公共建筑采光天然光环境

天然光环境的光源是太阳。直射日光的光强度为2.838×10坎德拉。在大气层外，日光法线平面上的平均照度为 125.4×10勒克斯。晴天，大气透明度T=2.75时，直射日光在地面上产生的照度按下式计算：

ES=130sinνexp(-0.2/sinν)×10(lx)

式中ES为直射日光在地面上产生的照度；ν为太阳高度角（度）；exp(-0.2/sinν)为T=2.75时采用的大气透过率函数。

晴天天空和全阴天空光在地面上形成的照度可分别用下式计算（T=2.75时）：

晴天 Ea=(1.1 15.5sinν)×10（lx）

全阴天 Ea=(0.3 21sinν)×10(lx)

式中Ea为天空光在地面上产生的照度；ν为太阳高度角（度）。日光在可见光波长范围内，光谱能量分布比较平衡，所以彩色物体在天然光下的显色性能优良。日光的色度坐标x=0.3172,y=0.3263，相应色温为6275K。

在世界不同的地区,由于气象因素(日照率、云、雾等)和大气污染程度的差异,光环境特性也不相同。因此，须要对一个国家和地区的天然光环境进行常年连续的观测、统计和分析，取得区域性的天然光数据。这是研究天然光环境的一项首要工作。

公共建筑采光人工光环境

1879年 T.A.爱迪生发明白炽灯。一个世纪以来，电光源迅速普及发展。不同规格的电光源已有数千种，世界年产量达百亿支以上。人工照明消费的电力占电力总产量的10～15%。下表列举了室内外环境照明常用电光源的特性。

经典案例

实例 　伦敦戴德美术馆新馆建于1979年，它是由21间长宽均为9米的展室组成。采用天窗采光,在天窗上方设有两层走向互成90°的遮光百叶，上层百叶用于遮阳，下层百叶用于调节室内光线的强弱；两层百叶均由自动控制系统根据太阳位置和室外照度的变化随时调整角度，确保艺术品不受阳光直射，并使展室内的天然光保持稳定；当天然光不足时，自动控制系统就调节灯光，平稳地过渡到人工照明。

北京中国美术馆建成于1960年，底层侧厅用高侧窗采光。这个展厅跨度达20米，层高只有7米,两侧开高窗。为了避免窗口造成的直射眩光和反射眩光，在窗下设置格栅吊顶，利用窗口侧旁的倾斜反光板将天然光反射到窗下的陈列墙面上（图2）。这样，既提高了展品照度，又有利于消除反射映象。2100433B

环境光学研究内容的第三个方面是光污染及其防治方法。人类活动对光环境造成危害，使人的视觉和健康受到影响的现象称为光污染。

例如，城市大气污染严重，空气混浊，云雾凝聚，造成天然光照度减低，能见度下降，致使航空、测量、交通等室外作业难以顺利进行。又如城市灯光不加控制，夜间天空亮度增加，影响天文观测；路灯控制不当，照进住宅，影响居民休息等等。

另外，大功率光源造成的强烈眩光，某些气体放电灯发射过量的紫外线，以及像焊接一类生产作业发出的强光，对人体和视觉都有危害。为了防治光污染，需要弄清形成光污染的原因和条件，提出相应的防护措施和方法，并制订必要的法律和规定。

环境光学是在、心理物理学、物理光学、建筑光学等学科的上发展起来的。环境光学的定量分析以光度学、色度学为基础；在研究光与视觉的关系上主要借助于生理光学及心理物理学的实验和评价方法。

天然光环境的光源是太阳，日光穿过大气层时被大气中的气体分子、云和尘埃扩散，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扩散光形成的。通常以地平面照度、天空亮度和天然光的色度值来定量描述天然光环境。地面照度取决于太阳高度角、天空亮度和大气透明度。

在世界不同的地区，由于气象因素(日照率、云、雾等)和大气污染程度的差异，光环境特性也不相同。因此须要对一个国家和地区的天然光环境进行常年连续的观测、统计和分析，取得区域性的天然光数据。这是研究天然光环境的一项首要工作。

为了利用天然光创造美好舒适的光环境，环境光学还要研究天然光的控制方法、光学材料和光学系统。这方面的成果已为建筑采光普遍应用。又发展了通过定日镜、反射镜和透镜系统，或是用光导纤维将日光远距离输送的设备，使建筑物的深处以至地下、水下都能得到天然光照明。

。一个世纪以来，电光源迅速普及发展。不同规格的电光源已有数千种世界年产量达百亿支以上，人工照明消费的电力占电力总产量的10～15%。

人工光环境较天然光环境易于控制，能适合各种特殊需要，而且稳定可靠，不受地点、季节、时间和天气条件的限制。但电光源的能源利用效率很低，由电能转换成光能的平均效率约为10%，由初级能源转换成光能的效率则只有3%。因此，为了节约能源，不但要继续提高现有电光源的光效和质量，而且要研究控制灯光强度和分布的理论及光学器件，探索合理有效的照明方法。环境光学将在后一领域发挥重要作用。环境光学研究内容的第二个方面是关于光和视觉的关系。在人的各种感官和知觉中，眼睛和视觉至关重要。人靠眼睛获得75%以上的外界信息。图 2说明了形成视觉的过程。光源发出的光照射在物体上,被物体表面反射,因物体形状、质地、颜色的差异造成入射光在强弱、方向和光谱组成上的不同变化。这些光信号进入眼睛，在视网膜上形成图象。图象传至大脑，经过分析、识别、联想，最后形成视知觉。由此可见，没有光，就不存在视觉，人类也无法认识和改造环境。

