环境建筑学第6章建筑光环境(第2讲)
建筑环境学教案ja6
第八草建筑光环境本章的学习要点1.了解光的基本度量单位及相互关系2.掌握天然光环境的基本设计要点§6-1光的性质与度量一、基本光度单位及相互关系1.光通量：辐射通呈:（辐射功率）：单位时间内辐射体辐射的能量称辐射通：i:。
光通量：相应的辐射通量中被人眼感觉为光的那部分能星:。
单位为流明（Inl）描述光源发光能力的基本量2.发光强度左义：光通疑的空间密度，称发光强度。
发光强度物理意义及表示方法：发光强度表征光源发岀的光通量在空间的分布状况。
发光强度用I表示，单位为坎徳拉（cd）。
描述光通量在空间分布状况的参数举例：带灯罩和不带灯罩。
3.照度左义：对于被照而而言，用落在其单位而积上的光通量多少的数值来表示它被照射的程度，称照度。
照度的物理意义及表示方法：照度表征被照而上的光通量密度。
照度用E表示。
照度可直接相加，几个光源同时照射被照面时，其上的照度为单个光源分别存在时的照度的代数和。
4.亮度左义：发光体在视线方向单位而积上的发光强度。
唯一能直接引起眼睛视感觉的量举例：黑白两种照度完全相同的物体，人们会感到白色的物体亮的多。
（1）物理量度：物体在视线方向单位而积上发出的发光强度。
物理量度可表示为：Le =dle ZdScosG式中：8—发光面法线与视线方向夹角；dIθ-≡积微元dS在视线方向的夹角。
（2）主观亮度：定义：人们主观感受到的物体明亮程度。
主观亮度：与物体的物理亮度有关；与我们所处的环境的明暗程度有关。
举例：同一盏灯在夜晚或白昼时，眼所感到的明暗不同。
二、光的反射与透射光在传播过程中,遇到介质时,会发生反射、透射与吸收现象。
1∙定向反射和透射材料定向反射：光线照射到表面很光滑的不透明材料上，会出现定向反射现象。
左向反射特点：1）光线入射角等于反射角：2）入射光线、反射光线及反射表而的法线处于同一平而。
具有这种特征的材料称为定向反射材料。
定向透射：光线射到透明材料上，会产生定向透射。
建筑光环境 复习资料
天窗
上凸式天窗
（矩形、梯形、M形等）
锯齿形天窗
下沉式天窗
中井式
边井式
纵向Hale Waihona Puke 沉式横向下沉式 平天窗
采光标准
采光系数标准值
一定范围内，照度越高越好，但越高投资越大，故 综合各方面因素，将视觉工作分为 5 级，提出了各级 视觉工作要求的室内天然光临界照度值。 注：我们把室内全部利用天然光进行采光时的室外 最低照度称为室外天然光“临界照度”，也就是开始需
视觉适应
• 从明亮环境到较暗环境时，人眼对环境转换的适应称为暗 适应，适应时间较长。 • 从较暗环境到明亮环境时，人眼对环境转换的适应称为明 适应，适应时间较短。
光谱光视效率
• 光是一种电磁辐射，以波长来识别。在明暗视觉下， 人眼观看相同功率、不同波长的光辐射，感觉到的明 亮程度不同。人眼的这种特性常用光谱光视效率V(λ) 的曲线表示。
改善侧窗采光缺陷的措施
1）提高窗（上沿）位臵高度。但是，受层高限制，只能 保证有限进深的采光要求，一般不超过窗高的2倍，更深 的地方宜采用人工照明补充；
2）采用乳白玻璃、玻璃砖等扩散透光材料，或采用将光 线折射至顶棚的折射玻璃。这些材料在一定程度上能提高 房间深处的照度，有利于加大房屋进深，降低造价； 3）采用内大外小喇叭口窗 4）窗间墙尽量窄，以改善横向采光均匀性 5）双侧开窗
亮度的常用单位为坎德拉每平方米（cd/m2 ），也称 尼脱（nt）。即
1 nt 1 cd 1m
2
单位坎德拉每平方米（cd/m2 ），有时也用另一较大 的单位——熙提（sb），它表示1cm2面积上发出1cd 时的亮度单位。即
1 sb 10
4
cd m
建筑环境学-6光环境
该方向上的发光强度为 I= d/dΩ；
在该方向上的发光强度平均值为 I= /Ω (坎德拉cd)；
即1cd=1lm/1Sr ,表示:在1球面度立体角内均匀发射出1lm的光通量 例:一只裸露的40W的白炽灯,光通量=350lm,求其平均发光强度.
