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建筑光學的簡述

2015-04-02 16:29  建設工程教育網整理  【  【打印】【我要糾錯】

  建筑光學是研究天然光和人工光在建筑中的合理利用,創(chuàng)造良好的光環(huán)境,滿足人們工作、生活、審美和保護視力等要求的應用學科,是建筑物理學的組成部分。

  在一個相當長的歷史階段,人類利用天然光和火光照明,曾在建筑中創(chuàng)造了不少有效的采光和照明方法。例如中國傳統(tǒng)建筑中的南窗北墻的采光方法,古埃及太陽神廟中的高側窗采光方法等。

  但天然采光受季節(jié)、晝夜地理位置和氣候變化的影響很大。火光照明效果差,煙塵大,且容易引起火災。自從大量生產玻璃,特別是十九世紀發(fā)明白熾電燈以后,才使建筑采光和照明技術的理論和實踐進入一個新的階段,并逐步形成建筑光學。

  現(xiàn)代建筑光學理論日趨完善,天然光的變化規(guī)律逐步為人們所掌握,各類建筑的采光方法和控光設備相繼研究成功,各種新型電光源和燈具也在建筑中得到廣泛的應用,從而使這一學科在建筑功能和建筑藝術中發(fā)揮日益重要的作用。

  建筑光學的研究內容主要有:與建筑有關的光的性質和光的視覺性質、天然采光和人工照明。

  可見光輻射的波長范圍是380~780納米,眼睛對不同波長的可見光產生不同的顏色感覺。一般光源如天然光和白熾光源等是由不同波長的光組成的。這種光源稱為多色光源或稱復合光源;有的光源如鈉燈,只發(fā)射波長為583納米的黃色光,這種光源稱為單色光源。

  在建筑光學中用光通量、發(fā)光強度、照度和亮度等參數(shù)表示光源和受照面的光特性;用光影深淺、立體感強弱,來表示建筑物表面和被觀察物體的亮度差別;用光的吸收、反射、散射、折射、偏振,來表示光線從一種介質進入另一種介質時的變化規(guī)律;用發(fā)射或反射光譜、亮度、色度坐標,來表示光源色和物體色的基本特性。建筑采光和照明技術就是根據(jù)建筑物的功能和藝術要求,利用上述光、影、色的基本特性,創(chuàng)造良好的光環(huán)境。

  天然采光簡稱采光。在研究光氣候的基礎上,制訂建筑物的采光標準,確定采光方式,進行采光計算。包括:眩光特性和限制眩光的方法;采光和照明的結合;建筑物室內獲得穩(wěn)定光照條件及天然光的利用方法和裝置;建筑物外部和建筑群的陽光造型技術等。

  天然光的光譜是連續(xù)的,人們長期在天然光條件下工作和生活,喜愛天然光照明,而且天然光是一種豐富的光能資源;因此,研究建筑物的天然采光,在技術上、衛(wèi)生上和經濟上都有重要意義。

  人工照明的主要內容有:照明用的人工光源和控光器具;各類建筑的照明標準;照明設計和計算方法;照明眩光特性和限制眩光的方法;照明均勻度和室內表面亮度分布比例的確定;在各種照明條件下人的視功能特性;照明效果的評價方法和指標;顏色在照明中的應用;照明效果的測試技術;照明的節(jié)能措施,以及從建筑藝術等因素綜合研究室內外光環(huán)境等。

  建筑光學利用相鄰學科的研究成果,同時又為相鄰學科服務。如建筑光學的測試技術是以光度學和色度學為基礎的;建筑采光照明設計需直接利用大氣光學、應用光學、建筑電氣和建筑學的研究成果;在研究光和視覺關系時需利用心理和生理光學的訐價方法和試驗結果。建筑光學還直接或間接為建筑設計和建筑電氣系統(tǒng)等提供數(shù)據(jù)資料。

  在中國,建筑科學的研究、教學、設計等部門都有規(guī)模不同的建筑光學研究機構和試驗設備。建筑光學在研究劇場建筑、展覽館建筑、體育建筑、精密儀表廠生產車間和地下工程的采光照明問題,以及編制中國工業(yè)企業(yè)采光照明標準、探討光氣候規(guī)律、提高建筑光學測試技術等方面都取得較顯著的成效。

  今后,建筑光學的主要研究方向是:綜合研究建筑物室內外光環(huán)境的理論,和綜合評價建筑采光、照明的設計方法;天然光的利用技術;研制和使用功率小、光效高、壽命長和顯色性能好的氣體放電燈;發(fā)展電子計算機技術在采光照明計算、設計和設備控制上的應用;研究采光照明測試儀表和測試方法等方面。

責任編輯:tufangss
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