建筑物理實驗光學指導書概述

1、實驗一天然采光測量與指標評定實驗Experiment1：Daylightingmeasurementandanalysis實驗學時：8實驗類型：綜合前修課程名稱：建筑光學適用專業(yè)：建筑學、城市規(guī)劃、結(jié)構工程等一、實驗目的：在自然光條件下，研究建筑物的采光性能。二、實驗內(nèi)容：通過實驗來研究和評判學校建筑空間采光的性能，分析具體建筑空間中天然采光設計效果。三、實驗要求1測量儀器的選擇天然采光測量用的照度計宜為光電式照度計，讀數(shù)顯示為指針式或數(shù)字式均可，要求儀器的精確度達到II級以上。考慮到測量中將遇到測點的光線可能來自不同方向和角度，因此，照度計的接收器應當帶有濾光片和余弦修正裝置，測量儀器在測量

2、前也必須經(jīng)過校正。（以上是要求，實驗報告中標注你選的設備是什么，什么特性，主要技術參數(shù)，使用方法，注意事項）2、合理布置測點（詳細說明布點原則，包括平面圖和立面圖）3、正確使用儀器（描述儀器是如何使用的）四、實驗裝置教室一間，卷尺一個，照度計二臺。（標注測試地點，測試時間）五、實驗步驟1實驗原理描述室內(nèi)采光效果的參數(shù)是采光系數(shù)，它的定義是在室內(nèi)給定平面上的一點，由直接或間接地來自采光口的天然光而產(chǎn)生的照度與同一時刻室外無遮擋水平面上產(chǎn)生的天空散射光照度之比。其計算公式如下：C=（?x100%（1）式中En一室內(nèi)某點的天然光照度，lx;Ew同一時刻室外無遮擋天空擴散光的水平面照度，lx。實測時要

3、準備好兩臺型號相同的照度計，一臺照度計的接收器放在建筑室內(nèi)的測點處，另一臺的接收器放在室外空曠、無直射光之處（必要時可在接收器1米外用遮擋物遮擋直射光，遮擋物的投影面積是接收器的23倍）。分別同時測出室內(nèi)外的照度值，以后就可以按公式（1）計算出工作面上各測點的采光系數(shù)C。2實驗步驟（1）布置測點，選取教室一間，然后在典型剖面與工作面（正常取0.75米，專教可取繪圖桌面）的交線上布置一組測點。側(cè)面采光的房間選兩個典型橫剖面，其中一個過側(cè)窗的中心線（橫剖面1），另一個通過窗間墻的中心線（橫剖面2），其它測點可等間距布置（可在兩個典型橫剖面中間設置一組測點（橫剖面3）。單側(cè)采光距內(nèi)墻1米處開始設1測

4、點，然后向側(cè)窗方向1米間隔順次設置若干測點位置。（實際描述是如何布點的，繪制布點圖，寫清點的標號，包括平面圖和立面圖，測點距離地面的高度，測試時應該注意的問題）（2）將室外照度計放在選定的室外測試地面上，室內(nèi)照度計依次放在室內(nèi)各測點上，注意，測量時必須關閉所有室內(nèi)照明燈具。（描述天氣狀況，測試時間，室外測點選擇注意事項，詳細說明室外取點位置，有圖片）（3）室內(nèi)外照度計同時讀數(shù)（可約定時間或手機聯(lián)系），為了避免讀數(shù)時可能出現(xiàn)的誤差，每個測點要讀取三次讀數(shù)?？稍跍y量時由測量人員用手遮擋接收器（光電池）三次，然后分別讀數(shù)三次，并將每次讀數(shù)均計入測量記錄表。(4)將每個測點的測量數(shù)據(jù)填入測量記錄附表1

5、(自制表格，后附參考表)。六、實驗數(shù)據(jù)及處理(1)整理記錄并按公式(1)算出各測點的采光系數(shù)值，然后繪出建筑各典型剖面的采光系數(shù)曲線圖。(2)采光系數(shù)曲線圖是在建筑物的典型剖面圖(橫剖面或縱剖面)上表示的工作面各測點的采光系數(shù)變化曲線。以剖面圖上的工作面高度線作為圖形的橫坐標軸，并在它的上面標出測點的相應位置，以測點的縱坐標大小表示該點采光系數(shù)值，縱坐標的標尺應取0.5%、1%2%3%5%,等作為標尺的刻度。各點的采光系數(shù)值標出后，將縱坐標的頂點連接成光滑的曲線，即為采光曲線圖，它形象地反映了沿典型剖面上各測點采光系數(shù)的變化趨勢。(3)計算室內(nèi)的平均采光系數(shù)Cav,平均采光系數(shù)計算公式如下：式

