室内物理环境

室内设计中环境质量问题及其控制方法
1431306106 姜正烨
指导教师杨志华
摘要室内物理环境，顾名思义、其主要内容包括有室内空气的冷热、室内的采光照明、室内吸声隔声(概括为热、光、声)等室内物理现象以及物理条件所形成的室内环境。

这些物理现象和条件所形成的室内物理环境，是室内人体生理系统所能直接感受的，同时也密切影响着人的心理感受，所以室内物理环境是室内设计者所关心的一个非常重要的内容。

关键词室内设计、环境质量、热环境、光环境、声环境
物理环境一般是指室内、外空间的热环境、光环境和声环境，现今已夸大包括电磁辐射环境、水环境和空气品质。

物理环境是人们生存环境基本要求的组成部分，自人类祖先构筑洞穴，庇护所开始，“庇护”的基本功能就是抵御恶劣的自然气候和对自然光、自然风等的利用，当然还要防止食肉动物袭击。

随着时代发展，增加了对人为噪声环境和人为电磁辐射环境的防护要求，并且要优化物理环境设计。

1室内热环境与设计
1.1室内热环境基本知识
在原始社会，人类利用岩石、木材、兽皮等材料构筑各种掩体，庇护所，抵挡恶劣天气和野兽的威胁；现今人们利用以自然资源加工的各种材料，结合自然气候因素创造增进身心健康，有利于高效工作、学习的室内空间热环境。

室内热环境是人类生存、发展的最基本环境，包括建筑
空间热环境和城市区域热环境。

1.2 实例分析
如图1.1为此前室内设计中一案例，其客厅
与阳台相连，考虑到其客厅处于西北角，加上四
周为承重墙，热辐射较差，便将与其相连的阳台
做成全玻璃阳台。

波长在200-2800nm范围内的太
阳辐射能够透过玻璃，其中380-78nm范围属于可
见光部分，约占太阳辐射总能量的44%，而波长大
于780nm的红外线部分约占53%，其余为紫外线部
分。

建筑热工种把波长小于3000nm的辐射称为短
波辐射，太阳辐射属于短波辐射；波长大于3000nm的辐射则称为长波辐射，一般围护结构表面的辐射即属于长波辐射。

玻璃的一种重要特性是不能透过低温热源所放射的长波辐射，而对太阳辐射则有较强的透过性能，太阳辐射可以透过玻
璃进入室内。

这种热量被各种表面吸收，使其表面温度升高而成为低温热源。

它们对外辐射的是长波，无法透过玻璃，这就意味着能量会停留在室内，可引起室内温度升高。

这就是我们已知的“温室效应”。

2室内光环境与设计
2.1室内光环境基本知识
光是能够引起视觉感觉的一部分电磁辐射，其波长范围为380-780nm。

如果所有波长的光同时被人眼接收，感受的是“白光”，某一波长的光则被感受为单色光。

波长大于780nm红外线可以使太阳和其他热物体的辐射，引起人们的热感受，波长小于380nm来自太阳的紫外线辐射通常有益于人体健康。

对建筑光环境品质的最终判断取决于人们对所处空间里可见辐射能量的主观感受，因此为了做好建筑光环境设计，对人眼的视觉特性，光的计量、材料的光学性质等须有必要的了解。

2.2实例分析
如图2.1为此前所设计的一个书法教室，对于教室来说，学生在学校里大部分学习时间是在白天，但在阴雨天或雨季，在部分上课时间的室外照度低于临界照度，仅靠自然光不能满足教学活动对照度的要求，这时应采用人工照明补充。

