环境科学概论6. 建筑光环境
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；
建筑环境学 建筑光环境
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。
20
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
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
50
1
100
2
d>5.0
25
0.5
50
1
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
III
K=1.0
42
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
43
种类
热辐射光源：白炽灯、卤钨灯 气体放电光源：荧光灯、节能灯、高
压汞灯、金属卤化物灯、高/低压钠灯
光谱特点
非连续 多峰值
44
光效低 色偏红 灯丝高温(2300
K以上) ，高亮 度，有眩光 寿命短 无频闪现象 调光性好 耐频繁开关
自控可 调百页
Optimum brightness (750 lx)
Day light usage
Lighting
建筑光环境设计
建筑光环境设计在建筑设计中，光环境的创造是提升空间品质、营造氛围和提高使用舒适度的关键因素之一。
良好的光环境设计不仅能够节约能源，还能对人们的身心健康产生积极影响。
本文将探讨建筑光环境设计的基本概念、原则及其在现代建筑设计中的应用。
基本概念建筑光环境设计是指在建筑设计过程中，通过合理规划和设计自然光和人工照明系统，以达到适宜的光照水平、光色温度和光线分布，从而满足人们视觉舒适性、健康和功能性的需求。
它包括自然采光设计和人工照明设计两个重要组成部分。
设计原则- 充分利用自然光：自然光是最理想的光源，它能够提供动态变化的光照效果，同时减少能源消耗。
设计时应考虑窗户的大小、位置和遮阳设施，以优化自然光的使用。
- 平衡光照强度：避免过强或过弱的光照，以免造成视觉不适或能源浪费。
合理的光照强度有助于提高工作效率和生活质量。
- 考虑光色温度：不同场合需要不同色温的光源。
例如，办公室适合使用接近日光的色温以保持警觉性，而住宅区则适合使用较暖色温以营造温馨氛围。
- 避免眩光和阴影：设计时应注意避免直接或间接眩光，同时考虑室内外物体的阴影对光环境的影响，确保光线均匀分布。
应用实例自然采光设计在现代办公建筑设计中，通过设置天窗和采用透光材料，可以将自然光引入室内深处，减少对人工照明的依赖。
例如，某绿色办公大楼采用了可调节遮阳系统，根据日照角度自动调整，既保证了充足的自然采光，又避免了强烈日照带来的不适。
人工照明设计在商业空间设计中，通过分区照明和场景模式设置，可以创造出多样化的光环境，满足不同功能区域的需求。
比如，商店入口区域采用高亮度照明吸引顾客，而休息区则使用柔和的灯光营造出放松的氛围。
结论建筑光环境设计是一门综合性很强的学科，它要求设计师不仅要有艺术感和创新意识，还需要掌握相关的技术知识。
通过精心设计的光环境，可以极大地提升建筑空间的品质和使用者的体验。
随着科技的发展和人们对健康生活品质的追求，建筑光环境设计将持续成为建筑设计领域的一个重要研究方向。
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
建筑光环境基础
光度单位
物理亮度（或亮度） 表观亮度（或明亮度）
光度单位
照度和亮度的关系：光源亮度和它形成 的照 度间的关系。 立体角投影定理：E=Lα Ω cosi 适用于光源尺寸相对于它和被照点距离较 大时。
照明设计
在以前的几个世纪里，天黑以后的照明靠白炽 光源，火炬、蜡烛、油灯和以后的煤气灯。按 照今天的标准，表现的机会受到了限制。在最 近100多年照明技术的突飞猛进，深刻地影响 着我们的生活。灯的亮度可以调节，使用适宜 的设备，可改变光线的方向、颜色，可以通过 电线在离电站很远的地方使用，同时人们也可 以 控制使用他们的时间。为了适应人们对灯 的不断增长和变化的需要，灯的效率不断得到 改进，种类也在不断增多。因此，照明设计的 内容是广泛的。