解: I=/Ω=350/4π =28cd
（2）表达式：
dIθ Lθ = dScos θ
其中: θ—发光面法线与视线方向夹角
即该物体亮度与该物体在视线方向上的发光强度成正比, 与该物体在视线方向上的投影面积成反比。 物理亮度的常用单位为:坎德拉每平米(cd/㎡);又称尼脱(nt) 它表示1㎡表面上,沿法线方向发出1坎德拉的发光强度
2、主观亮度：
（二）均匀扩散反射、透射材料
半透明材料使入射光线发生扩散透射； 表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射，使光线分散
在更大的立体角范围内。
1、均匀扩散材料： 定义：将入射光线均匀地向四面八方反射或透射，并且，从各
个角度看，其亮度完全相同，看不见光源形象，这类材料被称 为～。
均匀扩散材料包括： 1)均匀扩散反射材料：如：氧化镁、石膏、及大部分无光泽、
（六）光的方向性
§6-3
一、自然光源与人工光源
二、自然采光原理与设计
§6-3 天然采光
6.3.1 自然光源与人工光源
（一）天然光与人工光的视觉 效果 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。 （二）天然光 和人工光的光谱能量分透明度。
§6-3 天然采光
(二)不同采光口形式的特征及其对室内光环境的影响
1) 2)
3)
4)
1、侧窗 它是在房间的一侧或两侧墙上开的采光口，是最常见 的一种采光形式。 适用场合： 用于进深 不大的房间采光。 如：教室、住宅、办公室等 特点： 构造简单、布置方便、造价低廉； 光线具有明确的方向性，利于形成阴影； 可通过它看到外界景物，扩大视野； 由于窗位置低，人眼易看到明亮的天空，易造成眩光；
建筑环境第6章-建筑光环境
7000K 10000K
可采用相关色温表 20000K
示
黑体加热轨迹 6－ 26
6.1.3 颜色的基本概念
3。光源的颜色 光源的显色性
何谓显色性：光源显现物体颜色
的特性，即物体色在不同照明条件 下的颜色感觉发生变化的特性,即逼 真程度。
显色性研究方法：选用参照标准
（以接近日光的色温为基准，低温： 接近早晨、傍晚日光，高温：接近 中午日光）
源，且亮度均匀
c)
➢ 如透明玻璃涂白 漆
均匀漫透射
➢ 完全看不清背
d) 侧光源和物象，
量度均匀 ➢ 如乳白玻璃6－ 18
6.1 光的性质与度量 6.1.2 材料的光学特性
光的折射规律：
sin i n2
sin
n1
3。折射
光的散色：
因折射将白光中各频率不同的单色光分离形成各种颜色
6－ 19
6.1 光的性质与度量 6.1.3 颜色的基本概念 1。颜色的特性
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
小结 光通量Φ 发光强度I 照度E
亮度Lθ
❖描述对象 光源
光源
❖定义： Km e, V( )d
Id d
❖量纲：
lm
1cd=lm/sr
❖使用场合
评估光源发 光能力参数
反映灯具空 间发光能力
受照面 光源、受照面
E dΦ dA
L
dI
dA cos
1lx=lm/m2
1nt = lm/(sr·m2) =cd/m2
显色性定量：显色指数Ra，100：
显色性最好； 80～100：显色性优 良；50～79：显色性一般；＜50显 色性较差。
No.22 6－ 27
建筑环境学光环境补充优秀课件
真空玻璃
真空玻璃是目前节能效果最好的玻璃， 真空玻璃是在密封的两片玻璃之间形成真 空从而使玻璃与玻璃之间的传导热接近于 零，同时真空玻璃的单片一般至少有一片 是低辐射玻璃。低辐射玻璃可以减少辐射 传热，这样通过真空玻璃的传热其对流、 辐射和传导都很少，节能效果非常好，但 目前国内尚未形成生产能力。
如果城市和市郊的建筑在更大程度上依靠日光 照明的话，将降低对能源的需求和消耗，同时 也会降低成本。
我们为了驱散多余的热量而在写字楼里安装中 央空调，而大量的电灯却散发着热量，这样的 设计是不是有点愚蠢呢？
玻璃幕墙
虚的窗，实的墙。千 百年来，建筑师们就 在这“虚”“实”对 比中作文章，只是窗 面积日渐增大着。从 这个角度可以说： “建筑的历史就是为 光线而斗争的历史， 就镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻 璃等。
吸热玻璃
吸热玻璃是在玻璃本体内掺入金属离 子使其对太阳能有选择地吸收同时呈现 不同的颜色，
吸热玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃 时将光能转化为热能而被玻璃吸收，热 能以对流和辐射的形式散发出去从而减 少太阳能进入室内。
镀膜玻璃
镜面玻璃是60年代的新产品。在玻璃生产时， 经热处理、真空沉淀或化学方法，使玻璃的 一面形成一层具有不同颜色(如金、银、蓝、 灰、古铜)的金属膜，像镜子一样，具有将入 射光反射出去的能力。
