带有某一种标准色倾向的色（也就是带有冷暖倾向的色），称为有彩色。光谱中的全部色都属有彩色。有彩色是无数的，它以红、橙、黄、绿、蓝、紫为基本色。基本色之间不同量的混合，以及基本色与黑、白、灰（无彩色）之间不同量的混合，会产生成千上万种有彩色。无彩色（achromaticcolor）——没有任何色相感觉的。从白到黑的一系列中性灰色；颜色的基本特性2.1.5

颜色颜色属性（从心理学角度看）91颜色定量光源的色温和显色性色调，H，如红、黄、蓝……；明度，V，一般是亮度越大，或、越大，则明度越大；彩度（饱和度），C，表示颜色纯洁性，如单色光最饱和，即彩度最大。颜色的基本特性2.1.5

颜色颜色混合92颜色定量光源的色温和显色性加色法——光源色的相加混合；减色法——染料、涂料的物体色减法混合。颜色的混合（a）相加混合（光源色）；（b）相减混合（物体色）

颜色的基本特性2.1.5

颜色颜色混合93颜色定量光源的色温和显色性由红色（700nm）、绿色（546.1nm)和蓝色（435.8nm)可以获得最多的相加混合色——加色法三原色。红色（700nm）的补色——青色、绿色（546.1nm)的补色——品红色、蓝色（435.8nm)的补色——黄色，称为减色法三原色。补色——某一颜色与其补色以适当比例混合可得到白色或灰色，则通常把这两种颜色称为互补色。颜色的基本特性2.1.5

颜色表色系统94颜色定量光源的色温和显色性表色系统——使用规定的符号，按一系列规定和定义表示颜色的系统，亦称为色度系统。表色系统有两大类：一是用以光的等色实验结果为依据的，由进入人眼能引起有彩色或无彩色感觉的可见辐射表示的体系，即以色刺激表示的体系，国际照明委员会（CIE）1931标准色度系统就是这种体系的代表；二是建立在对表面颜色直接评价基础上，用构成等感觉指标的颜色图册表示的体系，如孟塞尔表色系统等。颜色的基本特性2.1.5

颜色孟塞尔表色系统95颜色定量光源的色温和显色性孟塞尔于1905年创立了采用颜色图册的表色系统，它就是用孟塞尔颜色立体模型所规定的色调、明度和彩度来表示物体色的表色系统；孟塞尔颜色立体模型明度值为5时的孟塞尔颜色立体模型颜色的基本特性2.1.5

颜色孟塞尔表色系统96颜色定量光源的色温和显色性在孟塞尔颜色立体模型中，每一部位均代表一个特定颜色，并给予一定的标号，称为孟塞尔标号。用表示色的三个独立的主观属性，即色调（符号H）、明度（符号V）和彩度（符号C）按照视知觉上的等距指标排列起来进行颜色分类和标定的。它是目前国际上通用的物体色的表色系统。任何一种物体色都可以用孟塞尔表色系统来标定，即先写出色调H，然后写明度值V，再在斜线后面写出彩度C：HV／C=色调明度／彩度无彩色用N符号表示，且在N后面给出明度值V，斜线后空白：NV／=中性色明度值颜色的基本特性2.1.5

颜色色温97颜色定量光源的色温和显色性在辐射作用下既不反射也不透射，而能把落在它上面的辐射全部吸收的物体称为黑体或称为完全辐射体。当黑体连续加热时，它的相对光谱功率分布的最大值将向短波方向移动，相应的光色将按顺序红→黄→白→蓝的方向变化。在不同温度下，对应的光色变化在CIE1931色品图上形成弧形轨迹，叫作黑体轨迹或称为普朗克轨迹。不同温度的黑体轨迹颜色的基本特性2.1.5

颜色色温98颜色定量光源的色温和显色性由于不同温度的黑体辐射对应着一定的光色，所以人们就用黑体加热到不同温度时所发出的不同光色来表示光源的颜色。通常把某一种光源的色品与某一温度下的黑体的色品完全相同时黑体的温度称为光源的色温，并用符号Tc表示，单位是绝对温度（K）。蜡烛色温为800-900K，呈红色；熔化的钢水色温3000K左右，呈黄白色