6、中Cv一平均采光系數(shù)，%Ci一在第i個測點上的采光系數(shù)，%M縱向測點數(shù)；N一橫向測點數(shù)。(4)對照建筑采光設計標準GB/T50033-2013分析教室的效果與是否達標，以及改進意見。表4.0.5教育建筑的采光標準值采光等級場所名稱1愀面采光果把系數(shù)標準值(%)1室內(nèi)天候光照度標準值(lx)皿1。用教室、實驗室.階梯教室.鞅師辦公室10450V走道、樓拂間、衛(wèi)生間L0150七、實驗報告要求:并根據(jù)計算的室內(nèi)平均采光根據(jù)記錄及采光曲線分析側(cè)窗采光的特點及有效采光進深，系數(shù)Cav,對照建筑采光設計標準GB/T500332013分析教室的效果與是否達標，以及改進意見。八、思考題在接收器外用遮擋物遮擋直

7、射光時，遮擋物的最佳距離和遮擋物面積的關系如何？附表1天然采光實驗數(shù)據(jù)表（參考表）實驗條件測量點12i位置組別123123123橫剖面11室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為2室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為i室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為橫剖面21室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為2室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為i室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為橫剖面31室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為2室內(nèi)照度lx室外照度lxC（為測定日期：年月日測定人:實驗二室內(nèi)照明測量與指標評定Experiment2：InteriorLightingmeasurementandanalysis實驗學時：8實驗類型：綜合前修課程名稱：

8、建筑光學適用專業(yè)：建筑學、城市規(guī)劃、結(jié)構工程等一、實驗目的通過對室內(nèi)工作面上各點照度的測量，檢驗已建成房屋人工照明的效果及指標評定。二、實驗內(nèi)容對于一些有較高照明要求的建筑物，如教室、閱覽室、展覽室、體育館、工廠的生產(chǎn)車間和中心控制室、試驗室等，為了檢驗這些已建成房屋的照明效果，建立照明設施的維護保養(yǎng)制度，有必要對建筑物的照明情況進行現(xiàn)場調(diào)查和實測。由于各種建筑物的使用功能要求不同，實測的內(nèi)容也有差別。室內(nèi)照明測量的內(nèi)容一般包括：室內(nèi)工作面上各點照度的測量；室內(nèi)各表面的反射系數(shù)測量以及室內(nèi)各表面和設備的亮度測量。就照度測量來說，對于有確定工作位置的房間（如閱覽室等），要求測定實際工作面的照度；

9、沒有固定工作地點的房間，要求測定假想工作面（距地面以上0.75米處）的平均照度；還有一些視覺工作對象是垂直工作面，如圖書館的書庫、商店的貨架、中心控制室的儀表盤等等，要求測定垂直面上的照度。因此，要根據(jù)被測對象的不同情況，選擇適合測量的內(nèi)容和要求。（以上是總的照明要求，實驗報告中只說明本次實驗的具體內(nèi)容）三、實驗要求1測量儀器的選擇室內(nèi)照明測量用的照度計宜為光電式照度計，讀數(shù)顯示為指針式或數(shù)字式均可，要求儀器的精確度達到II級以上。考慮到測量中將遇到各種類型的具有不同光譜特性的光源，以及測點的光線可能來自不同方向和角度的多處光源，因此，照度計的接收器應當帶有濾光片和余弦修正裝置，測量儀器在測量

10、前也必須經(jīng)過校正。（以上是要求，實驗報告中標注你選的設備是什么，什么特性，主要技術參數(shù)，使用方法，注意事項）2、合理布置測點（詳細說明布點原則，包括平面圖和立面圖）3、正確使用儀器（描述儀器是如何使用的）四、實驗裝置照度計、室內(nèi)光源、燈具等。（詳細描述室內(nèi)光源種類，燈具布置圖，要求繪圖表示）五、實驗步驟1.布置測點國家標準GB5700-82室內(nèi)照明測量方法規(guī)定：對于一般工作照明，測定工作面上的平均照明度要采用方格網(wǎng)的布點方法，即將測量區(qū)域劃分成大小相等的方格（或接近方格），測量每個方格中心的照度Ei,然后把所有的方格測點的照度值累加起來，求出它的算術平均值，即為測量區(qū)域的平均照度值Eav：1E

