第五章建筑光环境分析
第五章建筑光环境分析.
▪ 亮度（）指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。人眼从一个方向观察光 源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度， 即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是2（坎德拉/平方米）或者（熙提）， 11042；有时亮度的单位也写作，11 2。
▪ 发光效率（ ）是一个与发光效能有关的概念，发光效率是指光源发出的可见光 占总发射辐射的比值。理论上，理想的绿色单色光源（波长555 ）具有最高的发 光效能，683，发光效率是100%，即该光源发出的所有辐射都为可见光。
1.1基本光度单位
▪ 发光强度（ ）简称光强，通常用I来表示，单位是（坎德拉）简写（国际单位制的七个 基本单位之一）。1是指单色光源（频率540X1012，波长555）的光，在给定方向上 （该方向上的辐射强度为1/683）的单位立体角内发出的发光强度。它表明了发光体在 空间发射的汇聚能力，可以说，发光强度就是描述了光源到底有多亮。发光强度针对点 光源而言，或者发光体的大小与照射距离相比较小的场合。
1.4采光系数
▪ 在 中，使用了英国建筑研究中心（）的分项法( )来计算采光系数。分项法假设 到达房间内任一点上的天然光由三个独立的部分组成，如图4-4：
▪ （1）天空组分 ()：用过窗户直接从天空射入房间内的部分。 ▪ （2）外部反射组分 ()：被大地、树及其他建筑物反射入房间的部分。 ▪ （3）反射组分 ()：前两部分在室内表面上的内部反射。 ▪ 在分项法中，房间采光系数是以上三部分的总和：
▪ 影响室外地面照度的因素包括了：太阳高度、云状、云量、日照率（太阳出现时 数和可能出现时数之比晴天是指天空无云或很少云（运量为0～3级）。
建筑光环境详解
光与影编织的图案
• 疏影横斜水清浅 • 月移花影上栏杆
• 美国加利福尼亚纳帕山谷的多 明莱斯葡萄酒厂
• 赫尔佐格和德梅隆 设计
• 风之塔 • 伊东丰雄
2.2印象派绘画与光环境设计
印象派绘画给光环境设计的启示
1. 设计空间就说设计光亮 2. 建筑是捕捉光的容器，光需要可使其展示的
建筑 3. 建筑设计就是要截取无所不在的光 4. 以视觉为起点，以亮度空间为核心向两方向
英国伦敦斯坦斯德机场 新候机大厅，1991年建
位于曼哈顿哥伦布环岛附近哈 斯特(Hearst)公司的总部
北京国际机场3号航站楼
路易·康： 设计空间就是设计光亮
2.光环境设计与建筑设计
2.1 光是建筑艺术的灵魂
1. 光塑造形象 2. 光构建空间 3. 光渲染气氛 4. 光突出重点 5. 光渲染色彩 6. 光装饰环境
建筑光环境
概论
1.光环境概述 2.光环境设计与建筑设计艺术 3.光环境课程安排
1.光环境概述
• 光环境 ( luminous environment ) 由光与颜色在室内建立的同房间形状有 关的生理和心理环境。
• 安腾忠雄：建筑设 计就是要截取无所
不在的光，并在特
定的场合去表现的
光的存在，建筑将
展开：一方面把亮度空间作为空间的明暗构 成，探讨亮度空间作为视觉艺术的构成和表 现规律，另一方面从光学理论展开，阐述光 与实体互动规律和亮度转化方式，探讨各种 环境中亮度空间的设计方法。
2.3 光环境设计内容
1. 天然光环境设计 2. 人工光环境设计
3.光环境课程安排
1. 光环境与视觉 2. 光与颜色的基本概念 3. 空间光环境设计与光环境质量评价 4. 昼光光源与采光 5. 天然光环境设计 6. 照明光源与灯具 7. 人工光环境设计
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。
建筑光环境案例分析及优化