叫做。眼睛区分识别对象细节的能力和辨认对比的能力，是表述视觉功能的常用指标。两者都受照明量的影响而且彼此相关。研究视觉功能与照明条件之间的定量关系，为制订照明标准提供依据，是环境光学的重要任务。

30年来，世界各国就视觉功能和照明对人的生理及心理影响等问题开展了大量研究工作。国际照明委员会总结各国的研究成果，先后发表《对照明在视觉功能方面进行评价的统一方法纲要》和《描述照明参量对视功能影响的分析模型》等文件，提出了根据视觉功能选择照明标准的统一方法。中国科学工作者在实验室条件下，对青年工人的视觉功能进行了试验研究，结果说明了照度、视角和对比三者的相互关系。

视觉与触觉不同。触觉单独感知一个物体的存在，视觉感知的却是全部环境。因此，视觉功能不但与识别对象的照度有关，还与整个光环境的质量，包括光的表观颜色、环境亮度、光的方向、光源的显色性能、直射与反射眩光等有密切联系。

优良的光环境能提高人的工作效率，保护人的健康，使人感到安全、舒适、美观，产生显著良好的心理效果。所以，研究光环境的质量评价指标，同样具有十分重要的意义。

为获得良好的光照环境 ，节约能源 ，在建筑外围护结构（墙、屋顶）上布置各种形式采光口（窗口）而采取的措施。

中文名

建筑采光

外文名

Building daylighting in

目的

良好的光照环境 ，节约能源

位置

侧窗和天窗两种

名词解释

建筑采光

building,daylighting in

采光口按其所在位置，可分为侧窗和天窗两种。根据建筑功能和视觉工作的要求，选择合理的采光方式，确定采光口面积和窗口布置形式，创造良好的室内光环境是建筑采光的主要任务。采光标准是建筑采光设计的依据。它是由视觉工作特征决定，并以法规方式固定下来的。2100433B

本书系统介绍了中外建筑采光的历史和古今中外建筑采光的佳例。全书除了较系统地介绍了通常建筑采光的知识和方法外，还重点介绍了动态采光计算机模拟新技术和全天候天空亮度分布等新模型，内容新颖，图文并茂。本书的出版，将对建筑采光的理论与实践以及绿色建筑光环境设计均具有重要的参考与指导作用。

介绍

根据工业建筑功能和视觉工作的要求，选择合理的采光方式，确定采光口面积和窗口布置形式，创造良好的室内光环境。工业建筑采光设计应严格按照工业建筑采光标准进行。

采光设计 　根据建筑种类、工艺要求和视觉工作的特点，确定视觉工作等级和采光标准。在中国、美国、英国和德国采光标准中，列出了各类车间的视觉工作等级。另外在英国、苏联和美国的采光标准中，对采光质量的评价指标，如亮度分布比例、视野内最大和最小的亮度差、窗的允许亮度、眩光指数值和采光均匀度等均有规定。在苏联和英国的标准中,还采用了柱面照度(见建筑光学测量)评价空间照度水平。

传统的采光设计以阴天天空亮度分布为前提，而不考虑晴天阳光的利用。随着人们对各种不同天空条件下天然光变化规律的认识逐步深入，晴天采光设计的研究和实践收到了显著的成效。据统计,按晴天采光设计,约可节能15～20%，充分利用天然光已成为建筑节能的一项重要技术措施（见建筑日照）。

晴天采光设计必须弄清晴天天空亮度分布规律。国际照明委员会 (CIE)提出的晴天天空亮度分布的计算公式，为晴天采光设计提供了重要依据。近年来，在晴天采光设计标准，采光计算和阳光利用方法，以及限制晴天采光的眩光等方面所取得的成果，促进了建筑采光设计工作的发展。中国年日照率在60%以上的地区面积约达485万平方公里，约占全国总面积的51%。因此,研究晴天采光设计，并在工业建筑中应用这种设计方法具有较大的技术经济意义。此外，设计时应考虑采光设备的维修问题。

采光形式 　工业建筑种类繁多，对采光的要求各不相同，而且影响采光的因素是多方面的。因此，在选择采光形式时，应综合考虑各种因素的影响：如侧窗采光应注意室外遮挡物的挡光和反光，天窗采光应考虑工作面的位置特征、生产线方向、当地环境条件（地势、日照、主导风向和降雨雪量等）等，防爆车间还要考虑采光窗的泄爆作用。

单层单跨或单层双跨工业建筑和多层工业建筑宜用侧窗采光；单层三跨以上的工业建筑宜用侧面采光和顶部采光相结合的混合采光方式：①矩形天窗。常用于一般视觉工作的生产车间，如一般机械加工车间。另外对生产中排出大量烟尘或空气湿度较高的车间也采用这种形式的天窗。②锯齿形天窗。宜用于精细视觉工作以上的并要求采光稳定和自动调节室内温、湿度的生产车间，如纺织厂大量使用这种天窗。③平天窗。在中国常用于精细视觉工作的生产车间。④横向天窗和井式天窗。常用于要求排烟通风的生产车间，如冶金工业中的铸造、冶炼和热加工车间。

参考书目

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