氧炔焰，色温5000K左右，呈白色颜色的基本特性2.1.5

颜色相关色温99颜色定量光源的色温和显色性气体放电灯的色品坐标一般在黑体轨迹附近，所以只能用相关色温来描述。通常把某一种光源的色品与某一温度下的黑体的色品最接近时的黑体温度称为相关色温，以符号Tcp表示。确定相关色温用的等温线与黑体轨迹颜色的基本特性2.1.5

颜色光源的显色性100颜色定量光源的色温和显色性物体色在不同照明条件下的颜色感觉有可能要发生变化，这种变化可用光源的显色性来评价。光源的显色性就是照明光源对物体色表的影响，它表示了与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。

比较光源显色性的简易装置1—标准光源；2—被测光源颜色的基本特性2.1.5

颜色光源的显色性101颜色定量光源的色温和显色性光源的显色性采用显色指数来度量，并用一般显色指数（符号Ra）和特殊显色指数（符号Ri）表示：与CIE色试样的心理物理色的符合程度的度量称为特殊显色指数。光源对特定的八个一组的色试样的特殊显色指数的平均值则称为一般显色指数。颜色的基本特性2.1.5

颜色光源的显色性102颜色定量光源的色温和显色性显色指数的最大值定为100。一般认为光源的一般显色指数在100～80范围内，显色性优良；在79～50范围内，显色性一般；如小于50则显色性较差。第2.2章.天然采光学习重点光气候与采光标准我国光气候的特点及光气候分区采光口的主要形式及特点采光设计的基本步骤103光气候2.2.1

光气候和采光系数2.2.1光气候和采光系数104光气候分区采光系数光气候2.2.1

光气候和采光系数天然采光的重要性105光气候分区采光系数光气候2.2.1

光气候和采光系数光气候106光气候分区采光系数天然光是指由太阳直射光、天空扩散光和地面反射光构成的平均状况。天然光组成光气候2.2.1

光气候和采光系数天然光的组成和影响因素107光气候分区采光系数光气候2.2.1

光气候和采光系数天空按云量分类108光气候分区采光系数天空中云多少用云量表示：云量划分为0～10级，它表示天空总面积分为10份，其中被云遮住的份数，即覆盖云彩的天空部分所张的立体角总和与整个天空立体角2π之比。CIE标准一般天空——分为晴天空、阴天空和中间天空三大类，其中每个大类天空各包含5小类不同的天空类型，它们涵盖了大多数实际天空。晴天——云量为0～3级天。中间天空——介于晴天与阴天之间的天空类型。阴天——云量为8～10级天。光气候2.2.1

光气候和采光系数晴天109光气候分区采光系数指天空无云或很少云（云量占整个天空面积的30%以下）的天气。地面照度是由太阳直射光和天空漫射光组成的，其照度随着太阳高度角的升高而增大。天空漫射光照度——在太阳高度角较小时（日出、日落前后）变化快，到太阳高度角较大时变化小。太阳直射光照度——在总照度中所占比例是随太阳高度角的增加而较快变大，阴影也随之而更明显。晴天室外照度变化情况光气候2.2.1

光气候和采光系数晴天110光气候分区采光系数晴天空亮度分布是随大气透明度、太阳和计算点在天空中的相对位置而变化的，其规律：晴天空亮度分布以太阳子午圈（过太阳和天顶的经线）对称；最亮处在太阳附近；离太阳愈远，亮度愈低，在太阳子午圈上、与太阳成90°角达到最低。光气候2.2.1

光气候和采光系数全阴天111光气候分区采光系数全阴天时天空全部为云所遮盖，看不见太阳，因此室外天然光全部为漫射光，物体后面没有阴影。这时地面照度取决于：太阳高度角。云状。地面反射能力。大气透明度。以上四个因素都影响室外照度，而他们本身在一天中也是变化的，必然会使室外照度随之变化，只是其幅度没有晴天那样剧烈。光气候2.2.1