① 展览馆中的自然采光 关注自然采光，不仅是让身居其中的人们更多的与自然亲近，更是从能源、 健康等角度，实现可持续性建筑的一种重要方式。但作为自然光，从建筑采光的 角度来说，虽然有其巨大的不可比拟的优点，但是，未经过滤、遮挡、折射等处 理的自然 光，无论是 从视觉光源 的方面来 讲，还是从 热源方面来 讲，也有着 一定的缺点。 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，
3、建筑遮阳 该建筑的次入口位于西向，故应考虑西晒及遮阳。利用百叶窗这种可调节式
遮阳，可以有效的柔和光线减少西晒。
防止西晒
中庭增加采光
百叶遮阳
减小开窗，避免西晒
从而使光线均匀分布。
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。 ④ 人工照明 展览馆中照明既要能向观众提供良好的视觉环境，又要保护展品，尽量减少 光辐射对展品的损伤，展览馆中照明系统可根据展示中特点和展品的布置情况来 选择。如图，可看到汉诺威 26 号展厅的人工照明的分布，赫尔佐格采用了一般 照明方式筑系馆设计光环境优化
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。
《健康建筑评价标准》解读之光环境章节
《健康建筑评价标准》解读之光环境章节光环境是建筑中重要的设计要素，为了更好地保障公众使用建筑环境中符合室外舒适度，畅通无阻的光环境，健康建筑评价标准之光环境节中提出了有效的改善建筑外立面和内部室内空间的技术措施，以满足建筑居住的实际需要。
结合《健康建筑评价标准》和相关标准，本文从建筑光环境的定义、环境与健康、建筑外立面和室内空间设计等方面进行深入分析，以更好地保证建筑光环境的舒适性和可持续性。
首先，光环境是建筑设计的重要组成部分，它包括室外环境的自然光照度和室内环境的有效光照度。
从健康的角度来看，正确的光照度有助于改善视觉舒适度和空气质量，减少紫外线的伤害，有助于促进睡眠，减少精神疲劳，提高健康水平。
因此，保障公众使用建筑环境中符合室外舒适度，畅通无阻的光照度是建筑设计中重要的考虑因素。
健康建筑评价标准中，为了达到舒适度和可持续发展要求，提出了室外环境应满足有效光照度、全天照度和自然光度均匀性等指标。
其次，正确的外立面设计可以有效地改善建筑环境中光照度的客观状况。
根据健康建筑评价标准，外立面的设计必须有利于控制太阳辐射，减少热量流入，保持室内温度稳定，保证室外舒适度，畅通无阻的光照度。
为此，建筑师可以采用低热导率的材料制作外立面，增加吸收光照的墙面、遮蔽物并采用射线转折材料来控制对室内环境的影响。
此外，外立面应考虑环境空气质量，设计有利于减少降低外界空气污染的形状，提高室内空气质量，以防止健康受损。
最后，室内环境的设计也是创建健康光环境的关键因素。
首先，室内墙壁面应使用较高的反射率颜料来反射光照，减少空间暗淡影响，提高可视性。
此外，墙面也应该注意减少卫生间和厨房空间的潮湿，以保证空间的装饰更加舒适。
综上所述，创造健康的建筑光环境需要综合考虑室外和室内环境的设计，以确保空间的舒适性和可持续性。
因此，建筑设计者应当遵循《健康建筑评价标准》和相关标准，结合当地环境特点，设计出适合当地的建筑外立面和内部室内空间，以满足建筑居住的实际需要。
现代建筑的光环境设计
现代建筑的光环境设计随着科技的不断进步和人们对生活质量的追求，光环境设计在现代建筑中扮演着越来越重要的角色。
合理的光环境设计不仅可以提供良好的照明效果，还能够创造舒适的室内环境，为建筑增添独特的魅力。
一、日光设计日光作为自然光源，具有独特的优势。
在现代建筑中，充分利用日光成为了一种常见的设计趋势。
通过合理的窗户设置和遮阳装置，室内的自然光可以直接照射到建筑内部，使室内环境明亮起来。
而不仅仅是提供照明效果，日光还可以为人们提供健康的光照，并节约能源。
二、人工照明设计除了日光设计，人工照明在现代建筑中也占据重要的地位。
合理的人工照明设计可以满足不同空间的照明需求，并营造出独特的视觉效果。
比如，在办公空间中，柔和的光线可以提高员工的工作效率；在商业空间中，照明设计可以突出商品的陈列和展示。