视觉活动特点
6.适应功能 暗适应:从明亮的空间突然进入到黑暗的空间里时， 我们的眼睛就会暂时变成失明的状态，这时因为 眼睛不能同时适应明暗的两个极端。虽然有数分 钟的适应时间，眼睛就能适应黑暗，但是，要完 全适应大概需要有30分钟的调节时间。 色适应：当眼睛适应了某一个特定的光色之后， 就会暂时性地对该光的感度变弱，反之，处在补 色关系上的色光，只需数分钟的时间，就可以看 清楚。
感光细胞
接受光刺激
锥体细胞 ：集中在视网膜的中央部位，称为 “黄斑”的黄色区域 。 功能特征：在明亮环境下对色觉和视觉敏感度起 决定作用，这时能分辨物体的细部和颜色，并对 环境的明暗变化做出迅速的反应，以适应新的环 境。 杆体细胞 ：在中央窝处几乎没有杆体细胞，自 中央窝向外，其密度迅速增加，在离中央窝20º 附近达到最大密度，然后又逐渐减少。 功能特征：在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用， 虽然可以看到物体，但不能分辨其细部和颜色， 对明暗变化的反应缓慢。
建筑技术概论论文：浅谈建筑光环境在建筑设计中的应用
浅谈建筑光环境在建筑设计中的应用摘要：建筑光环境设计已经成为建筑设计的一个重要组成部分。
通过对建筑中自然光和人工照明等共同构成的光环境的设计和控制，可以营造出不同的空间氛围，使行走在其中的人们产生不同的建筑空间体验。
目前，相关的研究主要集中在以下三个方面：人体工学、心理因素、和环境问题。
着眼于建筑光环境设计中的心理学因素，从感觉、知觉、视觉心理学等理论出发，探讨建筑光环境和心理原理之间的关系，为建筑设计和改进光环境提供了一定的理论依据并通过实例加以说明。
全文共分四个部分：简介、与光环境相关的心理学理论、建筑光环境设计实例分析、总结。
关键词：建筑光环境光环境设计建筑设计视觉心理学空间氛围1简介勒柯布西耶曾经说过：“建筑是体块在光影中巧妙、适当和有意味的变化。
”没有光线，就没有建筑。
建筑光环境是建筑至关重要的组成因素。
众所周知，我们之所以能够看到物体是因为有光线。
而眼睛又是对光线格外敏感的人体器官，因而，心理学中有关视觉和知觉的理论将对建筑光环境设计及其所创造的空间效果具有一定的指导意义。
本文即是从心理学角度对建筑光环境设计进行探讨并通过实际应用进行具体分析的。
2与光环境相关的心理学原理2.l心理学中有关视觉和知觉的概念和特性首先，我们来看看心理学中有关感觉和知觉的概念。
感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映，包括视觉、听觉、嗅觉、动觉、平衡觉等。
而知觉则是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的各个方面、各个属性、各个部分的综合的整体的反映。
包括空间知觉、时间知觉、运动知觉和错觉。
与建筑光环境直接相关的人类感觉是视觉，视觉主要由光刺激作用于人眼所产生。
在人类获得的外界信息中，有80%来自于视觉。
人类视觉有许多基本特性和现象，例如明度、颜色、视觉的空间和时间因素等。
明度和颜色比较容易理解，而视觉的空间和时间因素则是指的视觉对比、边界突出、马赫带、视敏度和视锐度等。
视觉对比是由光刺激在空间上的不同分布引起的视觉经验，如明暗对比和颜色对比等。
环境科学概论绪论ppt课件
.
26
建
空调采暖的普及
筑
使人们不再关心 建筑的性能
环
境
发
展
中
的
问
题
.
遍布全球的
玻璃和钢筋 盒子建筑
27
建
筑
美国社会能耗比例
能
耗
现
状
.
28
我
国
我国能源相对匮乏，且利用率（32%）与世 界发达国家（52%）差距很大，正大力发展
集
城市集中供热，开展节约能源工作，并提供
中
了相关法律保障实施
供 到2003年，我国有315个城市建设了集中供
. 蒙古包的排烟与通风19
湿热地区——干栏建筑:吊脚楼/鼓楼/土掌房
水族民居
苗族民居
海南黎族民居
贵州侗族吊脚楼 余姚河姆渡干栏式建筑 台湾现代民居
.