光气候和采光系数全阴天112光气候分区采光系数全云天的天空亮度分布规律：天空最亮在天顶处；天空亮度最小在地平线附近；天空亮度分布与太阳位置无关。全云天天空亮度分布光气候2.2.1

光气候和采光系数全阴天空计算公式113光气候分区采光系数全云天天空的亮度分布相对稳定，基本不受太阳位置的影响全云天室外的照度同样相对稳定，可以作为建筑采光设计的依据光气候2.2.1

光气候和采光系数模拟全云天114光气候分区采光系数人工天穹能很好地模拟全云天空，用其做光学基础研究，可用来测试、检验采光状况。理论基础穹顶内表面涂以漫反射特殊材料，灯具发出的光线经天穹内表面多次反射，使天空亮度满足国际照明学会标准全云天空亮度分布或均匀亮度分布。光气候2.2.1

光气候和采光系数多云天115光气候分区采光系数多云天天然光也是由直射阳光和天空扩散光两部分组成。但两部分的比例和晴天不同。云量和在天空中的位置瞬时变化，照度值和天空亮度极不稳定。光气候2.2.1

光气候和采光系数我国光气候的特点116光气候分区采光系数各地室外照度分布差异很大北方以太阳直射光为主，南方天空扩散光较大。光气候2.2.1

光气候和采光系数我国光气候的特点117光气候分区采光系数光气候2.2.1

光气候和采光系数光气候分区118光气候分区采光系数我国西北广阔高原地区室外年平均总照度值高达31.46klx；而四川盆地及东北北部地区则只有21.18klx，相差达50％，故标准根据室外天然光年平均总照度值大小将全国划分为Ⅰ～Ⅴ类光气候区。根据光气候特点，按年平均总照度值确定分区系数，即光气候系数K。分区ⅠⅡⅢⅣⅤ年均总照度（klx）≥28[26,28)[24,26)[22,24)＜22临界照度（lx）65005500500045004000光气候系数Ki0.850.901.01.101.20典型区域青藏高原、云南疆南、内蒙、宁夏、甘肃、山西辽宁、北京、天津、河南、河北、山东、两广、疆北苏浙沪、湖南、湖北、陕西、广西、吉林黑龙江、四川、重庆光气候2.2.1

光气候和采光系数光气候分区119光气候分区采光系数光气候2.2.1

光气候和采光系数采光系数120光气候分区采光系数采光标准的数量评价指标。由于室外照度是经常变化的，必然使室内照度随之而变，不可能是一固定值，因此对采光数量的指标，我国和其他许多国家一样，都用相对值。采光系数为在全阴天空漫射光照射下，室内给定平面上的某一点由天空漫射光所产生的照度（En）与室内某一点照度同一时间、同一地点，在室外无遮挡水平面上由天空漫射光所产生的照度（Ew）的比值。光气候2.2.1

光气候和采光系数采光系数标准值121光气候分区采光系数综合考虑了视觉试验结果，已建成建筑物的采光现状，采光口的经济分析，我国光气候特征，以及我国国民经济发展等因素；将视觉工作分为Ⅰ～Ⅴ级，提出了各等级视觉工作要求的自然光照度最低值为250、150、100、50、25lx。光气候2.2.1

光气候和采光系数临界照度122光气候分区采光系数把室内天然光照度等于采光标准规定的标准值时的室外照度称为“临界照度”，也就是开始需要采用人工照明时的室外照度值。我国采光标准规定的临界照度值为5000lx。分区ⅠⅡⅢⅣⅤ年均总照度（klx）≥28[26,28)[24,26)[22,24)＜22临界照度（lx）65005500500045004000光气候系数Ki0.850.901.01.101.20典型区域青藏高原、云南疆南、内蒙、宁夏、甘肃、山西辽宁、北京、天津、河南、河北、山东、两广、疆北苏浙沪、湖南、湖北、陕西、广西、吉林黑龙江、四川、重庆光气候2.2.1