此外，人工照明设计还需要考虑能源消耗和环保因素，采用高效节能的照明设备是一个不错的选择。
三、灯光控制系统对于现代建筑的光环境设计来说，灯光控制系统是一个重要的组成部分。
灯光控制系统可以根据不同的使用需求和环境情况，自动调节照明亮度和色温。
比如，在会议室中，可以根据会议的不同阶段，选择合适的照明模式，为参会人员提供最佳光照环境。
而在酒店大堂中，利用灯光控制系统可以营造出不同的氛围，增强客户体验。
四、光线的艺术应用光线不仅仅是一种照明工具，它还可以被运用在建筑的艺术设计中，提升建筑的美感和吸引力。
通过灯光的变化和投影效果的设计，建筑可以在夜晚展现出不同的色彩和形态，为城市增添独特的夜景。
光线还可以与建筑的材料和结构相结合，创造出独特的空间效果，给人们带来艺术的享受。
五、光环境设计的挑战与前景尽管现代建筑的光环境设计已经取得了可喜的进展，但仍然面临着许多挑战。
比如，如何在节约能源和环保的前提下，实现良好的照明效果？如何在日常使用中，灵活调节照明模式，提供人性化的照明环境？这些问题需要在光环境设计的实践中不断探索和解决。
展望未来，随着科技的发展和人们对生活质量要求的不断提高，现代建筑的光环境设计有着广阔的前景。
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。
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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。
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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。
论建筑光环境
论建筑光环境改革开放以来, 我国社会生产力高速发展, 给社会带来了巨大的物质财富。
但与此同时, 环境问题也日益严重。
环境问题不仅影响人们的正常生活,而且严重制约社会的可持续发展。
环境问题最主要的就是环境污染, 它已成为近年来政府和民众普遍关注的热点问题。
环境污染是指由于人为的原因导致有害物质或因子进入环境, 使环境的结构和功能发生化学、物理或生物学等方面的不良变化, 从而对人类或其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。
当今环境污染也出现了许多新的类型, 其中光污染是继水污染、大气污染、噪声污染、固体废物污染这四大类污染之后的又一环境问题。
它围绕在我们身边, 大多数人都曾受过它的危害, 而且危害正日趋严重, 但它却往往被人们忽视。
有关专家指出, 这一长期被人们忽视的光环境造成的光污染有可能成为21 世纪直接影响人类身体健康的又一环境杀手。
建筑光环境的内涵很广, 它指的是由光(照度水平和分布, 照明和颜色)与颜色(色调, 色饱和度, 颜色分布, 颜色显现) 与室内外环境建立的同空间形状有关的生理和心理环境。
人们对光环境的需求与他从事的活动有密切关系。
在进行生产、工作和学习的场所, 优良的光环境能振奋人的精神, 提高工作效率和生产产品的质量, 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、生动活泼, 或庄重严肃的特定环境气氛。
相反, 不适宜的光环境会严重影响人们的身心健康。
目前人们把那些对视觉、对人体和对环境有害的光称作光污染。
光污染是一类特殊形式的污染, 它包括可见光、红外线和紫外线等造成的光污染。
人们能直接感觉到的主要是可见光污染。
可见光污染较常见的是眩光, 它是阳光或人工高发光体照射到建筑物的玻璃或金属幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种亮光涂料面层所产生的强烈反射光线。
如黑夜迎面射来的汽车灯光, 强阳光下城市高大建筑物玻璃幕墙的反射光等。
建筑照明设计与光环境模拟分析
建筑照明设计与光环境模拟分析随着城市化进程的加快，建筑照明设计在城市发展中扮演着越来越重要的角色。