11、av='Einy式中：Eav測量區(qū)域的平均照度，LxEi每個測量網(wǎng)格中心的照度，Lxn測量網(wǎng)格數(shù)，即測點數(shù)。測量網(wǎng)格大小的劃分應視待測房間面積的大小而定，面積較大的房間或工作區(qū)可取24米的正方形網(wǎng)格；對于小面積的房間可取1米見方的正方形網(wǎng)格；遇到走廊、通道、樓梯等長方形的工作區(qū)域，則在它們的長度方向的中心線上按12米間隔布置測點。局部照明時的測點布置，可在需要照明的地方設置測點進行測量。當測量場所狹窄時，選擇其中有代表性的一點；當測量場所廣闊時可按上述一般工作照明的布點方法進行測量布點。測量結(jié)果的平均照度值的精確程度顯然跟測點數(shù)目的多少有關，測點數(shù)目越多，要求方格網(wǎng)的尺寸越小，得到的平

12、均照度值會精確些，但花費的時間和精力也要更多。如果由測量獲得的平均照度的誤差控制在±10%的范圍以內(nèi)，則允許減少測點數(shù)目以減輕測量工作量。但允許的最少測點數(shù)要根據(jù)室形指數(shù)來確定。室形指數(shù)是反映房間比例關系與光源光通量利用程度的一個量：室形指數(shù)二地板（或頂棚）面積工作面以上、燈具出光口以下的墻面積頂棚空間1L卜1H1卜空空間地板空間圖1室內(nèi)空間的劃分對于矩形房間，令：L=房間長度；W=房間寬度；Hrc=工作面以上至燈具出光口的高度。則室形指數(shù)Kr為:由室形指數(shù)控制的室內(nèi)照明最小測點數(shù)可參見表1（室內(nèi)空間的劃分參見圖1）表1最小測點數(shù)與室形指數(shù)關系室形指數(shù)Kr測點數(shù)<1412923

13、16>425（詳細描述布點情況，繪圖標注）2 .室內(nèi)照明測量方法 測量開始前要把測量范圍內(nèi)的照明用燈全部打開，白熾燈需點燃5分鐘，熒光燈需點燃15分鐘，高強氣體放電燈（高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等）需點燃30分鐘以上，待各種光源的光輸出達到穩(wěn)定狀態(tài)后再進行測量。對于新安裝燈泡都應經(jīng)過一段時間的使用（氣體放電光源要使用100小時以上，白熾燈要使用20小時以上），才能作為測量用的光源。測量時還要排除其他無關光源的干擾。 用照度計測量應注意電表頭上量程檔的選擇，一般要先從大量程檔開始，根據(jù)電表上照度的指示值逐步從大到小找到需用的檔次，原則上不允許在該檔最大量程的1/10范圍內(nèi)測定，以保證

14、表頭指示的讀數(shù)在準確計量的量程范圍之內(nèi)。 為了提高測量的準確性，每一個測點要讀取三次讀數(shù)。為此，要用手遮擋接收器數(shù)次來獲得多次讀數(shù)，每次讀數(shù)時要等待電表的指示值穩(wěn)定后再進行讀數(shù)。 測量進行中應保持電源電壓的穩(wěn)定，并使之在燈泡的額定電壓下進行測量。如達不到這一要求，應在測量照度的同時測量電源電壓，當與額定電壓不符時，則應比照電壓的偏差對光通量予以修正。（具體描述實驗的操作過程，注意事項）3 .室內(nèi)表面反射系數(shù)室內(nèi)的反射表面包括墻壁、天棚、地面和大面積的室內(nèi)家具表面等等，它們對室內(nèi)工作面的照度有一定程度的影響，為了便于分析室內(nèi)的照明效果，有必要在照度測量的同時對室內(nèi)各反射面的反光系數(shù)進行實測。室內(nèi)

15、表面反射系數(shù)的測量方法可分為直接法和間接法：直接法是指用樣板盤的比較測定法，間接法是通過測量被測表面的照度，從而推算出均勻擴散反射表面的反射系數(shù)。用間接法測定表面的反射系數(shù)要選擇不受直接光照射的表面位置，首先將照度計的接收器緊貼被測表面的某一位置，使感光面朝外，測出自室內(nèi)燈具射出的光通量所產(chǎn)生的照度E,然后將接收器的感光面對準同一被測表面原來的位置，從墻面開始逐漸向外平移，照度計的讀數(shù)由小變大而后趨于穩(wěn)定。如果把照度計的讀數(shù)再往外移，讀數(shù)反而下降，則應在讀數(shù)趨于穩(wěn)定時讀取反射照度Ep,這時接收圖2反射系數(shù)測量圖器距墻面的距離約為200400mm,測量時的示意圖如圖2所示。反射照度Ep和入射照度