光气候和采光系数居住建筑的采光系数标准值123光气候分区采光系数采光等级房

间

名

称侧

面

采

光采光系数最低值Cmin(%)室内自然光临界照度(lx)Ⅳ起居室(厅)、卧室、书房、厨房150Ⅴ卫生间、过厅、楼梯间、餐室0.525光气候2.2.1

光气候和采光系数办公建筑的采光系数标准值124光气候分区采光系数采光等级房

间

名

称侧

面

采

光采光系数最低值Cmin(%)室内自然光临界照度(lx)Ⅱ设计室、绘图室3150Ⅲ办公室、视屏工作室、会议室2100Ⅳ复印室、档案室150Ⅴ走道、楼梯间、卫生间0.525光气候2.2.1

光气候和采光系数学校建筑的采光系数标准值125光气候分区采光系数采光等级房

间

名

称侧

面

采

光采光系数最低值Cmin(%)室内自然光临界照度(lx)Ⅲ教室、阶梯教室、实验室、报告厅2100Ⅴ走道、楼梯间、卫生间0.525光气候2.2.1

光气候和采光系数采光质量126光气候分区采光系数侧窗2.2.2

窗洞口2.2.2窗洞口127天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口侧窗128天窗中庭（庭院）新型采光它是在房间的一侧或两侧墙上开的窗洞口，是最常见的一种采光形式。侧窗的窗台高约1米，而窗台高2米以上则称为高侧窗侧窗的几种形式侧窗2.2.2

窗洞口侧窗129天窗中庭（庭院）新型采光形式：单侧窗，双侧窗。优点：构造简单、布置方便、造价低廉。光线具有明显的方向性，有利于形成阴影观看立体物体。通过侧窗可看到外界景物。有利通风。层数不限。缺点：室内照度离窗愈远愈小，采光均匀度不好。侧窗2.2.2

窗洞口侧窗130天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光量131天窗中庭（庭院）新型采光与采光口面积和形式有关。在采光口面积相等且窗底标高相同时，正方形窗口采光量最高，竖长方形次之，横长方形最少。侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光均匀性132天窗中庭（庭院）新型采光进深方向采光均匀性纵向照度变化剧烈，房间深处照度不足。窗位置高低影响进深方向均匀性。为克服进深照度不足的缺点，可提高窗位置（即开高侧窗）等。窗的不同位置对室内采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光均匀性133天窗中庭（庭院）新型采光横向采光均匀性主要受窗间墙的影响，窗间墙愈宽，横向均匀性愈差。窗的不同位置对室内采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口侧窗的尺寸、位置对采光的影响134天窗中庭（庭院）新型采光窗上沿高度不变，用提高窗台来减少窗面积随着窗台的提高，室内深处的照度变化不大，但近窗处的照度明显下降，而且出现拐点（圆圈，它表示这里出现照度变化趋势的改变）往内移。上沿不变，窗台的高低变化对室内采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口侧窗的尺寸、位置对采光的影响135天窗中庭（庭院）新型采光窗台高度不变，窗上沿高度变化给室内采光分布的影响：这时近窗处照度变小，而且未出现拐点，但离窗远处照度的下降逐渐明显。窗台不变，窗上沿的高低变化对室内采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口侧窗的尺寸、位置对采光的影响136天窗中庭（庭院）新型采光窗高不变，改变窗的宽度使窗面积减小：随着窗宽的减小，墙角处的暗角面积增大。从窗中轴剖面来看，窗无限长和窗宽为窗高4倍时差别不大，特别是近窗处。但当窗宽小于4倍窗高时，照度变化加剧，特别是近窗处。窗宽度的变化对室内采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口侧窗窗口朝向采光影响137天窗中庭（庭院）新型采光阴天，窗口朝向对室内采光状况无影响。晴天，不仅窗洞尺寸、位置对室内采光状况有影响，而且不同朝向的室内采光状况大不相同。天空状况对室内采光的影响

a—晴天窗朝阳；b—阴天；c—晴天窗背阳侧窗2.2.2

窗洞口双侧窗采光影响138天窗中庭（庭院）新型采光双侧窗在阴天时，照度变化按中间对称分布。双侧窗在晴天时，由于两侧窗口对着亮度不同的天空，因此室内照度不是对称变化，朝阳侧的照度高得多。不同天空时双侧窗的室内照度分布