一个建筑的照明设计不仅关系到夜晚的美观和可视性，还直接影响到人们的视觉健康和情绪感受。
因此，如何在设计过程中合理利用光线和构建良好的光环境成为了建筑设计者不可忽视的问题。
在建筑照明设计中，光源的选择是至关重要的。
不同的光源能够产生不同的光谱和颜色温度，从而影响到人们对环境的感知和情绪的变化。
比如，在公共场所如购物中心或餐厅中使用较暖的色温能够营造出温馨和轻松的氛围，而在办公室中使用较冷的色温则有助于提高工作效率和专注力。
此外，建筑的空间布局和建筑材料的选择也会对照明设计产生重要影响。
比如，一个拥有大量开放空间的建筑可能需要更多的光源来满足照明需求，而深色的墙壁和地板会吸收大部分光线，需要更强的照明来补充。
因此，在进行照明设计时，考虑到建筑的使用功能和设计风格，选择合适的照明方案和材料是非常关键的。
除了直观的观感影响外，建筑照明设计还需要考虑到光环境的舒适性和可持续性。
过强或过弱的照明都会对人们的视觉健康造成负面影响，如眼疲劳和近视等问题。
因此，在进行照明设计时，需要根据建筑的使用情况和人流量来合理确定光源的强度和分布。
另外，为了节约能源和降低碳排放，使用高效的照明设备和控制系统也是必要的。
为了更好地理解和评估建筑照明设计方案的效果，光环境模拟分析成为了一种常用的方法。
通过使用计算机模拟软件，可以模拟不同光源和光分布对建筑中各个区域的照明效果进行评估，并根据需求对照明设计进行优化调整。
这不仅可以减少实际施工中的试错成本和时间，还能够根据需求和预期效果选择最适合的光源和照明方案。
光环境模拟分析也可以帮助设计者更好地了解光线在建筑中的传播和反射规律。
通过模拟分析，可以预测和避免在设计中可能出现的问题，如照明不均匀，阴影过重或光线过弱等。
这样的分析结果可以为设计者提供理论依据和技术支持，确保照明设计的可行性和质量。
什么是建筑的光环境设计
什么是建筑的光环境设计当我们走进一座建筑，无论是宏伟的教堂、温馨的住宅还是现代化的办公楼，光线总是在不经意间影响着我们的感受和体验。
那么，究竟什么是建筑的光环境设计呢？简单来说，建筑的光环境设计就是通过科学合理地规划和安排建筑内部与外部的光线，以达到满足人们视觉需求、营造舒适氛围、提高空间功能和展现建筑美感的目的。
光对于建筑，就如同灵魂对于躯体。
良好的光环境设计能够让建筑“活”起来，赋予其独特的魅力和生命力。
在白天，自然光透过窗户、天窗等进入建筑内部，为人们带来明亮和温暖；而在夜晚，人工照明则成为主角，通过巧妙的布置和调控，展现出建筑不同的风貌。
从功能角度来看，光环境设计首先要满足人们在建筑中的各种活动需求。
比如在阅读区域，需要足够明亮且均匀的光线，以避免眼睛疲劳；在会议室，要保证光线能够清晰地照亮每个参与者的面部，便于交流和沟通；在厨房操作区，合适的光线可以帮助我们更准确地判断食材的颜色和状态。
同时，光环境设计也对人的心理和生理产生着重要影响。
过于强烈或昏暗的光线可能会导致人的情绪波动、疲劳甚至健康问题。
例如，在医院的病房中，柔和而温暖的光线能够给患者带来安心和舒适的感觉，有助于病情的恢复；而在学校的教室里，充足而均匀的自然光能够提高学生的注意力和学习效率。
在营造氛围方面，光环境设计更是发挥着关键作用。
通过控制光线的颜色、强度和方向，可以打造出不同的氛围和情感体验。
比如，在餐厅中，使用暖黄色的灯光可以营造出温馨浪漫的用餐环境；在商场的展示区，集中而明亮的光线能够突出商品的特点，吸引顾客的注意力。
在建筑的外部，光环境设计同样不可或缺。
夜景照明可以让建筑在夜晚成为城市的一道亮丽风景线，提升城市的整体形象。
通过对建筑轮廓、立面和重点部位的照明设计，可以突出建筑的独特造型和风格，使其在夜晚展现出与白天不同的魅力。
为了实现理想的光环境设计，设计师需要综合考虑多方面的因素。
首先是建筑的朝向和周围环境。
不同朝向的建筑接收到的自然光强度和角度不同，需要根据实际情况进行合理的开窗和遮阳设计。
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