6毫米厚的透明玻璃，能透过太阳的可见光 78%，而同样厚度的古铜色的镜面玻璃，仅 能透过太阳的可见光的26%。因此，其导热 系数虽然与透明玻璃相当，其遮挡系数却比 染色玻璃更小，一般可达到0.3左右。
普通平板玻璃的辐射率较高，通常为 0.84。低辐射玻璃是通过在玻璃表面涂敷 低辐射涂层使表面的辐射率低于普通玻 璃从而减少热量的损失来达到降低采暖 费用实现节能目的。衡量低辐射玻璃节 能效果的重要指标是辐射率。辐射率越 低通过玻璃表面发生的辐射损失越少， 玻璃的节能效果越好。
建筑光环境-建筑环境学
第八章建筑光环境建筑光环境是建筑环境中的一个非常重要的组成部分。
人们对光环境的需求与所从事的活动有密切关系。
在进行生产、工作和学习的场所，适宜的照明可以振奋人的精神、提高工作效率、保证产品质量、保障人身安全与视力健康。
因此，充分发挥人的视觉效能是营建这类光环境的主要目标。
而在居住、休息、娱乐和公共活动的场合，光环境的首要作用则在于创造舒适优雅、活泼生动或庄重严肃的特定环境气氛，使光环境对人的精神状态和心理感受产生积极的影响。
建筑照明能耗在建筑能耗中也占据了重要的份额。
国内外的统计数据都表明，在现代的办公建筑与大型百货商场，照明能耗均约占整个建筑能耗的三分之一左右。
因此，在保证满足室内光环境要求的条件下，最大限度地降低照明能耗，对于减少建筑总能耗，降低高能耗所导致的污染排放具有非常重要的社会意义和经济效益，也是建筑设备工程专业的重要的任务。
为了创造令人满意的室内光环境，同时又要避免过高的建筑能耗，就必须充分了解不同类型的采光、照明设备与方法的性能特点与能耗特点。
本章介绍了建筑光环境有关的基本概念和理论，此外，对照明、采光设备、控光材料、照明形式、计算方法等也有介绍，以期读者对光环境的设计原理有正确的了解，并初步掌握光环境的设计与控制方法。
第一节光的性质与度量光是以电磁波形式传播的辐射能。
电磁辐射的波长范围很广，只有波长在380nm至760nm的这部分辐射才能引起光视觉，称为可见光（简称光）。
波长短于380nm的是紫外线、x射线、 射线、宇宙线；长于760nm的有红外线、无线电波等等。
它们与光的性质不同，人眼是看不见的（图8-1）。
图8-1 辐射波谱不同波长的光在视觉上形成不同的颜色，例如700nm的光呈红色，580nm呈黄色，470nm呈蓝色。
单一波长的光呈现一种颜色，称为单色光。
日光和灯光都是由不同波长的光混合而成的复合光，它们呈白色或其他颜色。
将复合光中各种波长辐射的相对功率量值按对应波长排列联结起来，就形成该复合光的光谱功率分布曲线，它是光源的一个重要物理参数。
《建筑环境心理学》第6讲-个人空间、私密性和领域性PPT课件
第二，Hall认为不同文化背景的人们，他们的个人
空间也不一样。
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亲密距离
包括0到15厘米的近段和15到45厘米的远段。在亲密距 离内，视觉、声音、气味、体热和呼吸的感觉，合并产生了 一种与另一人真切的关系。在此距离内所发生的活动主要是 安慰、保护、抚爱、角斗和耳语等。
亲密距离只使用于关系亲密的人，如密友、情人或配偶和 亲人等。
2. 私密性有助于个人建立和保持自律，从而增强独立性和 选择意识，失去自律也就失去了与社会环境相互作用的控 制感。个人信息的过分暴露，尤其是视觉暴露，会使人感 到私密性遭受侵犯，产生失去控制的消极心理状态。
（2）领域的防卫。当领域遭到侵犯时常会发生保卫行为。 对领域的防卫分为预防和反应两种行为。防卫的程度视领 域的重要性、原因等因素而有所区别。
（3）占用和使用。领域的控制常常用标记和其他标志品表 示所有权。公共场所的某些地点反复被一定的人群占用， 该地点的领域使用特权就可能被人们所默认。
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设计工作室内空间领域的 建立
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领域性与环境设计
增进领域感
领域感即个人或群体控制某个场所或物体的能力与感觉。 在实质环境方面就是通过建立领域标志来达成，包括保持 户外环境的整洁、美化院落、种植花草和树木、做围墙和 篱笆。领域标志品除了能帮助进行更为明确的空间限定、 提供居民控制空间的能力和方法外，领域感和社区的认同 感紧密相连。领域感较强烈的社区，居民间的社会交往也 较积极，社会合作也较多，在社会层面上，它意味着居民 对场所的责任感和对社区的非正式社会控制，所以财产受 侵害的可能性也较小。
建筑环境学光环境
建筑环境学光环境光环境是建筑环境学中的重要组成部分，也是对用户空间体验产生影响的关键因素之一。