a—晴天；b—阴天侧窗2.2.2

窗洞口双侧窗采光影响139天窗中庭（庭院）新型采光随着内墙面与窗口距离的增加，内墙墙面的照度降低，并且照度分布也有改变。离窗口愈远，照度愈低，照度最高点（圆圈）也往下移，而且照度变化趋于平缓。可以调整窗洞高低位置，使照度最高值处于画面中心。距侧窗不同距离内墙墙面照度变化侧窗位置对内墙墙面照度分布的影响侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善140天窗中庭（庭院）新型采光窗口位置侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善141天窗中庭（庭院）新型采光改变玻璃的性质侧窗采光只能保证有限进深的采光要求，一般不超过窗高的二倍；表明侧窗上分别装普通玻璃、扩散玻璃和定向折光玻璃，在室内获得的不同采光效果，以及达到某一采光系数的进深范围。侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善142天窗中庭（庭院）新型采光倾斜顶棚为了提高房间深处的照度，还采用倾斜顶棚，以接受更多的天然光，提高顶棚亮度，使之成为照射房间深处的第二光源。侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善143天窗中庭（庭院）新型采光控光构件侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善144天窗中庭（庭院）新型采光控光构件---可翻转的挡光板侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善145天窗中庭（庭院）新型采光控光构件---采光搁板侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善146天窗中庭（庭院）新型采光房屋布置对室内采光影响建筑布置对室内采光也有影响。平行布置房屋，需要留足够的间距，否则挡光严重。如仅从挡光影响的角度看，将一些建筑转180°布置，这样可减轻挡光影响侧窗2.2.2

窗洞口侧窗采光的改善147天窗中庭（庭院）新型采光特殊房屋外形的采光处理方法在一些多层建筑中，将上面几层往里收，增加一些屋面，这些屋面可成为反射面，当屋面刷白时，对上一层室内采光量增大的效果很明显。侧窗2.2.2

窗洞口天窗148天窗中庭（庭院）新型采光对于大尺度的建筑空间，一般的侧窗不能满足使用要求，需用顶部采光，通称天窗。侧窗2.2.2

窗洞口天窗149天窗中庭（庭院）新型采光优点高效率，顶部采光接受的是天空最亮部分的自然光，是最强的自然光源。可为室内空间提供较均匀的高照度。缺点夏季室内得到过量的光和热。不能给使用者提供与室外环境的视觉联系。可能出现眩光。侧窗2.2.2

窗洞口天窗150天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口天窗151天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口矩形天窗152天窗中庭（庭院）新型采光矩形天窗——实质上是安装在屋顶上的高侧窗。矩形天窗包含纵向矩形天窗、梯形天窗、横向矩形天窗和井式天窗。侧窗2.2.2

窗洞口纵向矩形天窗153天窗中庭（庭院）新型采光纵向矩形天窗是由装在屋架上的天窗架和天窗架上的窗扇组成,窗方向垂直于屋架。通常又把纵向矩形天窗简称为矩形天窗。窗扇一般可以开启，也可起通风作用侧窗2.2.2

窗洞口纵向矩形天窗154天窗中庭（庭院）新型采光优点：照度均匀，不易形成眩光，便于通风，但采光效率较低（相对于平天窗来说）。矩形天窗的光分布采光系数最高值一般在跨中，最低值在柱子处。矩形天窗采光系数曲线侧窗2.2.2

窗洞口纵向矩形天窗155天窗中庭（庭院）新型采光天窗宽度（bmo）对于室内照度平均值和均匀度都有影响。加大天窗宽度，平均照度值增加，均匀性改善。天窗宽度变化对采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口横向天窗156天窗中庭（庭院）新型采光将部分屋面板放在屋架下弦，利用露出的屋架安装窗扇采光。特点：省去了天窗架，建筑高度降低，结构简化，节省材料，造价降低。采光效果和矩形天窗差不多。注意：不适用于跨度较小的车间；上弦坡度较大的三角形屋架不适宜作横向天窗。横向天窗透视侧窗2.2.2