20
干栏建筑一般处于亚热带， 多雨潮湿，加之树林茂密， 豺狼虎豹野猪经常出没其间
.
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。
.
2
教学程序与学时分配
第一章 绪论
2学时
第二章 建筑环境中的空气环境 6学时
第三章 建筑外环境
4学时
第四章 建筑环境中的热湿环境 2学时
第五章 人体对热湿环境的反应 2学时
第六章 建筑光环境
4学时
第七章 建筑声环境
4学时
第八章 可持续发展观与绿色建筑 4学时
.
3
教材与参考资料
教材：
建筑环境学，金招芬等，中国建筑工业出版社
建筑环境学-建筑光环境
选择原则
根据所需的光环境选用合理的电光源性能参数， 以创造舒适的光环境，如色温、显色指数等。 ——舒适 在获得同样的发光能力的同时，选择高效节能灯， 即选择光效高的电光源。 ——节能运行 在满足舒适的光环境与光效的同时，降低一次投 资成本。 ——初投资低
27
3.4.2 照明灯具
1。灯具的光特性
反映发光能力
配光曲线：发光强度的空间分布
在两个扁圆吸顶灯下有工作台P1和P2， 如果光源为100W白炽灯,光效为12.5，求 P1和P2点的照度（不计反射光的影响） 解：灯具Ⅰ在P1形成的照度为： E1-1=I0cos0°/r2=130cos0°/42=8.125(lx) 计算灯具Ⅱ在P1形成的照度:
光照特 性
36
37
38
39
40
41
42
43
44
3.4 人工光环境 3.4.3 照明方式和照明种类
1。照明方式
确定原则：
舒适 节能运行 初投资低
45
3.4.3 照明方式 和照明种类
1。照明方式
典型的洁净室照明/AIR TECH样本
典型的洁净室照明 新建筑物理FIG2.3-32 新建筑物理FIG2.3-33
3.4 人工光环境 3.4.1 人工光源
8
3.4 人工光环境 3.4.1 人工光源
9
3.4 人工光环境 3.4.1 人工光源
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
不同电光源性能比较
项目
普通白炽灯
卤钨灯
荧光灯
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。
2021建筑环境学-建筑光环境(精选试题)
建筑环境学-建筑光环境1、相同的物体表面亮度，在不同的环境亮度时，产生（）的亮度感觉。
2、（）是人们主观感受到的物体明亮程度。
它不仅与物体的物理亮度有关，而且与我们所处的环境的（）有关。
3、（）是发光体在视线方向单位面积上发出的发光强度。
国际通用单位为（）或者（）。
4、亮度是将某一正在发射光线表面的明亮程度定量表示出来的（）。
5、对于被照面而言，用落在其单位面积上的光通量多少的数值来表示它被照射的程度，称（）。
单位为勒克斯，它表示（）m的光通量均匀分布在1平米的被照面上。
6、（）只是说明了光源的发光能力，并没有表示出光源所发出光通量在空间的分布情况，（）则说明了光通量在空间的分布情况。
7、光通量的空间密度，称（）。
它表征光源发出的光通量在空间的分布状况，单位为（）。
8、555nm定义为同等辐射通量条件下，视亮度最高的（）（国际照明委员会）。
9、被人眼感觉为光的那部分辐射通量称为（）。
它表明了光源的发光能力，它的单位为（）。
10、辐射通量是辐射体单位时间内以（）向外辐射的能量。
11、（）是能被人眼所感到的那一部分辐射能，波长范围为（），不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。
12、光是以电磁波形式传播的（）。
13、舒适光环境要素包括（）（）（）（）。
14、明适应是暗到明的适应时间，一般（）分钟；暗适应是明到暗的适应时间，一般（）小时。
15、（）是指眼睛由一种光刺激到另一种光刺激的适应过程。
