公共建筑采光

環(huán)境光學(xué)研究?jī)?nèi)容的第三個(gè)方面是光污染及其防治方法。人類活動(dòng)對(duì)光環(huán)境造成危害，使人的視覺(jué)和健康受到影響的現(xiàn)象稱為光污染。

例如，城市大氣污染嚴(yán)重，空氣混濁，云霧凝聚，造成天然光照度減低，能見(jiàn)度下降，致使航空、測(cè)量、交通等室外作業(yè)難以順利進(jìn)行。又如城市燈光不加控制，夜間天空亮度增加，影響天文觀測(cè)；路燈控制不當(dāng)，照進(jìn)住宅，影響居民休息等等。

另外，大功率光源造成的強(qiáng)烈眩光，某些氣體放電燈發(fā)射過(guò)量的紫外線，以及像焊接一類生產(chǎn)作業(yè)發(fā)出的強(qiáng)光，對(duì)人體和視覺(jué)都有危害。為了防治光污染，需要弄清形成光污染的原因和條件，提出相應(yīng)的防護(hù)措施和方法，并制訂必要的法律和規(guī)定。

公共建筑采光天然光環(huán)境

天然光環(huán)境的光源是太陽(yáng)。直射日光的光強(qiáng)度為2.838×10坎德拉。在大氣層外，日光法線平面上的平均照度為 125.4×10勒克斯。晴天，大氣透明度T=2.75時(shí)，直射日光在地面上產(chǎn)生的照度按下式計(jì)算：

ES=130sinνexp(-0.2/sinν)×10(lx)

式中ES為直射日光在地面上產(chǎn)生的照度；ν為太陽(yáng)高度角（度）；exp(-0.2/sinν)為T=2.75時(shí)采用的大氣透過(guò)率函數(shù)。

晴天天空和全陰天空光在地面上形成的照度可分別用下式計(jì)算（T=2.75時(shí)）：

晴天 Ea=(1.1 15.5sinν)×10（lx）

全陰天 Ea=(0.3 21sinν)×10(lx)

式中Ea為天空光在地面上產(chǎn)生的照度；ν為太陽(yáng)高度角（度）。日光在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，光譜能量分布比較平衡，所以彩色物體在天然光下的顯色性能優(yōu)良。日光的色度坐標(biāo)x=0.3172,y=0.3263，相應(yīng)色溫為6275K。

在世界不同的地區(qū),由于氣象因素(日照率、云、霧等)和大氣污染程度的差異,光環(huán)境特性也不相同。因此，須要對(duì)一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的天然光環(huán)境進(jìn)行常年連續(xù)的觀測(cè)、統(tǒng)計(jì)和分析，取得區(qū)域性的天然光數(shù)據(jù)。這是研究天然光環(huán)境的一項(xiàng)首要工作。

公共建筑采光人工光環(huán)境

1879年 T.A.愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈。一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，電光源迅速普及發(fā)展。不同規(guī)格的電光源已有數(shù)千種，世界年產(chǎn)量達(dá)百億支以上。人工照明消費(fèi)的電力占電力總產(chǎn)量的10～15%。下表列舉了室內(nèi)外環(huán)境照明常用電光源的特性。

經(jīng)典案例

實(shí)例 　倫敦戴德美術(shù)館新館建于1979年，它是由21間長(zhǎng)寬均為9米的展室組成。采用天窗采光,在天窗上方設(shè)有兩層走向互成90°的遮光百葉，上層百葉用于遮陽(yáng)，下層百葉用于調(diào)節(jié)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱；兩層百葉均由自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)太陽(yáng)位置和室外照度的變化隨時(shí)調(diào)整角度，確保藝術(shù)品不受陽(yáng)光直射，并使展室內(nèi)的天然光保持穩(wěn)定；當(dāng)天然光不足時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)就調(diào)節(jié)燈光，平穩(wěn)地過(guò)渡到人工照明。

北京中國(guó)美術(shù)館建成于1960年，底層側(cè)廳用高側(cè)窗采光。這個(gè)展廳跨度達(dá)20米，層高只有7米,兩側(cè)開(kāi)高窗。為了避免窗口造成的直射眩光和反射眩光，在窗下設(shè)置格柵吊頂，利用窗口側(cè)旁的傾斜反光板將天然光反射到窗下的陳列墻面上（圖2）。這樣，既提高了展品照度，又有利于消除反射映象。2100433B

環(huán)境光學(xué)是在、心理物理學(xué)、物理光學(xué)、建筑光學(xué)等學(xué)科的上發(fā)展起來(lái)的。環(huán)境光學(xué)的定量分析以光度學(xué)、色度學(xué)為基礎(chǔ)；在研究光與視覺(jué)的關(guān)系上主要借助于生理光學(xué)及心理物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法。

天然光環(huán)境的光源是太陽(yáng)，日光穿過(guò)大氣層時(shí)被大氣中的氣體分子、云和塵埃擴(kuò)散，使天空具有一定的亮度。地球上接受的天然光就是由直射日光和天空擴(kuò)散光形成的。通常以地平面照度、天空亮度和天然光的色度值來(lái)定量描述天然光環(huán)境。地面照度取決于太陽(yáng)高度角、天空亮度和大氣透明度。