建筑与光环境的关系及案例分析
(一).设计规范 Standards
设计规范：
《民用建筑设计通则》( GB 50352-2005 ) 《城市居住区规划设计规范》（GB50180－93） 《建筑采光设计标准》 （GBT50033—2001） 《住宅设计规范》( GB50096-2011 )
(一).设计规范 Standards
《民用建筑设计通则》( GB 50352-2005 )
(二).案例分析 Examples
2.4 德国柏林GSW 总部
一个自然采光的走廊连接两旁的办公 室显示着它的公共性质。这个中庭是一 个长100m、宽6m 的狭窄槽，弯月形空 间与外边的弧线平行。 它是根据两种空间性质叠加设想的： 夜间，两旁连续不断的多个封闭的办公 室被壁灯照亮着，光线洒在抛光的素混 泥土上；白天则由一道2m宽的天窗照亮。 这样光线从75m长 的天窗洒泄下来一直 到底层，整个通道显得十分的和谐宁静。 在走廊的尽头一端，有一个狭窄垂直的 玻璃镜面使更多的反射光进入室内。如 前所述，有 一块加固夹层玻璃在北入口 处上方，即在这槽形廊厅的中央处 。
(二).案例分析 Examples
2.1 甘肃省省图书馆新馆
正常会这样布置，建筑 虽然是南北向，但是阅览 室其实是西向的采光，西 晒非常不适合阅览空间
我们采用这样的布置， 尽量减少西面空间并增加 南向采光面，西面为庭院 和走道等休闲和交通空间， 增加的南向采光面适合作 为阅览空间
(二).案例分析 Examples
(三).校园实例调研 Examples of Campus
3.3 西工大云天苑G座
问题总结： 1.云天苑宿舍楼G座内部走廊相对封闭， 无直接对外的窗口，光线很差，全天基本 要靠人工照明 改进设计策略： 1.适当在宿舍之间增加架空通透的空间，以 增加走廊内自然采光量 2.适当安装反光板或光导纤维等设备，将室 外入射光反射和引入到内廊，增加自然采光 量
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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第五章建筑光环境分析
1.1基本光度单位
▪ 发光强度（Luminous intensity）简称光强，通常用I来表示， 单位是candela（坎德拉）简写cd（国际单位制的七个基本单 位之一）。1cd是指单色光源（频率540X1012HZ，波长 555nm）的光，在给定方向上（该方向上的辐射强度为 1/683W/sr）的单位立体角内发出的发光强度。它表明了发 光体在空间发射的汇聚能力，可以说，发光强度就是描述了 光源到底有多亮。发光强度针对点光源而言，或者发光体的 大小与照射距离相比较小的场合。
▪ 点击
按钮，显示分析网格。
▪ 点击
(适配网格到物体)，弹
出适配网格对话框，使用默认设置即可，点击“OK”
完成设置。
▪ 再次点击
按钮恢复到分析网格模式，完
成网格的手动调整。
第五章建筑光环境分析
2.3设置分析网格
§ 设定采光分析的参考平面：根据《建筑采光设计标准》规定民用建筑参考平面（假定工作 面）取距地面0.8m。
▪ 在2001年开始实施的《建筑采光设计标准》GB/T 50033-2001中规定了视觉作业场 所工作面上的采光系数标准值，也给出了侧窗采光与天窗采光的采光系数的计算方法。 其方法主要是：按侧窗和天窗分别利用两个不同的图表，根据有关数据查出相应的采 光系数值。这里的窗，是指未装上窗扇的无限长带性空洞，即是窗洞口。然后按实际 情况考虑各种因素，加以修正而得到采光系数最低值（侧面采光）或平均值（顶部采 光）。
并不适于分析反光板之类的二次反射采光构件，这一方面的分析应该同Radiance结 合起来。
第五章建筑光环境分析
1.5设计天空照度和室外临界照度
