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文档简介
绿色建筑概论第三讲建筑声环境1.光通量与发光强度、亮度与照度的关系和区别是什么?2.窗户的位置与面积对采光有什么影响?建筑光环境基本知识/3.1建筑光环境基本知识3光环境的设计和评价离不开定量的分析和说明,这就需要借助一系列的物理光度量来描述光源与光环境的特征。常用的光度量有光通量、照度、发光强度和(光)亮度。参数之间的关系辐射体单位时间内以电磁辐射的形式向外辐射的能量称为辐射功率或辐射通量。光通量照度是受照平面上接受的光通量的面密度。照度点光源在给定方向的发光强度,是光源在这一方向上单位立体角元内发射的光通量。发光强度发光体在某一方向上单位面积的发光强度。亮度建筑光环境基本知识——光通量4辐射体单位时间内以电磁辐射的形式向外辐射的能量称为辐射功率或辐射通量(W)。光源的辐射通量中可被人眼感觉的可见光(波长380~780nm)能量按照国际约定的人眼视觉特性评价换算为光通量,其单位为流明(lumen,lm)。可见光波长范围建筑光环境基本知识——照度5照度是受照平面上接受的光通量的面密度,符号为E。若照射到表面一点面元上的光通量为dφ(lm),该面元的面积为dA(m2),则有:照度的单位是勒克斯(lux,lx)。1lx等于1lm的光通量均匀分布在1m2表面上所产生的照度,即1lx=1lm/m2。勒克斯是一个较小的单位,例如:夏季中午日光下,地平面上的照度可达105lx;在装有40W白炽灯的书写台灯下看书,桌面照度平均为200~300lx;月光下的照度只有几个勒克斯。建筑光环境基本知识——发光强度6点光源在给定方向的发光强度,是光源在这一方向上单位立体角元内发射的光通量,符号为I、单位为坎德拉(Candela,cd),其表达式为:式中的
为立体角,以任一锥体顶点O为球心,任意长度r为半径作一球面,被锥体截取的一部分球面面积为S,则此锥体限定的立体角
为:立体角的定义建筑光环境基本知识——光亮度7光亮度简称亮度,单位是尼特(nit,nt),1nt=1cd/m2。其定义是发光体在某一方向上单位面积的发光强度,以符号Lθ表示,其定义式为:亮度的定义亮度还有一个较大的单位为熙提(stilb,sb),1sb=104nt,相当于1cm2
面积上发光强度为1cd。太阳的亮度高达2×105sb,白炽灯丝的亮度为300~500sb,而普通荧光灯表面的亮度只有0.6~0.8sb,无云蓝天的亮度范围在0.2~2.0sb。眼睛的视觉特征与视觉舒适评价/3.2眼睛的视觉特征与视觉舒适评价——静态光环境指标9人眼对于不同颜色的视野范围是不同的。白色区域的视野范围最大,向下依次为蓝色和红色,视野范围最小的是绿色。左右眼的视野范围是基本相同的,但有微小的差别,一般来说可以忽略不计。右眼的颜色视野双眼视野眼睛的视觉特征与视觉舒适评价——静态光环境指标10照度均匀度是指工作面上的最低照度与平均照度之比,也可认为是室内照度最低值与平均值之比。照度分布应该满足一定的均匀性。照明光源不仅要求光效高、发光强度大,而且具有良好的色表和显色性。采光系数是指在室内参考平面上的某点水平照度𝐸_𝑛,由直接或间接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度𝐸_𝑤之比,以百分数表示为:人们感到满意的照度值色温与显色指数11通常照明亮度用平面照度来表示。照度以外的照明评价新指标Feu。Feu的空间照度评价,是打破平面概念,从空间的角度来评价明亮度的方法。眼睛的视觉特征与视觉舒适评价——静态光环境指标观察空间时的视点看地板时的视点Feu所捕捉到的视点捕捉地板照度时的视点12空间A空间B眼睛的视觉特征与视觉舒适评价——静态光环境指标眼睛的视觉特征与视觉舒适评价——眩光指标1301统一眩光值UGR度量处于视觉环境中的照明装置发出的光对人眼引起不舒适感主观反应的心理参量。统一眩光值适用于简单的立方体形房间的一般照明设计,不适用于间接照明和发光顶棚的房间。02自然采光眩光指数DGI基于亮度的眩光指标通常可以更好地表征视觉舒适度,因此在不同的年代通过分析视野内的亮度分布提出了若干个不同的眩光指数。其中具有代表性的是1972年学者Hopkinson提出的自然采光眩光指数(DaylightGlareIndex,DGI)。我国现行的采光国家标准中使用DGI作为评价天然光眩光的指标。03采光眩光发生概率DGP在考虑视野内亮度对比的同时也将视线方向上的垂直照度纳入考量,经过天然光研究领域研究学者的多次验证试验,普遍认为DGP指标的表现优于DGI指标,DGP指标用于预测视觉舒适程度的灵敏性较高、不容易出错,且由于Wienold开发出了计算DGP的软件工具,使得DGP数值的获取较为方便,进一步促进了DGP的广泛应用。眼睛的视觉特征与视觉舒适评价——动态光环境指标1401全自然采光时间比DA全年工作时间中单独依靠自然采光就能达到最小照度要求的时间比02有效全自然采光时间比UDI针对能有效利用自然光的时间,因此采光条件既不能太暗(小于100lx),也不能太亮(大于2000lx)。03连续全自然采光时间比cDA与DA相比,cDA在自然采光照度小于最小设计照度时采用权衡系数的方式来综合考察其不满足程度。04年日照曝光量ASE指超过指定直射阳光照度水平且超过指定小时数的区域面积的比,是描述室内环境中潜在的视觉不适的指标。