了解建筑环境学光环境有助于我们更好地设计和建造空间。
光环境与建筑建筑环境学中的光环境包括室内和室外的自然光、室内照明和建筑元素的反射与折射光等。
对于建筑师和室内设计师来说，光环境是设计和构建建筑空间的重要元素之一。
光环境不仅会影响建筑内的基本功能，如工作和学习，还会直接影响人们的情绪、视觉体验和生活质量。
因此，充分理解光环境对于建筑的设计和构建至关重要。
光环境良好的建筑空间不仅可以让人们更加愉悦地生活和工作，还可以提高建筑的可持续性和效率。
光环境的要素光环境的要素主要包括光的颜色、强度、分布、质量和空间关系等。
这些因素会直接影响人们的视觉和情感体验。
光的颜色光的颜色是光环境的一个重要要素。
我们对任何一个物体的颜色感受都来源于这个物体反射、吸收和折射的光线中的色光。
在建筑室内和室外，对于人们的视觉感知，不同颜色的光有不同的效果，可以产生不同的情感体验。
因此，我们需要在设计和建筑中选择合适的颜色光源。
光的强度光的强度是指光的亮度和光照强度。
它直接影响人们的视力和情感体验。
光强过弱会影响人的视力和工作效率，而光强过强会刺激人的视神经，引发视觉疲劳和不适感。
光的分布光的分布是指光在建筑空间中分布的均匀程度。
光的分布不均会影响人们的视觉和情感体验，而均匀的光线分布可以给人带来更加舒适自然的感受。
光的质量光的质量包括色温、色彩还原指数、光源寿命等等。
这些因素都是影响光的质量的关键因素。
色温和色彩还原指数直接影响到人们对于光源色彩的感知和舒适度。
空间中的光空间中的光是指光与空间的关系。
在建筑设计和建造中，我们需要根据不同建筑的特点、功能和使用者的需求来选择合适的光学方案，以达到更好的空间效果。
建筑光环境的设计和控制建筑光环境的设计和控制是建筑环境学中的关键问题之一。
设计和控制好光环境可以提高建筑空间的可持续性和效率，同时也可以增强用户视觉体验和情感体验。
建筑环境学
病态建筑内主要四大污染源：
（1）物理污染：主要指空气中的粉尘、油烟、悬 浮微粒等对室内空气的污染。 （2）放射性污染：普通建材中的花岗岩、大理石、 页岩、硅等 （3）化学污染：主要有：甲醛、二甲苯、氨气、 一氧化碳、二氧化碳以及挥发性有机化合物等。
（4）生物污染：包括：霉菌、细菌、尘螨、病毒、 生物皮屑等等。
风水是什么？
玄学：
– 前人的经验＋神秘主义 迷信 – 原因：缺乏科学的认识和分析手段
科学：
– 环境因素影响人体的身体与心理健康 – 现代科学的发展提供了研究手段
关于风水(堪舆)的一些说法
以八卦五行、河图洛书等易学文化为基础； 注意建筑布局、空间分割、方位调整、色彩运用： “背山、面水、向阳”为最佳方位，宅院地势应 适当前低后高，“水口”、“气口”方位要重 视…… 认为不好的住宅物理环境对人的心理有影响，导 致影响人的命运； 涉及环境心理学、地理学、气象学、生态学、规 划学、建筑学等； 对自然现象解释不清的地方，陷入巫术，如消除 不利因素的“符镇法”。光、电、磁等波动均称 之为“气”，且无所不在，无所不包。
湿热地区的 中国民居
云南干阑竹楼：防雨， 防湿和防热。
湿热地区——干栏建筑:吊脚楼/鼓楼
一般为三层。楼板以下为 “地层”，顶棚以上为楼 层，中间层为居住层。就 其功能而言，地层一般为 牲畜圈及杂物间，也有将 厨房及碓房设置在此间的。 楼层主要是贮藏层。
湿热地区——干栏建筑:吊脚楼/鼓楼/土掌房
爱斯基摩人(因纽特人)的雪屋
将兽皮衬在雪屋内表面，通过鲸油灯采暖， 可使室内温度达到15℃
年较差30.5℃
月份
埃及的民居：干热地区建筑
干热地区——吐鲁番地区的半地窑式
《建筑光环境》PPT课件
光环境控制的意义
减少视觉疲劳，保证视觉安康和身 心安康
提高劳动生产率 降低能耗 人工照明能耗 空调能耗
90年代末上海市公共建 筑的一次能源消耗比例
% 空 调照 明热 水动 力 与 其 他
宾 馆 46.1 13.5 31
9.4
商 场 40.5 33.7 10.7 15.2
办 公 楼 49.7 33.3 2.7
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 380－780nm)称为光通量。
单位: 流明(lumen，lm)。
人眼在观看同样功率的辐射时, 在 不同波长时感觉到的亮度是不同的， 人眼的这种特性用相对光谱光效率
小空间 适用
照明方式
一般照明 分区一般照明
局部照明 混合照明
局部照明(混合照明)
分区照明(分区一般照明)
人工照明设计中的灯具 利用系数Cu
影响因素
灯具类型 灯具间隔 各内壁面反射率 房间的长宽 灯具到工作面的距离
实用形式：查手册中的表格
天然采光
天然采光特点 节能：104 lm /W 视觉效果好，不易导致视
侧面采光的 采光系数
l 房间宽度 〔即有窗的墙的 长度〕 b 房间的进深
天然采光标准