此外，夜间也可能有学习活动，因此设计学校教室时，不仅要利用自然光，还应进行人工照明设计。

在图中，可获得的自然光来自于黄色箭头所标识的窗及门，明显满足不了特殊时段的采光要求。

我国《中小学建筑设计规范》（GBJ99-86）规定：教室课桌面的平均照度值不应低于150lx，照度均匀度（照度最低值/照度平均值）不应低于0.7。

教室黑板应设局部照明灯，其垂直照度平均值不应低于200lx，照度均匀度应当高于0.7。

所以在上方吊顶凹槽处，放置半直接型荧光灯，但由于是书法教室，同时采用高显色性光源，保证课桌及黑板的照度。

人工照明的直接炫光主要来自灯具，在设计时，吊顶处凹槽均避免了直接位
于课桌上方，造成眩光。

高亮度灯光引起在视野内的顶棚、黑板等光滑表面的光幕反射，当出现在是看对象附近时会降低视度。

采用不致引起镜面反射材料（例如用磨砂玻璃黑板）、调整等和窗口位置，以及用合适的灯罩都有助于避免或减弱眩光。

视看对象如果处于阴影中，亮度的降低必然影响视度；即使阴影只在视看对象旁边，也将导致视觉不舒适。

如果采用多个光源，以不同方向照射作业面或增加扩散光在总照度中的比例，使阴影浓度减弱，将有利于视觉工作。

3室内声环境与设计
3.1室内声环境基本知识
人们所处的各种空间环境，总是伴随着一定的声环境，任何其它形式的能量都不像声音这样遍及于人们生活的各个方面。

也正是主要依靠了语言的交流，人类的知识、文明才得以传承和积累。

在各种声环境中，包括了需要听闻的声音和不需要听闻的声音。

人们对需要的声音，总是希望听得清楚、听得好，对不需要的声音，则要求尽可能的降低，以减少其干扰和对身心健康的影响。

对建筑声环境的研究和实践可以追溯到19世纪末，美国科学家赛宾提出的混响时间，一直是评价室内音质的重要指标，并且是迄今为止能由建筑师与声学设计人员共同方便的把握的一个物理参量。

随着实践经验的积累和研究的深入，人们还在不断探讨新的评价量及其与建筑空间设计的关系。

排除不需要的声音干扰，是建筑声环境设计需要解决的另一方面的问题。

噪声已经成为全社会日益关心的环境污染问题之一。

现在，人们不仅希望减少噪声的干扰，还期待有怡人的声音景观。

在室内设计范畴中，人们很容易区分在室内听闻的声音与在室外的不同。

因为在室内的声音包括了从房间表面来回的反射，而室外的声音只是离开生源自有传播。

围闭空间的特征（侏儒形状、空间容积、围闭部件表面及空间内其他物件的吸收、反射等）对声压级和声音的品质都有重要的影响。

“弹性”介质中有声波存在的区域称为声场。

如果在围闭空间里发出一个连续的声音，人们首先听到直接传来的声音，其声压级与在户外空间听到的一样；然而由于还接受到随之而来的一系列反色声波，声音就立即加强了。

声场将由直达声和不同延时的混相声“建立”起来，直至房间对盛能的吸收与声源发出的能量相等，这时室内声能达到稳定状态。

只要在室内持续发声室内的声音就保持在一定的声压级称为室内的稳态声级。

在围闭空间里任何一点的声场，都由直达声和混响声构成。

3.2实例分析
图为之前所设计的一个报告厅一角，室内吸声与建筑隔声是创造（或改善）建筑空间声环境最基本的工程技术措施。

在欣赏音乐、听闻语言的建筑空间（例如音乐厅、回趟），都须依听闻要求运用吸声材料（构造）和隔声材料（构造）；各种
公共空间（例如旅馆中庭、医院侯诊室、开放办公室、候车大厅），也常用吸声、隔声处理以求能够较好地传达信息和有较安静的环境。

在本设计中，采用玻璃棉
作为多孔吸声材料金属板和胶合板为共振吸收结构。

多孔材料一直是应用广泛的吸声材料，其特征是在材料内部有许多微小间隙和连续气泡，因而具有适当的通气性能，当声波入射到这种开孔性表面时，一部分声波投入材料内部，一部分声波在材料表面反射。

透入材料内部的声波在相互连通的孔隙中传播时，空气运动会产生粘滞和摩擦作用，同时孔隙中空气受压缩时温度升高，稀疏时温度降低，以及材料的热传导效应，声能逐渐转变成热能，从而使声波衰减。

而薄板共振吸声结构的吸声机理是当入射到板材上的声波频率和这一系统的共振频率一致时，板就发生共振，由于内部摩擦而吸声。

因此，可以把板状材料作成以共振频率附近为主要吸声范围的吸声结构。

同时在选用吸声材料应考虑的因素有（1）吸声系数和吸声特性。

（2）防火安全性。

（3）防水、耐老化性能。

（4）不污染的绿色吸声材料。

（5）施工安装方便。

（6）较好的力学性能。

（7）装修效果。

本文写作得到了杨志华老师课堂的精心指导，在此表示感谢。

参考文献：
[1] 《建筑物理环境与设计》·东南大学·柳孝图
[2] 《建筑结构概念设计及案例》·罗福午·张慧英·杨军
[3]《室内设计经典案例与分析》·汤紫萱。