16、视觉敏锐度（医学上称视力）：人凭借视觉器官感知物体的细节和形状的（），它等于刚刚能分辩的视角倒数，它表示视觉系统分辩细小物体的能力。
这一能力与（）（）均有关系。
17、物体的大小对眼睛形成的张角，称为（）。
18、观察者头部不动但眼睛可以转动，这样所看到的空间范围称（）。
19、人们习惯站在离展品高度的（）倍距离处观赏展品，就是为了使展品位于（）区域内。
20、从视野中心往外30°范围，视觉清晰度（），称“（）”，这是观看物体总体时最有利的位置。
第六章 光环境分析
第六章光环境分析6.1 LEED和绿标简介下面我们主要从绿色建筑标识和LEED两个认证的方向来讲模拟光环境分析。
首先介绍一下这两个认证LEED 绿标6.1.1 绿标绿色建筑标识是我国对绿色建筑的国内标准，是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能，节地，节水，节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。
（摘自《绿色建筑评价标准》GB 50378）一下简称绿标。
6.1.2 LEEDLEED（Leadership in Energy and Environmental Design）是一个评价绿色建筑的工具。
宗旨是：在设计中有效地减少环境和住户的负面影响。
目的是：规范一个完整、准确的绿色建筑概念，防止建筑的滥绿色化。
LEED由美国绿色建筑协会建立并于2003年开始推行，在美国部分州和一些国家已被列为法定强制标准。
6.2 分析前的准备我们选取二十五层的模型为例，进行光环境模拟分析，如图6-1，这是已经完成了的25层的模型。
图 6-16.2.1 添加分析网格1)点击绘图窗口右侧的按钮，进入Analysis Grid（分析网格）面板，点击DisplayAnalysis Grid按钮，如图6-2。
图 6-22)显示分析网格如图6-3。
图 6-33)再点击Auto-fit Grid to Objects，在弹出的适配网格面板中选择Within，然后点击OK如图6-4，适配结果如图6-5所示。
图 6-4图 6-56.2.2 调整分析精度然后点击Grid Management，改变分析网格的疏密程度。
越密越精确，但是模拟时所花费的时间也就越长。
推荐值：X/Y轴网格数等于显示的GridSize数值除以500；如图6-6图 6-6在2D Slice Position中，如果是绿标模拟，将模拟平面高度定为地板高度+800，如果是LEED模拟，则地板高度+760，如图6-7。
建筑光环境河南城建学院
物金 馆贝
尔 艺 术 博
.
顶采 光
采光 形式
侧采 光
庭院 采光
.
顶采光：在博物馆拱壳
结构单元的壳顶中央开
一条宽90厘米的纵向天
窗。光线从天窗照进来，
经过半透明铝质反光体
均匀分散于成摆线状的
拱顶天花，从而再反射
到展品上。拱顶表面布
满了乳白色的柔软的阳
光，尤如蒙上了一层半
透明的薄纱使得展室格
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
外的宁静安详。身处展
同样的赫尔佐格在林茨的设计中心项目中,通过在屋顶上 的一种塑料格栅,将北面光线反射、折射进入室内,而将南 侧直射光线过滤,这样就使展示区获得高标准的采光,且不 牺牲室内热舒适度,也不增加额外能耗。
.
③建筑遮阳
在汉诺威26号展厅中大量使用了天然木材.在展厅屋顶的使 用面积共计20 000平方米。这不仅太大降低了建筑造价.其 材料本身也体现了生态节能的特点。木材作为格栅,既遮挡 了阳光避免了室内过热又不影响屋顶和侧面的自然采光。而 这种可调式的遮阳装置除可以遮挡阳光还可以防止眩光、调 节风量以及遮挡视线的作用。
26号展厅中大面积的玻璃幕墙及格栅允许自然光线进入, 但同时又可避免日光的直射。明亮但不耀眼的光线是创造 整个大厅空间品质的关键所在。建筑的屋脊处和侧立面的 上部有太面积的采光窗为室内提供自然照明。
.