窗洞口井式天窗157天窗中庭（庭院）新型采光利用屋架上、下弦之间的空间，将一些屋面板放在下弦杆件上形成井口，开口处常不装玻璃扇。适用：主要用于热车间起通风作用，采光系数一般在1%以下。井式天窗侧窗2.2.2

窗洞口锯齿形天窗158天窗中庭（庭院）新型采光锯齿形天窗属单面顶部采光。

特点：采光效率较高,平均采光系数可达到7%，能满足精密工作车间的采光要求，光线具有方向性，采光均匀性比较好。锯齿形天窗a—晴天窗朝阳；b—阴天；c—晴天窗背阳侧窗2.2.2

窗洞口锯齿形天窗159天窗中庭（庭院）新型采光南向全年都能得到较稳定的光和冬季的太阳热，但需仔细设计采光口，防止出现与直射阳光有关的问题细心设计的挡板间距，不仅可防止直射阳光，还可防止在正常视野范围内出现眩光利用高反射率屋顶以求有足够的扩散光射入室内北窗外的挡板在晴天有助于反射阳光侧窗2.2.2

窗洞口平天窗160天窗中庭（庭院）新型采光在屋面直接开洞，铺上透光材料。特点：结构简单，施工方便，布置灵活，采光效率高,但污染较垂直窗严重。形式：采光板，采光罩，采光带，采光顶棚。平天窗的不同做法侧窗2.2.2

窗洞口平天窗161天窗中庭（庭院）新型采光注意问题：直射阳光进入室内，天棚和墙面因无光照而显得沉闷，有潜在的眩光问题。南方地区注意室内过热；北方寒冷地区注意玻璃内表面在冬季由于温度过低而产生冷凝水。侧窗2.2.2

窗洞口平天窗162天窗中庭（庭院）新型采光矩形天窗和平天窗采光效率比较

平天窗在屋面不同位置对室内采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口平天窗163天窗中庭（庭院）新型采光由于防水和安装采光罩的需要，在平天窗开口周围都需设置一定高度的肋，称为井壁。井壁高度和井口面积的比例影响窗洞口的采光效率。侧窗2.2.2

窗洞口平天窗采光改善方法164天窗中庭（庭院）新型采光使天棚倾斜，改善室内自然光分布和减弱眩光井壁倾斜对采光的影响侧窗2.2.2

窗洞口平天窗采光改善方法165天窗中庭（庭院）新型采光设置挡板使阳光扩散并减弱眩光侧窗2.2.2

窗洞口倾斜天窗166天窗中庭（庭院）新型采光在相同条件下，倾斜天窗比垂直天窗能多容纳较多的光照，能更均匀的把光线分布在室内，而且倾斜天窗还能扩大视野，解决节能前提下的室内通风问题。侧窗2.2.2

窗洞口倾斜天窗167天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口倾斜天窗168天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口中庭169天窗中庭（庭院）新型采光建筑内部向天空开敞的中央空间，通常多层并用玻璃封顶。侧窗2.2.2

窗洞口中庭170天窗中庭（庭院）新型采光中庭底部可以接受的自然光量取决于屋顶的半透明度、墙面的反射特性、空间尺寸等因素。用模型实验可预计中庭底部自然光量。中庭的长、宽、深特性决定了中庭光照水平的衰减度，另外侧面反射也很重要，不同反射性能的墙面，对光线的影响很大。侧窗2.2.2

窗洞口庭院171天窗中庭（庭院）新型采光在我国民居中应用更为广泛。侧窗2.2.2

窗洞口庭院172天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口新型天然采光系统173天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口导光管采光174天窗中庭（庭院）新型采光侧窗2.2.2

窗洞口导光管采光175天窗中庭（庭院）新型采光建筑用导光管系统主要分三部分:采光部分（采光罩）。导光部分（导光管）。一般由三段导光管组合而成，导光管内壁为高反射材料，反射率一般在95%以上，导光管可以旋转弯采光罩曲重叠来改变导光角度和长度。散光部分（漫射器）。使室内光线分布均匀，可避免眩光现象的发生。侧窗2.2.2