16、E測出后，可按下式計算所測表面的反射系數(shù)P:、E：:-=100%E測量表面應選擇亮度比較均勻而有代表51一被測表面2一接收器3照度計性的部分，在每一種待測表面上要選取3-個測點進行測定，然后求出它的算術平均值作為該表面的反射系數(shù)值。（表格自繪）六、實驗數(shù)據(jù)及處理測量過程中應將實測地點的環(huán)境條件、燈具型號規(guī)格、燈具布置、燈具清潔程度以及測量結(jié)果詳細記入測量記錄，記錄格式分別見附表1、附表2、附表3。測量結(jié)果的計算和整理工作包括平均照度Eav的計算、照度最高值Emax,照度最低值為in的大小和位置的分析，照度均勻度Ue=Emin/Eav的評價，以及亮度L=pE/兀，它們的計算和分析方法均可參見本課

17、教材。七、實驗報告要求1 .畫出被測房間測點布置、燈具布置的平、剖面圖。2 .根據(jù)測量數(shù)據(jù)，評價室內(nèi)照明質(zhì)量水平。八、思考題評價室內(nèi)照明設計優(yōu)劣的標準是什么？附表1照明測量基本情況記錄表場所名稱視覺工作內(nèi)容燈具掛高（距工作面）光源種類燈泡（管）功率（W）一般照明：局部照明：燈具污染情況房間尺寸（長嫡X高）燈泡（管）數(shù)（個）一般照明：局部照明：燈具擦洗情況次/年照明方式總功率（W）遮擋情況燈具類型每平方米功率（W/m2）房間污染情況燈具臺數(shù)燈具點燃情況燈具和測點的平面、剖面布置圖（注明尺寸）附表2室內(nèi)照明實驗數(shù)據(jù)表(參考表)橫向測點12i縱向測點123平均123平均123平均123456i測定日

18、期：年月日測定人:附表3各表面亮度測量計算表表面名稱材料顏色反射系數(shù)(%)亮度(cd/m2)墻面頂棚地面墻裙工作面家具作業(yè)對象表面主觀評價效果測定日期：年月日測定人:實驗三景觀照明燈具安裝位置與效果評價實驗Experiment3：LuminairessettingandeffectforLandscapeLighting實驗學時：8實驗類型：體驗式前修課程名稱：建筑光學適用專業(yè)：建筑學、城市規(guī)劃、結(jié)構工程等一、實驗目的：在燈具的不同安裝位置條件下，研究建筑物景觀照明效果的變化。二、實驗內(nèi)容：通過實驗來研究和感知燈具的不同安裝位置對景觀照明效果的影響，分析具體建筑立面等載體景觀照明的設計效果。三

19、、實驗要求1測量儀器的選擇景觀照明測量用的照度計宜為光電式照度計，讀數(shù)顯示為指針式或數(shù)字式均可，要求儀器的精確度達到II級以上?？紤]到測量中將遇到測點的光線可能來自不同方向和角度，因此，照度計的接收器應當帶有濾光片和余弦修正裝置，測量儀器在測量前也必須經(jīng)過校正。2、合理布置測點（詳細繪制圖片）3、正確使用儀器四、實驗裝置照明載體一處，燈具一臺，卷尺一個，半圓儀（用于測量角度）一個，數(shù)碼相機一臺。五、實驗步驟1實驗原理由于燈具的配光特性，決定了燈光的出射形態(tài)和分布范圍，好的景觀照明效果是對燈具特性的巧妙運用。因此景觀照明效果與燈具類型與安裝位置有密切的關系。2實驗步驟（1）照明載體選擇，根據(jù)給定的照明燈具，觀察其出光特點，選取一處或一個照明載體，可以是一面實墻、窗間墻、墻轉(zhuǎn)角、一棵樹等等。（2）實驗組成員根據(jù)各自預想的照明效果和安裝位置，安置燈具照射載體，并用數(shù)碼相機記錄，注意，為防止夜間拍攝相片照虛，拍攝時至少拍攝三張。成員組各成員依