下面的采光系数乘以各光气候分区的光气候 系数K，即可得各分区的采光系数。
采光系数标准值
d0.15
250
5
350
7
0.15<d 0.3
150
3
250
5
0.3<d 1.0
100
2
150
3
1.0<d 5.0
建筑光学PPT课件
光通量
光通量是人眼对光能量中的有感 觉的量。
光通量符号：φ 单位 ：lm
计算公式 或
40W白炽灯， Ф=350lm 40W荧光灯， Ф=2200lm
式中 φ——光通量，lm;
——波长为 的光谱辐射通
量，W;
—— 光谱光视频率：
——最大光谱光视效能，明
视觉时为
。
例题
已知钠光灯发出波长为589nm的单色光，设其辐 射通量为10.3W，计算其发出的光通量？
照度和亮度的关系
照度和亮度的关系，指的是光源亮度和它所形成的照度间的关系
而
得
所以有
整个发光面在0点形成的照度是
均匀亮度是有 立体角投影定律
例题
在房间侧墙和屋顶上各开一个1㎡的窗洞，它们 与室内桌子的相对位置如图，设通过窗洞看见 的天空亮度为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)。
Lα
坎德拉每平方 米 (cd/m2)
Lα=Iα/(A·cosa)
ρ 无量纲
ρ=φρ/φ
τ 无量纲
τ=φτ/φ
α 无量纲
α=φα/φ
【例1】
某房间墙壁用乳胶漆饰面，其反射比ρ=0.7，已 知墙面平均照度为E=50lx，求墙面平均亮度。
【解】：由公式
L E
0.7 50
11.14 cd
m2
因为
1ast
环境。 人们依靠不同的感觉器官从外界获得各种信息，其中约
有80%来自光和视觉。 建筑师的任务之一，就是要为人们创造优良的光环境。
光环境设计
光环境设计要运用很多学科的基础理论，如建筑学、物理学、美学、生理学、心 理学、人工工效等等，它既是科学，又是艺术，同时又受经济和能源的制约。
建筑环境学 建筑光环境
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
人工照明能耗 空调能耗
2
90年代末上海市公共建 筑的一次能源消耗比例
% 空调 照明 热水 动力与其他
宾馆 46.1 13.5 31
9.4
商场 40.5 33.7 10.7
15.2
办公楼 49.7 33.3 2.7
17
医院 30.3 13.9 41.8
研究方法：实验研究 识别几率：正确识别的次数与识别总次数
的比率
31
视觉功效曲线
条件：识别几率95％
32
适当的照度或亮度水平 合理的照度分布 舒适的亮度分布：适合的亮度对比很重要 宜人的光色：影响对物体颜色的判别和人
的心理感觉 无眩光干扰 光的方向性：使被视物体有立体感
33
亮度到一定程度 后，反而会超过眼 睛的适应范围。当 物体亮度超过一定 值时人眼会感到刺 眼，不能工作。对 于人眼视力而言， 存在着最佳亮度。
G 明度
每种色调分为10个等级， Y 主色调和中间色调的等
B 彩度
级均为 5 。10Y 表示黄
与黄绿的中间色，即淡
R
P
黄绿色。
27
28
29
颜色产生的错觉
33 30 37
30
人借助于视觉器官完成视觉作业的效能称 视觉功效。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。
照度范围(lx)
20 ~ 30 ~ 50 50 ~ 75 ~ 100 100 ~ 150 ~ 200 200 ~ 300 ~ 500 300 ~ 500 ~ 750 500 ~ 750 ~ 1000 750 ~ 1000 ~ 1500 1000 ~ 1500 ~2000
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天然采光标准
下面的采光系数乘以各光气候分区的光气候 系数K，即可得各分区的采光系数。
采光系数标准值
d0.15 0.15<d 0.3 0.3<d 1.0 1.0<d 5.0 d>5.0
250 150 100 50 25
5 3 2 1 0.5
350 250 150 100 50
7 5 3 2 1
相同黄色Y 也有偏红黄 YR和偏绿黄GY 之分
RP P G PB
B
明度
B 彩度
每种色调分为10个等级， Y 主色调和中间色调的等 级均为 5 。10Y 表示黄 R 与黄绿的中间色，即淡 黄绿色。
P
27
孟赛尔表色系(镜像)
28
颜色产生的心理效果
情绪感觉
积极色：暖色调＋高亮度 消极色：冷色调＋低照度
62
中国光气候分区与光气候系数
室外总照度年 平均值31.46 lx K=0.9
室外总照度年 平均值21.18 lx K=1.2
V IV
III
III II K=0.85 I
K=1.0
III
V
IV
K=1.1
III
63
侧窗采光
64
侧窗采光
用于有外墙的房间
65