②北向光线的利用
北向光线属于漫射光,且带有的太阳热量较少,因此在赫尔 佐格的作品中被大量使用。其常用手法是通过反射作用, 把北向光线均匀引入室内。在汉诺威26号展厅中,为了给 高大展览空间提供质量的均匀照明,光线通过大面积北向 天窗上的百叶,折射到展馆室内屋顶上巨大“反射板”而 引入更远的公共区域,从而使光线均匀分布。
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 kj6
适用场合：常用于街道、施工现场和不 需要认真分辨颜色的大面积照明场所。
金属卤化物灯
灯的内管充有卤化物、汞蒸气、惰性气体 等，外壳与内管之间充氮或惰性气体，外 壳不涂荧光物质。由电子激发金属原子, 直接发出与天然光相近的可见光。
2) 锯齿形天窗：单面顶部采光，顶棚为 倾斜面，利用顶棚的反射光，提高采光 效率，阳光不直射，减小了室内温湿度 的波动。
适用于对温湿度要求稳定的车间。如纺 织厂、卷烟厂
3）平天窗：采光口位于水平面或接近水 平，采光效率高，不宜兼做通风口。会 有大量阳光直射入室内，引起室内过冷 或过热。同时容易污染，影响透光性能。
光口选择
1.我国的光气候特点与光气候分区
光气候指影响室外天然光变化的各种自 然因素的总称。
晴天时，天然光由直射光和扩散光组成， 全云天只有天空扩散光。
在采光设计标准中，将全国划分为五个 光气候区，分别取相应的采光设计标准。
2. 不同采光口形式的特征及其对室内光环
境的影响
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。
5.视觉速度：
从发现物体到辨别物体细节需要一定的 时间，称识别时间，识别时间的倒数， 称视觉速度。
6.眩光
在视野内出现亮度较高的物体或过大的 亮度对比时，可引起人眼不舒适或视度 下降。例如：当黑板某处出现过亮区域 时，人眼会感觉刺眼，看不清楚。
二、颜色对视觉的影响
颜色量不仅是一个物理量，还是一个心 理量。直接看到的光源的颜色称为表观 色，光投射到物体上，物体对光源的光 谱辐射有选择地反射或透射对人眼所产 生的颜色感觉称物体色，物体色由物体 表面的光谱反射率或透射率和光源的光 谱组成共同决定。
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
建筑光环境设计是什么
建筑光环境设计是什么当我们走进一座建筑，无论是宏伟的宫殿、温馨的住宅，还是现代化的商场，光线总是在不知不觉中影响着我们的感受和体验。
建筑光环境设计，就是那个在幕后精心策划这一切的“魔法师”，它不仅仅是简单地照亮空间，更是一门融合了艺术、科学和技术的综合性学科，旨在通过对光线的巧妙运用，创造出舒适、美观且具有功能性的建筑内部和外部环境。
那么，建筑光环境设计到底是什么呢？让我们从它的几个关键方面来一探究竟。
首先，建筑光环境设计是对自然光和人工光的规划与运用。
自然光，那是来自太阳的恩赐，它的强度、方向和色彩会随着时间和季节的变化而变化。
在设计中，要充分考虑建筑的朝向、窗户的位置和大小，以最大程度地引入自然光，减少对人工照明的依赖，既节能环保，又能让人们感受到大自然的韵律。
比如，一个朝南的大窗户可以在冬日为房间带来温暖的阳光，而在夏日，通过遮阳设施可以避免过热。
人工光则是在自然光不足或需要特定效果时的补充和强化。
它包括各种灯具，如吊灯、壁灯、台灯、射灯等等。
设计师需要根据不同的空间功能和氛围需求，选择合适的灯具类型、亮度和颜色。
例如，在书房需要明亮而均匀的光线以便阅读和工作，而在餐厅则可以通过柔和的暖光营造温馨的用餐氛围。
其次，建筑光环境设计是对光的强度和对比度的把控。
光线过强会导致刺眼和不适，过弱则会影响视觉效果和工作效率。
合理的光强度分布能够突出建筑的重点部分，如展示艺术品的区域或者建筑的特色结构。