在世界不同的地區(qū)，由于氣象因素(日照率、云、霧等)和大氣污染程度的差異，光環(huán)境特性也不相同。因此須要對(duì)一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的天然光環(huán)境進(jìn)行常年連續(xù)的觀測(cè)、統(tǒng)計(jì)和分析，取得區(qū)域性的天然光數(shù)據(jù)。這是研究天然光環(huán)境的一項(xiàng)首要工作。

為了利用天然光創(chuàng)造美好舒適的光環(huán)境，環(huán)境光學(xué)還要研究天然光的控制方法、光學(xué)材料和光學(xué)系統(tǒng)。這方面的成果已為建筑采光普遍應(yīng)用。又發(fā)展了通過(guò)定日鏡、反射鏡和透鏡系統(tǒng)，或是用光導(dǎo)纖維將日光遠(yuǎn)距離輸送的設(shè)備，使建筑物的深處以至地下、水下都能得到天然光照明。

。一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，電光源迅速普及發(fā)展。不同規(guī)格的電光源已有數(shù)千種世界年產(chǎn)量達(dá)百億支以上，人工照明消費(fèi)的電力占電力總產(chǎn)量的10～15%。

人工光環(huán)境較天然光環(huán)境易于控制，能適合各種特殊需要，而且穩(wěn)定可靠，不受地點(diǎn)、季節(jié)、時(shí)間和天氣條件的限制。但電光源的能源利用效率很低，由電能轉(zhuǎn)換成光能的平均效率約為10%，由初級(jí)能源轉(zhuǎn)換成光能的效率則只有3%。因此，為了節(jié)約能源，不但要繼續(xù)提高現(xiàn)有電光源的光效和質(zhì)量，而且要研究控制燈光強(qiáng)度和分布的理論及光學(xué)器件，探索合理有效的照明方法。環(huán)境光學(xué)將在后一領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。環(huán)境光學(xué)研究?jī)?nèi)容的第二個(gè)方面是關(guān)于光和視覺(jué)的關(guān)系。在人的各種感官和知覺(jué)中，眼睛和視覺(jué)至關(guān)重要。人靠眼睛獲得75%以上的外界信息。圖 2說(shuō)明了形成視覺(jué)的過(guò)程。光源發(fā)出的光照射在物體上,被物體表面反射,因物體形狀、質(zhì)地、顏色的差異造成入射光在強(qiáng)弱、方向和光譜組成上的不同變化。這些光信號(hào)進(jìn)入眼睛，在視網(wǎng)膜上形成圖象。圖象傳至大腦，經(jīng)過(guò)分析、識(shí)別、聯(lián)想，最后形成視知覺(jué)。由此可見(jiàn)，沒(méi)有光，就不存在視覺(jué)，人類也無(wú)法認(rèn)識(shí)和改造環(huán)境。

叫做。眼睛區(qū)分識(shí)別對(duì)象細(xì)節(jié)的能力和辨認(rèn)對(duì)比的能力，是表述視覺(jué)功能的常用指標(biāo)。兩者都受照明量的影響而且彼此相關(guān)。研究視覺(jué)功能與照明條件之間的定量關(guān)系，為制訂照明標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，是環(huán)境光學(xué)的重要任務(wù)。

30年來(lái)，世界各國(guó)就視覺(jué)功能和照明對(duì)人的生理及心理影響等問(wèn)題開(kāi)展了大量研究工作。國(guó)際照明委員會(huì)總結(jié)各國(guó)的研究成果，先后發(fā)表《對(duì)照明在視覺(jué)功能方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的統(tǒng)一方法綱要》和《描述照明參量對(duì)視功能影響的分析模型》等文件，提出了根據(jù)視覺(jué)功能選擇照明標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一方法。中國(guó)科學(xué)工作者在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)青年工人的視覺(jué)功能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果說(shuō)明了照度、視角和對(duì)比三者的相互關(guān)系。

視覺(jué)與觸覺(jué)不同。觸覺(jué)單獨(dú)感知一個(gè)物體的存在，視覺(jué)感知的卻是全部環(huán)境。因此，視覺(jué)功能不但與識(shí)別對(duì)象的照度有關(guān)，還與整個(gè)光環(huán)境的質(zhì)量，包括光的表觀顏色、環(huán)境亮度、光的方向、光源的顯色性能、直射與反射眩光等有密切聯(lián)系。

優(yōu)良的光環(huán)境能提高人的工作效率，保護(hù)人的健康，使人感到安全、舒適、美觀，產(chǎn)生顯著良好的心理效果。所以，研究光環(huán)境的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，同樣具有十分重要的意義。

為獲得良好的光照環(huán)境 ，節(jié)約能源 ，在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻、屋頂）上布置各種形式采光口（窗口）而采取的措施。