窗洞口导光管采光应用176天窗中庭（庭院）新型采光北京师范大学附属实验中学侧窗2.2.2

窗洞口导光管采光应用177天窗中庭（庭院）新型采光清华大学节能楼侧窗2.2.2

窗洞口光纤照明178天窗中庭（庭院）新型采光工作原理：通过室外的集光器采集光线，然后由光导纤维传送到室内，最后由室内的发光体将光线均匀的照射在室内各个角落。集光器光导纤维发光体侧窗2.2.2

窗洞口平面镜阵列采光179天窗中庭（庭院）新型采光工作原理：光的反射原理。采光标准2.2.3

采光设计2.2.3采光设计180采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计采光设计的任务181根据视觉工作的特点，确定房间的采光要求。正确地选择窗洞口形式确定必需的窗洞口面积、位置解决眩光、不均匀等采光质量问题，使室内获得良好的光环境。为了在建筑采光设计中，充分利用天然光，创造良好的光环境和节约能源，就必须使采光设计符合建筑采光设计标准要求。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计采光标准主要内容182《建筑采光设计标准》Standardfordaylightingdesignofbuildings

（GB/T50033-2001)2001标准在国家标准《工业企业采光设计标准》GB/50033-91的基础上，总结了居住建筑和公共建筑采光的经验，通过实际调查，并参考了国内外的建筑采光标准制定的。适用范围利用天然采光的居住、公共和工业建筑的新建工程，也适用于改建和扩建工程的采光设计。要求内容采光数量采光质量采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计采光标准主要内容183采光系数标准值采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计a.按作业精确度（识别物件的最小尺寸）确定采光等级;b.按采光方式，侧窗采光（最低值），顶部采光（平均值）确定天然光照度;c.其他光气候区之室外临界照度为5000lx除以光气候系数K值。2.2.3

采光设计采光标准主要内容184采光质量采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计采光标准主要内容185采光均匀度要求房间内照度分布应有一定的均匀度（工业建筑取距地面1m，民用建筑取距地面0.8m的假定水平面上，即在假定工作面上的采光系数的最低值与平均值之比；也可认为是室内照度最低值与室内照度平均值之比），故标准提出顶部采光时，Ⅰ～Ⅳ级采光等级的采光均匀度不宜小于0.7。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计采光标准主要内容186窗眩光侧窗位置较低，对于工作视线处于水平的场所极易形成不舒适眩光，故应采取措施减小窗眩光：作业区应减少或避免直射阳光照射；不宜以明亮的窗口作为视看背景，可采用室内外遮挡设施降低窗亮度或减小对天空的视看立体角；宜将窗结构的内表面或窗周围的内墙面做成浅色饰面。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计采光标准主要内容187光反射比为了使室内各表面的亮度比较均匀，必须使室内各表面具有适当的光反射比。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计表面名称反射比顶棚0.6～0.9墙面0.3～0.8地面0.1～0.5作业面0.2～0.6

室内各表面的光反射比2.2.3

采光设计采光设计步骤188采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计搜集资料189采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计了解设计对象对采光的要求房间的工作特点及精密度工作面的位置工作对象的表面状况工作中是否容许直射阳光进入房间工作区域了解设计对象的其他要求采暖；通风；泄爆。房间平剖面尺寸及其周围环境概况2.2.3

采光设计估算窗洞口尺寸190采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计根据视觉工作分级和拟采用的窗洞口形式及位置，即可从下表查出所需的窗地面积比。2.2.3