同时，对比度的控制也很重要，过大的对比度可能会造成视觉疲劳，而适当的对比度可以增加空间的层次感和立体感。
再者，建筑光环境设计还涉及到光的色彩和色温。
不同的色彩和色温会给人带来不同的心理和生理感受。
冷色调的光（如蓝色）会让人感觉清爽和宁静，适合在办公场所使用；而暖色调的光（如黄色、橙色）则给人温馨和舒适的感觉，常用于家庭和休闲空间。
在一些公共建筑中，甚至会通过动态的灯光色彩变化来营造独特的氛围和体验。
另外，建筑光环境设计也要考虑到人的视觉需求和行为习惯。
建筑环境学-6光环境补充
如果用镜面玻璃与透明玻璃组成带空气层 的隔热玻璃幕墙，其遮挡系统可达0.1左右 的隔热玻璃幕墙，其遮挡系统可达 左右 炎热的阳光透过这种幕墙晒到你的身上， 炎热的阳光透过这种幕墙晒到你的身上，你将 感觉不到阳光的热量。 感觉不到阳光的热量。这种带空气层的隔热玻 璃幕墙，导热系数约为1.5千卡 小时.平米 ℃。 璃幕墙，导热系数约为 千卡/小时 平米.℃ 千卡 小时 平米 比一砖厚两面抹灰的砖墙(导热系数约为 导热系数约为1.7)的 比一砖厚两面抹灰的砖墙 导热系数约为 的 保暖性能还好。至此， 保暖性能还好。至此，玻璃幕墙一跃成为一种 高效能的墙体材料。 高效能的墙体材料。 当然这种玻璃的可见光透过率较低，但可 当然这种玻璃的可见光透过率较低， 以从扩大采光面积而得到补偿。 以从扩大采光面积而得到补偿。
24遮阳导光板的采光效能导光板即光棚设施对建筑物自然采光之帮助相当大其方式为在建筑采光窗际装设一水平遮阳设施其功用除了可直接阻挡太阳的宜射光与热外更可间接利用光棚设计将太阳光反射至天花板再经天花板将自然光导入室内较深25262728节能玻璃节能玻璃的主要品种随着技术的不断进步玻璃品种越来越多目前主要以节能为目的的品种有吸热玻璃镀膜玻璃中空玻璃真空玻29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
年间， 在1919—22年间， 年间 米格提出了将窗和 墙合二而一的， 墙合二而一的，全 玻璃幕墙的高层建 筑方案。 筑方案。 他认为玻璃幕墙起 反射作用， 反射作用，没有阴 影，可以得出最简 洁的造型；同时， 洁的造型；同时， 它映现出周围景色， 它映现出周围景色， 可以得到丰富多彩 的艺术效果。 的艺术效果。
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混合反射
粉刷涂料 乳胶漆
均匀漫反射
乳白玻璃
c类材料的理 想情况
* 定向透射：光线射到透明材料上，会产生定向透射。 能清晰看清背
侧光源和物象
透明材料
规则透射
模糊看清光源 磨砂玻璃
a)
b)
定向扩散透射
漫透射 模糊看清背侧光源，
且亮度均匀
均匀漫透射
c)
d)
完全看不清背
侧光源和物象， 量度均匀 如乳白玻璃
二、颜色对视觉的影响 * 表观色：直接看到的光源的颜色。 * 物体色：光投射到物体上，物体对光源的光谱辐射 有选择地反射或透射对人眼所产生的颜色感觉称物体 色。 * 物体色由物体表面的光谱反射率或透射率和光源的 光谱组成共同决定。
黄、红等暖色、明快的色调加上高亮度的照明，对人 有离心作用，可增加人的激活作用、敏捷性和外向性， 适合于从事手工操作和进行娱乐活动的场所；灰、蓝、 绿等冷色调加上低亮度的照明，对人有向心的作用， 使人的精神不易涣散，适合于需要久坐的、对眼睛和 脑力工作要求较高的场所，如办公室、研究室和精细 的装配车间等。
dAcos
dI
dA
4、亮度 定义：发光体在某一方向上单位面积的发光强度。
物理亮度：发光体在视线方向上单位面积的发光强度
主观亮度：视感所感受到的亮度(受背景亮度影响)
视网膜只可承受 16 sb以下的亮度！ cd/m2 白炽灯灯丝 荧光灯管 太阳表面 无云蓝天 300～500 0.8～0.9 电视屏幕
条件：识别几率95％