窗台高度变高时,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。
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。
35
有突出亮的面
36
有突出暗的面
37
亮度分布适宜
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眩光
当视野内出现高亮度的光时, 使眼睛不能完 全发挥机能，这种现象成为眩光。 在眩光下， 瞳孔会缩小，以提高视野的适应亮度，也就 降低了眼睛的视觉敏感度。
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380－780nm) 称为光通量。
单位: 流明(lumen，lm)。
人眼在观看同样功率的辐射时, 在不 同波长时感觉到的亮度是不同的，人 眼的这种特性用相对光谱光效率V()来 表示。
5
不同波长的相对光谱光效率
亮度高于3 nt(cd/m2)时主要由锥状细胞发
挥作用
在亮度低于0.01 nt时主要由杆状细胞发挥 作用，但不能分辨颜色
绝对光阈：背景亮度为 0 时可识别的 临界亮度
目标越小要求越高
呈现时间越短要求越高
22
视野和视场
180
双眼视野 水平方向单眼视野180
斜线区为单眼视野范围， 白色区为双眼视野范围。 单眼向上60 ，向下70 。
照度相同
反光材料，亮度高
吸光材料，亮度低
14
亮度表达式
L
dI dS cos
当量面积 dScos
dI
15
光源的亮度与被照面的 照度关系
光源 面积A L
E＝L sin
r
＝Acos /
r2
E
16
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。
3
光的性质和度量
光的特征
电磁波的一部分，光子的波动运动 可见光和良好视觉的共同作用 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
较长波长为主
4
光通量
物理意义：说明光源发光能力的基 本量，能量单位。
定义：辐射体单位时间内以电磁辐射
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。 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。如看阳光下的积雪等。
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眩光产生的原因
不恰当的自然采光口，不合理的光亮度，不 恰当的强光方向，都会在室内造成眩光现象。 可能产生眩光的地方
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视觉与光环境
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？
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 获得的信息与实际情况相符合 背景中也没有视觉“噪声” 干扰注意 力
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眼睛的生理特点
视网膜的两种感光细胞
晴天室外照 度变化
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天然采光标准
采光系数C
定义：室内某一点的天然照度 Ei 与同一时间 的室外照度Eo 的比值。
C=(Ei/Eo)×100%
在采光标准中，室外照度是指全云天时的天 空扩散光。
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1~5级，各 级的天然照度最低值分别为250、150、100、 50 和25 lx 。
明视觉：V()max 对应波长555nm (黄绿光)，光效是 680lm/W。
暗视觉：V() max 507nm (蓝绿光)
6
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
源在这方向上单位立体角内发出的光通量(和 距离无关)。
I d d
光滑的纸
油漆表面
磨砂玻璃
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光问题与热问题的比较
共同点
热问题：相同条件下，投入能量越多，温
度就越高 光问题：相同条件下，可见光区投入能量 越多，亮度就越高 不同点
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。