▪ 在Ecotect Analysis中，室外照度采用的是设计天空照度。设计天空照度根据室外照 度的统计分析取得，其表示了全年（工作日）从早晨9点到下午5点超过85%的时间 的水平照度，也就是说，它提供了一种可用于设计的并至少有85%的时间能满足所需 照度的最不利的场景。在确定纬度的情况下（确定了气象数据）Ecotect Analysis提 供了两周简便的计算方法：一是程序由Tregenza散射天空照度公式计算；另一种是 程序依据实测数据由三次拟合而成（结果如图），相对来说后者更接近实际情况。
有多云天。在多云天时，云的数量和在天 空中的位置瞬时变化，太阳时隐时现，因 此照度值和天空亮度分布都极不稳定，需 要从长期的观测中找出其规律。目前较多 采用CIE标准全阴天作为设计的依据，这 显然不适合于晴天多的地区，所以有人提 出按所在地区占优势的天空状况或者按 “CIE标准一般天空”（ISO 15369:2004/CIE S 011:2003:Spatical 第五章建筑光环境分析
第五章建筑光环境分析
1.5设计天空照度和室外临界照度
▪ 我国《建筑采光设计标准》GB/T 50033-2001中采用的是室外临界照度的概念，它 是全年每天平均有10小时能达到或超过的照度，这一数据按5类光气候分区而有所不 同。
▪ 室外临界照度和设计天空照度本质上都是室外照度，但是不完全相同，设计天空照度 更接近实际情况，而室外临界照度则是一个最低限度。
▪ 影响室外地面照度的因素包括了：太阳高度、云状、云量、日照率（太阳出现时数和 可能出现时数之比）。
第五章建筑光环境分析
第五章建筑光环境分析
第五章建筑光环境分析
1.3天空分布模型
▪ 晴天模型： ▪ 晴天是指天空无云或很少云（运量为0～3级）。
该情况地面照度是由太阳直射光和天空漫反射光 两部分组成。由于太阳在天空中的位置是变化的， 所以天空亮度分布也是变化不定的，这导致室内 采光很不稳定。 ▪ 为了在采光设计中应用标准化得光气候数据，国 际照明委员会（CIE）根据世界各地对天空亮度 观测的结果，提出了CIE标准全晴天空亮度分布 数学模型，其大致的被描述为：天空中亮度随太 阳高度角和方位角变化，太阳附件位置最亮，其 镜像位置亮度最低，地平线的亮度位于两者之间。
第五章建筑光环境分析
2.1检查模型法线方向
➢ 打开“Office_ESGB.eco”文件。 ➢ 点击键盘“Ctrl”+“F9”，进入法线显示模式，检查模型表面法线的方向。 ➢ 仔细检查模型的外围护结构的表面法线是否都向外；如果发现有表面法线向里的，选择该
面，点击键盘“Ctrl”+“R”或者在Modify (修改)下拉菜单下选择Reverse Normals (反 转法线)命令。 【提示】Ecotect Analysis的采光分析要求模型的表面法线必须朝外，否则在计算采光分析时 会出现误差。
1.4采光系数
▪ 室外照度是经常变化的，这必然是室内照度随之而变，不可能是一个固定值，因此对 采光数量的要求，我国和其他许多国家都用相对值。这一相对值称为采光系数，它是 在全阴天空漫反射光照射下，室内给定平面上的某一点由天空漫反射光所产生的照度 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有天空漫反射所产生 的照度的比值。
▪ 而Ecotect Analysis与Revit、Radiance的结合，更加可以方便的参与LEED的相关评 价。
第五章建筑光环境分析
1.1基本光度单位
▪ 光通量（Luminous flux）指人眼所能感觉到的辐射能量，它等于单位时间内某一波 段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不 同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。光通量通常用Φ来表示 ，其单位为“流明”（lm）。
反射率 0.70-0.8 0.50-0.7 0.20-0.4 0.25-0.4
第五章建筑光环境分析
2.3设置分析网格
§点击 按钮，进入分析网格面板(Analysis
Grid)，点击
按钮，打开分析网格管
理器(Analysis Grid Managent)。
第五章建筑光环境分析