同样视角：C↓→E↑
α——视角
视觉功效特性 ①同样的视觉功效： E ↑ → C ↓
相 对 视 觉 功 效
困难
②α↓ → E ↑
亮度对比度
年轻工人:中等水平作业要 求 E/lx
③同样的视觉功效，天然 光所需照度低于人工光 相 对 ④对视觉功效影响的还有： 视 年龄、视力、操作熟练程 觉 功 度等生理因素 效
二、光的反射与透射 1、定向反射和透射 * 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。 定向反射特点： 1)光线入射角等于反射角； 2)入射光线、反射光线及反射表面的法线处于同一 平面。具有这种特征的材料称为定向反射材料。
定向反射
定向扩散反射
粗糙金属面
镜面玻璃 抛光金属面 平板玻璃 光滑纸 磨砂玻璃 油漆表面
组成及影响因素：太阳直射光、天空漫射光——f (云量)
太阳位臵 晴天
全云天
天空亮度分布
C，采光设计 在采光设计中的天然光往往是天空扩散光，它是建 筑采光的主要光源。为防止眩光或避免房间过热， 工作房间常需要遮蔽直射光，所以在采光计算中一 般不考虑直射光的作用，而是把全阴天空看作是天 然光源。
2、天然光和人工光的光谱能量分布特征 * 天然光是太阳辐射的一部分，它具有光谱连续且 只有一个峰值的特点，太阳的全光谱辐射是人们在 生理上和心理上感到舒适满意的关键因素。 * 人工光由于其发光肌理各不相同，光谱分布也不 同，如果人工光光谱分布有两个峰值且不连续，则 易引起视觉疲劳。光谱能量分布较窄的某种纯颜色 的光源照明质量较差，光谱能量分布较宽的光源照 明质量较好。
第六章 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
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 —人工照明耗
—空调能耗
% 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
心理感受 左趋势 积极色 中性色 消极色 右趋势
明暗感 冷热感 胀缩干 距离感
明亮 温暖 膨胀 近
白 黄
橙
绿、红
灰 灰
青
紫
黑
黑暗 凉爽 收缩 远
橙
红 黄
红
橙 橙
黄
灰 绿
灰 绿 绿
青
青 青
紫
紫 紫
白
重量感
兴奋感
轻盈
兴奋
白 黄
橙
灰 绿
青
紫
黑
沉重
沉静
白 红 橙红 黄红绿紫 灰 绿 青绿 青紫 黑
色适应是人们工作、学习、生活中对照明光色度感觉的偏爱
采光系数标准值 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
A Ω r
2、发光强度 定义：光源在某一方向上单位立体角元内发射 的光通量。表征光源发出的光通量在空间的分 布状况。用I表示 ,单位为坎德拉（cd）。
光通量与光强度 光通量相同，发光强度却不同，其值 与灯具性质有关。
I
r
E
En 光强度与光照度
3、照度 定义:对于被照面而言，照度是受照平面上接受的光通 量的面密度。 E=d￠/dS d￠：光通量 dS：面积 照度的物理意义及表示方法：照度表征被照面上的光通 量密度。 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。
三、视觉功效与舒适光环境要素 l、视觉功效 定义：人借助于视觉器官完成视觉作业的效能,称视 觉功效。
它主要取决于作业的大小、形状、位臵和所处的光环 境，主要与视角、照度、亮度对比系数和识别时间有 关。
识别几率：正确识别的次数与识别总次数的比率
考虑25%的偶然性 同样光环境中的不 同视标的对比次数
视觉功效曲线
透明玻璃Байду номын сангаас白漆