中文名

建筑采光

外文名

Building daylighting in

目的

良好的光照環(huán)境 ，節(jié)約能源

位置

側(cè)窗和天窗兩種

名詞解釋

建筑采光

building,daylighting in

采光口按其所在位置，可分為側(cè)窗和天窗兩種。根據(jù)建筑功能和視覺(jué)工作的要求，選擇合理的采光方式，確定采光口面積和窗口布置形式，創(chuàng)造良好的室內(nèi)光環(huán)境是建筑采光的主要任務(wù)。采光標(biāo)準(zhǔn)是建筑采光設(shè)計(jì)的依據(jù)。它是由視覺(jué)工作特征決定，并以法規(guī)方式固定下來(lái)的。2100433B

本書(shū)系統(tǒng)介紹了中外建筑采光的歷史和古今中外建筑采光的佳例。全書(shū)除了較系統(tǒng)地介紹了通常建筑采光的知識(shí)和方法外，還重點(diǎn)介紹了動(dòng)態(tài)采光計(jì)算機(jī)模擬新技術(shù)和全天候天空亮度分布等新模型，內(nèi)容新穎，圖文并茂。本書(shū)的出版，將對(duì)建筑采光的理論與實(shí)踐以及綠色建筑光環(huán)境設(shè)計(jì)均具有重要的參考與指導(dǎo)作用。

介紹

根據(jù)工業(yè)建筑功能和視覺(jué)工作的要求，選擇合理的采光方式，確定采光口面積和窗口布置形式，創(chuàng)造良好的室內(nèi)光環(huán)境。工業(yè)建筑采光設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照工業(yè)建筑采光標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

采光設(shè)計(jì) 　根據(jù)建筑種類、工藝要求和視覺(jué)工作的特點(diǎn)，確定視覺(jué)工作等級(jí)和采光標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)和德國(guó)采光標(biāo)準(zhǔn)中，列出了各類車間的視覺(jué)工作等級(jí)。另外在英國(guó)、蘇聯(lián)和美國(guó)的采光標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)采光質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)，如亮度分布比例、視野內(nèi)最大和最小的亮度差、窗的允許亮度、眩光指數(shù)值和采光均勻度等均有規(guī)定。在蘇聯(lián)和英國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)中,還采用了柱面照度(見(jiàn)建筑光學(xué)測(cè)量)評(píng)價(jià)空間照度水平。

傳統(tǒng)的采光設(shè)計(jì)以陰天天空亮度分布為前提，而不考慮晴天陽(yáng)光的利用。隨著人們對(duì)各種不同天空條件下天然光變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)逐步深入，晴天采光設(shè)計(jì)的研究和實(shí)踐收到了顯著的成效。據(jù)統(tǒng)計(jì),按晴天采光設(shè)計(jì),約可節(jié)能15～20%，充分利用天然光已成為建筑節(jié)能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施（見(jiàn)建筑日照）。

晴天采光設(shè)計(jì)必須弄清晴天天空亮度分布規(guī)律。國(guó)際照明委員會(huì) (CIE)提出的晴天天空亮度分布的計(jì)算公式，為晴天采光設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。近年來(lái)，在晴天采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采光計(jì)算和陽(yáng)光利用方法，以及限制晴天采光的眩光等方面所取得的成果，促進(jìn)了建筑采光設(shè)計(jì)工作的發(fā)展。中國(guó)年日照率在60%以上的地區(qū)面積約達(dá)485萬(wàn)平方公里，約占全國(guó)總面積的51%。因此,研究晴天采光設(shè)計(jì)，并在工業(yè)建筑中應(yīng)用這種設(shè)計(jì)方法具有較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采光設(shè)備的維修問(wèn)題。

采光形式 　工業(yè)建筑種類繁多，對(duì)采光的要求各不相同，而且影響采光的因素是多方面的。因此，在選擇采光形式時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素的影響：如側(cè)窗采光應(yīng)注意室外遮擋物的擋光和反光，天窗采光應(yīng)考慮工作面的位置特征、生產(chǎn)線方向、當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件（地勢(shì)、日照、主導(dǎo)風(fēng)向和降雨雪量等）等，防爆車間還要考慮采光窗的泄爆作用。

單層單跨或單層雙跨工業(yè)建筑和多層工業(yè)建筑宜用側(cè)窗采光；單層三跨以上的工業(yè)建筑宜用側(cè)面采光和頂部采光相結(jié)合的混合采光方式：①矩形天窗。常用于一般視覺(jué)工作的生產(chǎn)車間，如一般機(jī)械加工車間。另外對(duì)生產(chǎn)中排出大量煙塵或空氣濕度較高的車間也采用這種形式的天窗。②鋸齒形天窗。宜用于精細(xì)視覺(jué)工作以上的并要求采光穩(wěn)定和自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫、濕度的生產(chǎn)車間，如紡織廠大量使用這種天窗。③平天窗。在中國(guó)常用于精細(xì)視覺(jué)工作的生產(chǎn)車間。④橫向天窗和井式天窗。常用于要求排煙通風(fēng)的生產(chǎn)車間，如冶金工業(yè)中的鑄造、冶煉和熱加工車間。

參考書(shū)目

R. G. Hopkinson, P.Petherbridge, J. Longmore,Daylighting, Heinemann, London,1966.2100433B