2.3设置分析网格
▪ 单元数量(Number of Cells)表示了网格的疏密，但 是在《建筑采光设计标准》中并没有规定网格疏密 的程度（在《体育场馆照明设计及检测标准》JCJ 153-2007 J684-2007规定了分析网格的大小，因此 在模拟分析体育场馆照明时需要按照该标准执行）， 可根据实际情况设置不同的数值。比照体育馆的体 量，我们这个办公建筑小了很多，因此可以设定 0.5mX0.5m一个网格，即X方向约29个微元，Y方向 20个微元。
▪ 在实际设计过程中，如果要根据我国的采光标准进行评估，建议大家使用室外临界照 度计算室内照度；如果评估实际使用条件下的采光情况，则建议根据设计天空照度计 算室内照度。
第五章建筑光环境分析
2.Ecotect Analysis临界照度的模拟 分析
▪ 步骤： ▪ 检查法线 ▪ 检查材质的光学物理参数 ▪ 开启分析网格 ▪ 设定网格数量 ▪ 适配网格到物体 ▪ 设定采光分析的计算平面高度 ▪ 选择天空条件与临界照度值 ▪ 计算 ▪ 数据处理
建筑物反射入房间的部分。 ▪ （3）反射组分Reflected Component(IRC)：前两部分在室内表面上的内部反射
。 ▪ 在分项法中，房间采光系数是以上三部分的总和： ▪ DF=SC+ERC+IRC
第五章建筑光环境分析
1.4采光系数
▪ 注意： ▪ 分项法使用权重表面反射系数计算室内反射光线，相对来说这种处理较为简单，所以
第五章建筑光环境分析
2.2光学物理参数的设置
➢ 点击键盘“F9”恢复到模型显示模式。 ➢ 点击主工具栏上的按钮，开启Elements in Current Model (材质管理器)对话框，检查材
质的光学物理参数。
第五章建筑光环境分析
2.2光学物理参数的设置
▪ 在材质管理器中材料的光学物理参数主要包括 ▪ 可见光透射率(Visible Transmittance) ▪ 色彩与反射率(Colour Reflect) ▪ 发射率(Emissivity) ▪ 玻璃折射率(Refractive Index of Glass) ▪ 高光度(Specularity) ▪ 粗糙度(Roughness) ▪ 前五个参数与Ecotect Analysis采光分析关系密切，而影响Radiance采光分析的只有
则运算时间长，但精度提高很小； § 3、天空条件(Sky Conditions)的第一个下拉菜单一般选择CIE全阴天(CIE Overcast Sky)，
▪ 发光效能（Luminous Efficacy）指灯的光通量与灯消耗电功率的商。可以理解为每 瓦功率产生可见光的总量，单位是lm/W。发光效能越高，就意味着可以用更少的能 源产生同样多的光通量。
▪ 发光效率（Luminous Efficiency）是一个与发光效能有关的概念，发光效率是指光 源发出的可见光占总发射辐射的比值。理论上，理想的绿色单色光源（波长555 nm ）具有最高的发光效能，683lm/W，发光效率是100%，即该光源发出的所有辐射都 为可见光。
▪ 照度（Illuminance）：从同一方向看，在给定方向上的任何 表面的每单位投影面积上的光照强度即为照度，常用符号为E。
第五章建筑光环境分析
1.2光气候
▪ 光气候是指有太阳直射光、天空漫射光和地面反射光形成的天然光平均状况。太阳辐 射透过大气层入射到地面，一部分为定向透射光，成为太阳直射光，其具有方向性， 能形成明显的阴影；另一部分太阳辐射遇到大气层中的空气分子、灰尘、水蒸气等微 粒，产生多次反射，形成天空扩散光，其没有一定的方向，不能形成明显的阴影。
§ 设定采光分析的参考平面：根据《建筑采光设计标准》规定民用建筑参考平面（假定工作 面）取距地面0.8m。在二维切片位置栏(2D SLIVE POSITION)的偏移(Offset)选项里输入 800，点击回车键。
第五章建筑光环境分析
2.4采光计算
§ 在计算栏(CALCULATIONS)中选择“Lighting Levels”，点击 “Perform Calculation”按钮。