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。
时间有关。
研究方法：实验研究
识别几率：正确识别的次数与识别总次数
的比率
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视觉功效曲线
条件：识别几率95％
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舒适光环境评价
适当的照度或亮度水平 合理的照度分布 舒适的亮度分布：适合的亮度对比很重要 宜人的光色：影响对物体颜色的判别和人 的心理感觉 无眩光干扰 光的方向性：使被视物体有立体感
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窗台高度不变,窗的上沿高度降 低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。
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不同类型玻璃的采光效果
通过采用乳白色玻璃，玻璃砖照度或亮度水平
亮度到一定程度 后，反而会超过眼 睛的适应范围。当 物体亮度超过一定 值时人眼会感到刺 眼，不能工作。对 于人眼视力而言， 存在着最佳亮度。
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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
缝纫、绘图、检验室
辨色、精密加工和装配 手工雕刻、精细检验
500 ~ 750 ~ 1000
750 ~ 1000 ~ 1500 1000 ~ 1500 ~2000
手术室、微电子装配
>2000
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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。
白炽灯的光谱特性
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卤钨灯
光效和寿命均高于白炽灯，灯丝温度很高
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荧光灯
光效较高，寿命长，显色性好，表面温度低 所谓节能灯就是紧凑型荧光灯，33~58 lm/W
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荧光高压汞灯
光效高
寿命长
显色性差
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气体放电 光源光谱
低压钠灯的主要 波长为589nm的黄光， 最接近555nm，故发 光效率最高。
单位：坎德拉(candela, cd)
d dS r
2
ds
7
光通量相同，发光强度 却不同
8
照度 E
定义：落在单位面积被照面上的光通量的数
值。表示被照面被照射的程度。
表达式：
E d dS
单位：勒克斯(lux, lx)，相当于1 lm的光通量
均匀分布在1m2的被照面上
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。
9
光源的发光强度与被照 面的照度关系
已知点光源发光强度以及 与被照面的距离，即可求得 垂直于二者连线的被照面的 照度： En＝I / r2
再通过三角转换即可求得 实际被照面的照度： E=Ensin = (I / r2) sin 线光源是点光源的积分叠 加，面光源是线光源的积分 叠加。原理相同。
玻璃办公桌面 局部照明的展板 不恰当的工作面照明
黄种人眼睛的黑色素较白种人的多，对眩光 的忍受力比白种人强。白种人比黄种人的耐 暗程度强。
40
41
光污染
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。
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人工照明
特点
不受光气候影响 不受建筑设计影响 控制方便 需要消耗大量电能 增加夏天空调负荷
第六章
建筑光环境
清华大学 建筑学院
建筑技术科学系
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
人工照明能耗 空调能耗
2
90年代末上海市公共建
筑的一次能源消耗比例
% 宾馆 商场 办公楼 医院 空调 46.1 40.5 49.7 30.3 照明 13.5 33.7 33.3 13.9 热水 31 10.7 2.7 41.8 动力与其他 9.4 15.2 17 14