2、均匀扩散反射、透射材料 定义：均匀扩散材料的特点是反射光或透射光的分布 与入射光方向无关，反射光或透射光均匀地分布在所有方 向上。从各个角度看，被照表面或透射表面亮度完全相同， 看不见光源的形象，这种材料被称为均匀扩散材料。 均匀扩散材料包括： * 均匀扩散反射材料：如：涂料、乳胶漆、无光塑料墙 纸、瓷砖等。 * 均匀扩散透射材料：如：乳白玻璃、半透明塑料等。
3、定向扩散反射、透射材料 同时具有定向和扩散两种性质，这种材料在定向反 射(或透射)方向，具有最大的亮度，而在其他方向也有 一定亮度，具有这种性质的材料称为定向扩散反射或透 射材料。 光滑的纸、粗糙的金属表面、油漆表面都是定向扩 散反射材料；磨砂玻璃为典型的定向扩散透射。
三、污染对材料化学特性的影响 * 窗玻璃积累污染物则透光系数降低 * 室内装饰物表面腿色泽反光系数降低
2、舒适光环境要素与评价标准
* * * * 适当的照度水平 舒适的亮度比 适宜人的色温与显色性 避免眩光干扰
§3
天然采光
一、天然光源的特点 1、天然光源 A，概念 * 天然光源：太阳昼光。 * 太阳直射光：部分日光通过大气层入射到地面，具有一定 的方向性，会在被照射物体背后形成明显的阴影。 * 天空扩散光：另一部分日光在通过大气层时遇到大气中的 尘埃和水蒸气，产生多次反射，形成天空扩散光，使白天 的天空呈现出一定的亮度。扩散光没有一定的方向，不能 形成阴影。 * 人眼在天然光下比在人工光下有更高的灵敏度，人眼对天 然光比较习惯和适应，天然光的光质好，形成的照明质量 高 。
容 易 困难 老工人:中等水平作业 要求
视觉适应及照明对视觉的影响 眼睛的适应过程 视觉适应：人眼能辨别的 物体最小亮度与背景亮度 及其识别时间相关。 视知觉特性：不同的照明 环境，人的视知觉是不同 的。 绝对感受性：引起视知觉的最小刺激的反应能力。为视觉的 绝对阈限的倒数。绝对阈限是指能引起光感觉的最定限度的 光通量。 视觉器官功能：可以反映光的波长（辨色），同时还可以反 应光的亮度（光强程度）。
光 源 的 色 温 与 冷 暖 色 调
天 空 光
冷色调 >5300K
日光色荧光灯, 高压汞灯
冷 色 调
5300K
中间 色调
日 光 3300K
白炽灯
暖色调： <3300K
高压纳灯
4。色彩效应——对主观的影响——营造光环境氛围
情绪感觉：积极色：暖色调＋高亮度； 消极色：冷色调＋低照度。 温度感觉：主观温差效果可达3~4℃ 大小轻重感觉：高明度者大而轻，低明度小而重
色盲→锥体细胞功能性损坏
1、亮度阈限 里科定律：
——视觉阈
亮度×面积＝常数 目标越小要求越高 邦森一罗斯科定律： 亮度×时间＝常数 呈现时间越短要求越高 视觉阈亮度：
视觉可以忍受的亮度上限，一般:106cd/m2
2、视野
视野和视场的概念 视野：观察者正视前方时，头和眼睛都保持不动时，这样所 察觉到的空间范围称视野。 * 单眼视野：单眼的综合视野在垂直方向1300，向上600，向 下700，水平方向约有1800。 * 双眼视野：双眼同时能看的视野，垂直方向与单眼相同， 水平方向约有1200的范围。 * 中心视野：在视轴10范围内具有最高的视觉敏锐度，能分 辨最细小的细部，称中心视野。 * 近背景视野：从视野中心往外300范围，视觉清晰度较好， 称近背景视野。 视场：观察者头部不动但眼睛可以转动，这样所看到的空间 范围称视场。
最高敏锐度
中心视野：1-1.5 (偏离视野中心＜30)物体在中心凹成像 (锥杆细胞集中处)，清晰度最高，可辨色辨细部 单眼视野：水平： 180；上60 ，下70 双眼视野：
水平：120；
垂直：与单眼相 同
3、亮度对比度 亮度对比度：视野中目标和背景的亮度差与背景或目标亮 度值比。任何物体都有其背景，物体和背景之间存在着亮 度和颜色上的差异，亮度对比度越大，看得越清楚。 4、视觉敏锐度 * 视角:需要分辨的细节尺寸对眼睛形成的张角，称为视角。 * 视觉敏锐度：人凭借视觉器官感知物体的细节和形状的 敏锐程度。