05空间日光自治指数sDA一般将sDA表述为sDA300/50%,用来表述空间所有水平照度计算点中有多少计算点在一年中可以有超过50%的时间仅在自然光照射下就达到300lx。建筑光环境现行标准/3.3建筑光环境现行标准——建筑采光设计标准16采光标准综合考虑了视觉试验结果,通过对已建成建筑的采光现状进行现场调查,结合窗洞口经济分析、我国光气候特征及我国国民经济发展等建筑因素,将视觉工作划分为Ⅰ~Ⅴ级,并提出了各级视觉工作要求的采光系数标准值和室内天然光照度标准值。采光等级侧面采光顶部采光采光系数标准值(%)室内天然光照度标准值(lx)采光系数标准值(%)室内天然光照度标准值(lx)Ⅰ57505750Ⅱ46003450Ⅲ34502300Ⅳ23001150Ⅴ11500.575各采光等级参考平面上的采光标准值和室内天然光照度标准值建筑光环境现行标准——建筑采光设计标准17视野内照度分布不均匀,易使人眼疲乏。视觉功效下降,影响工作效率。因此,要求房间内照度分布应有一定的均匀度,一般以最低值与平均值之比来表示。采光等级眩光指数值DGIⅠ20Ⅱ23Ⅲ25Ⅳ27Ⅴ28窗的不舒适眩光指数(DGI)采光均匀度表面名称反射比顶棚0.60~0.90墙面0.30~0.80地面0.10~0.50桌面、工作台面、设备表面0.20~0.60室内各表面的光反射比建筑光环境现行标准——建筑照明设计标准18房间或场所参考平面及其高度照度标准值(lx)Ra起居室一般活动0.75m水平面10080书写、阅读300*卧室一般活动0.75m水平面7580床头、阅读150*餐厅0.75m餐桌面15080厨房一般活动0.75m水平面10080操作台台面150*卫生间0.75m水平面10080电梯前厅地面7560走道、楼梯间地面5060车库地面3060住宅建筑照明标准建筑光环境现行标准——建筑照明设计标准19办公建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(lx)UGRU0Ra普通办公室0.75m水平面300190.6080高档办公室0.75m水平面500190.6080会议室0.75m水平面300190.6080视频会议室0.75m水平面750190.6080接待室、前台0.75m水平面200—0.4080服务大厅、营业厅0.75m水平面300220.4080设计师实际工作面500190.6080文件整理、复印、发行室0.75m水平面300—0.4080资料、档案存放室0.75m水平面200—0.4080《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2019)205.2.8充分利用天然光,评价总分值为12分,并按下列规则分别评分并累计:1、住宅建筑室内主要功能空间至少60%面积比例区域,其采光照度值不低于300lx的小时数平均不少于8h/d,得9分。2、公共建筑按下列规则分别评分并累计:1)内区采光系数满足采光要求的面积比例达到60%,得3分;2)地下空间平均采光系数不小于0.5%的面积与地下室首层面积的比例达到10%以上,得3分;3)室内主要功能空间至少60%面积比例区域的采光照度值不低于采光要求的小时数平均不少于4h/d,得3分;3、主要功能房间有眩光控制措施,得3分。光源介绍/3.4光源介绍——天然光22全天日射计全日射光直射光扩散光昼光天然采光光源太阳直射光天空扩散光不同光源的光谱功率分布光源介绍——天然光23
侧窗采光
特点①结构简单、施工容易、易于操作、维修、防雨②有利于通风。③室内照度分布不均、容易受到旁边建筑物的影响光源介绍——天然光24
顶窗采光光源介绍——天然光25
顶侧窗采光(a)顶侧窗(b)通风顶(c)锯齿状(d)模拟天窗光源介绍——人工光源26发光原理热辐射光源通电加热钨丝发光:白炽灯气体放电光源利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线,从而使荧光粉发出可见光的原理发光半导体光源钨丝光源介绍——人工光源27在照明设计中、照明方式的选择对光质量、照明经济性和建筑艺术风格都有重要的影响,合理的照明方式应当既符合建筑的使用要求,又和建筑结构形式相协调。不同照明方式及照度分布(a)一般照明;(b)局部照明;(c)分区一般照明;(d)混合照明光源介绍——人工光源28工位区+低照度全体照明(大成建设ZEB栋)光源介绍——人工光源29绿色建筑光环境技术/3.5绿色建筑光环境技术——采光技术31
镜面导光管(MirrorLightPipe,MLP)或管状日光导引系统(TubularDaylightGuidanceSystem,TDGS)的组成是:一个置于建筑物屋顶上的室外收集器。图3-11是导光管的室外收集器部分。在大多数情况下,它是一个净片聚碳酸酯圆顶,滤除紫外辐射,并排除雨水和灰尘。一个空心管,内表面反射率很高,一般是用阳极氧化铝或叠层银膜制成的。室内散光器。它将导光管发射出的、方向高度集中的光线转换成对整个房间表面更为均匀得多的分布。导光管绿色建筑光环境技术——采光遮阳技术32百叶窗(遮光格栅)百叶窗帘光转向遮阳角度选择型天窗绿色建筑光环境技术33
自动追踪太阳光反光板一级反光镜三级反光镜二级反光镜中庭主镜太阳追踪二级镜二级
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