采光设计

窗地面积比Ac/Ad

采光等级侧面采光顶部采光侧窗矩形天窗锯齿形天窗平天窗民用建筑工业建筑民用建筑工业建筑民用建筑工业建筑民用建筑工业建筑Ⅰ1/2.51/2.51/31/31/41/41/61/6Ⅱ1/3.51/31/41/3.51/61/51/8.51/8Ⅲ1/51/41/61/4.51/81/71/111/10Ⅳ1/71/61/101/81/121/101/181/13Ⅴ1/121/101/141/111/191/151/271/23采光设计实例191例：某车间跨度为30m（单跨），屋架下弦高度为6m，柱距6m，采光要求为II级。试进行采光设计。查表知侧窗要求的窗地比为1/3，地面积为6×30=180m2，则要求的侧窗面积为60m2。可开侧窗面积=窗高×窗宽×两侧面=4.8×4.8×2=46m2，已解决的地面积=46×3=138m2；未解决的地面积=180-138=42m2

选矩形天窗，查表知窗地比为1/3.5，则所需天窗面积=42/3.5=12m2。选用1.2m高的钢窗，可补充14.4m2的天窗面积，即1.2×6×2=14.4m2。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计教室采光设计要求192教室光环境应保证学生视觉作业看得清楚、快捷、舒适，且在较长时间里阅读不易产生疲劳。整个教室内应保持足够的照度，而且照度的分布要比较均匀，使坐在各个位置上的学生具有相近的光照条件。同时，由于学生随时需要集中注意力于黑板，因此要求在黑板面上也有较高的照度。合理地安排教室环境的亮度分布，消除眩光，使能保证正常的可见度，减少疲劳，提高学习效率。虽然过大的亮度差别在视觉上会形成眩光，影响视觉功效，但在教室内各处保持亮度完全一致，不仅在实践上很难办到，而且也无此必要。在某些情况下，适当的不均匀亮度分布还有助于集中注意力，如在教师讲课的讲台和黑板附近适当提高照度，可使学生注意力自然地集中在那里。较少的投资和较低的经常维持费用。我国是一个发展中国家，应本着节约的精神，使设计符合国民经济发展水平。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计教室采光设计条件193采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计教室采光设计194满足采光标准要求，保证必要的采光系数采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计采光等级房

间

名

称侧

面

采

光采光系数最低值Cmin(%)室内自然光临界照度(lx)Ⅲ教室、阶梯教室、实验室、报告厅2100Ⅴ走道、楼梯间、卫生间0.525教室采光设计条件195均匀的照度分布学生是分散在整个教室内，要求照度分布均匀，希望在工作区域内照度差别限制在1:3之内；在整个房间内不超过1:10采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计双侧采光控制照度分布单侧采光，难把照度分布限制范围之内。为此可把窗台提高到1.2m，将窗上沿提到顶棚处，这样可稍降低近窗处照度，提高靠近内墙处照度，减少照度不均匀性，教室采光设计条件196对光线方向和阴影的要求光线方向最好从左侧上方射来。单侧采光时，黑板位置正确。双侧采光，则应分主次，将主要采光窗设置在左边。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计教室采光设计条件197避免眩光直接眩光南向窗口反射眩光油漆面课桌、黑板采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计教室采光设计重要问题198室内装修室内深处的光主要是来自顶棚和内墙的反射光。因而它们的光反射比对室内采光影响很大，应选择高值。表面装修宜采用扩散性无光泽材料，可在室内反射出没有眩光的柔和光线。采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计表

面

名

称反射比（％）顶

棚0.70~0.80前

墙0.50~0.60地

面0.20~0.30侧墙、后墙0.70~0.80课桌面0.35~0.50黑

板0.15~0.20教室采光设计重要问题199黑板黑色油漆形成的光滑表面，极易产生规则反射，在视野内可能出现窗口的明亮反射形象，降低了可见度。采用毛玻璃背面涂刷黑色或暗绿色油漆的做法，提高了光反射比，同时避免了反射眩光采光标准采光设计步骤教室采光设计美术馆采光设计2.2.3

采光设计可能出现镜面反射的区域及防止措施教室采光设计重要问题200梁柱在侧窗采光时，梁的布置方向对采光有相当影响。梁的方向与外墙垂直，则问题不大。梁的方向与外墙平行，则在梁的背窗侧形成较黑的阴影，在顶棚上造成明显的亮度对比，而且减弱了整个房间的反射光，对靠近内墙光线