建筑光學實驗課件

建筑光學實驗建筑光學實驗課件11、室內(nèi)照明測量；2、人工天穹采光試驗1、室內(nèi)照明測量；2室內(nèi)照明測量建筑光學實驗課件3一、實驗目的：檢驗室內(nèi)照明是否滿足相關標準要求和設計要求，為建立照明設施維護保養(yǎng)制度提供依據(jù)。二、實驗內(nèi)容：室內(nèi)工作面上各點照度的測量。確定工作面：測定實際工作面的照度（閱覽水平照度室、工廠的生產(chǎn)車間）；無固定工作地點：測定假想水平工作面的平均照度（距地面以上0.8米處）垂直照度：垂直工作面（圖書館書庫、商店的貨架、中心控制室儀表盤）一、實驗目的：檢驗室內(nèi)照明是否滿足相關標準要求和設計4三、實驗原理：將測量區(qū)域分成大小相等的方格（或近方格），測量每個方格中心照度Ei，然后把所有方格測點照度值累加起來，求出它的算術平均值，即為測量區(qū)域的平均照度值E三、實驗原理：5三、測量儀器：TES-1330A/1332A/1334A數(shù)字式照度計（附顏色和余弦修正器），鋼卷尺等。三、測量儀器：TES-1330A/1332A/1334A數(shù)字6四、測量步驟：1、布置測點；

面積大房間或工作區(qū)可取2~4米的正方形網(wǎng)格。對于小面積房間可取1米見方的正方形網(wǎng)格，遇到走廊、樓梯、通道等長條形工作區(qū)域，則在它們長度方向中心線上按1~2米間隔布置測點。（要給出測點布置平面圖，圖上還要標明燈具位置）

局部照明時測點布置，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，選擇其中有代表性一點。

四、測量步驟：7建筑光學實驗課件8最少測點：允許最少測點由室行指數(shù)來決定。室形指數(shù)Kτ反映房間比例關系與光源光通量利用程度的一個量，對于矩形房間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（米）。最少測點：9建筑光學實驗課件102、光源的準備：測量開始前要把測量范圍的照明用燈全部打開，待光源的光輸出達到穩(wěn)定狀態(tài)后再進行測量。

白熾燈要點亮穩(wěn)定5秒，熒光燈需點亮穩(wěn)定15秒，高強氣體放電燈需點亮穩(wěn)定30秒以上。對于新安裝燈具應經(jīng)過一段時間使用，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，才可作為測量用光源，測量時還要排除其他無關光源干擾。2、光源的準備：113、數(shù)據(jù)測量：（1）打開照度計電源；（2）選擇合適測量擋位。（3）打開光檢測器頭蓋，將光檢測器放在欲測光源水平位置。（4）讀取照度計測量值；（5）讀值鎖定開關,壓Hold開關。（6）峰值鎖定，壓peak開關；（7）測量工作完成，將光檢測器頭蓋蓋回，電源開關切至off3、數(shù)據(jù)測量：12注意：為了提高測量準確性，每一個測點要讀取三次讀數(shù)，每次讀數(shù)要等到數(shù)值穩(wěn)定后再讀出，然后，取讀數(shù)的平均值。同時，應在電壓穩(wěn)定并是電源額定電壓情況下進行測量，否則需要比照電壓的偏差對光通量進行修正。注意：為了提高測量準確性，每一個測點要讀取三次讀數(shù)，每次讀數(shù)13五、需要記錄數(shù)據(jù)：1、燈具規(guī)格型號；2、燈具清潔程度；3、各測點照度值，它可以同各測點位置在平面圖中標出，在平面圖還應標出燈具的掛高和所處位置。4、測量時間、地點、環(huán)境條件；5、主要使用測量儀器型號，規(guī)格。五、需要記錄數(shù)據(jù)：14六、數(shù)據(jù)整理得出結(jié)論1、計算平均照度。2、將計算所得照度平均值和該類房間照度標準值進行比較；六、數(shù)據(jù)整理得出結(jié)論15注意：1、教師課桌面上的照度平均值不應低于150lx，黑板面上的垂直照度不得低于120lx。2、辦公室水平面照度150~300lx，在顯示屏幕上的垂直照度不宜超過150lx。3、工作場所內(nèi)走道和非作業(yè)區(qū)域一般照明得照度值，不宜小于作業(yè)區(qū)域一般照明照度得1/5。如采用混合照明，按規(guī)定，一般照明的照度，為該級總照度得5%~15%，并不得低于30lx，如采用高強氣體放電燈，不宜低于50lx。（p214）4、展覽室照明標準見教材243頁。注意：163、計算房間照度均勻度（給定平面上最小照度與平均照度之比值），考察其是否滿足要求；（我國規(guī)定照度均勻度不宜小于0.7）3、計算房間照度均勻度（給定平面上最小照度與平均照度之比值）17人工天穹采光實驗建筑光學實驗課件18人工天穹人工天穹19一、實驗目的：在人工天空半球（人工天穹）內(nèi)通過采光模型了解窗口設置、室內(nèi)表面的光特性對室內(nèi)采光的影響。二、實驗內(nèi)容：利用人工天穹和建筑采光的模型，測試分析和預測其天然采光設計的效果。三、實驗設備：JT-1型人工天穹（北京世紀建通科技發(fā)展有限公司制造），照度計二臺，房間模型（尺度約為人工天穹半徑的1/5）一、實驗目的：20補充：人工天穹：一個裝置在實驗室立的中空半圓球體。用它來模擬室外的設計天空條件。天穹半球的內(nèi)表面要用完全擴散性的白色涂料涂刷，涂層反射率要大于0.8，半球下部設置燈槽，其中安裝人工照明燈具。

JT-IA是平面鏡無限反射型人工模擬天穹。這種形式的人工天穹是以均勻布置多組穩(wěn)定光源的擴散材料作為頂部，以局部或全部相互垂直的平面鏡作為四個立面的一個大約3000X3000X2700mm的小型矩形封閉空間，當LED光源點亮時，該封閉空間內(nèi)的環(huán)境即是CIE標準的全陰天狀況；由于光線并不是直射光，所以形成的光環(huán)境非常穩(wěn)定且均勻。通過對設計的不斷改進及大量實驗，我們消除了由人員出入口造成的影響整體反射效果的現(xiàn)象；并在基礎的結(jié)構(gòu)上增加適當?shù)陌踩胧?，在保證空間內(nèi)人員的安全的前提下不影響模擬效果。我們可以在該人工模擬天穹中開展大量的應用性實驗而不受外界環(huán)境的影響。

基礎原理利用穩(wěn)定的LED燈矩陣組，分組控制，達到亮度一致均勻，通過高透光率的擴散膜進一步均勻擴散。達到平面鏡做的四個內(nèi)立面后經(jīng)過多次反射，使天空亮度滿足國際照明學會標準全云天空亮度分布或均勻亮度分布。科研人員利用該設備可在國際照明學會（CIE）推薦的標準全云天空以及其他天空下用建筑模型進行建筑采光的研究。人工天空亮度穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，在同樣條件下做的實驗具有可重復性，在不同國家不同地區(qū)做的同一實驗的數(shù)據(jù)具有可比性，便于科學研究和國際學術交流。天穹安裝完畢后亮度值應滿足國際照明學（CIE）會標準全云天的亮度分布。其計算公式應符合以下計算公式：

式中

Lz—天頂亮度(cd/cm2)；

Lq—測點切面與地面呈

q

角處的天空亮度(cd/cm2)；

q

—測點切面與地面的夾角。由式中看出，q為90°時、即天頂亮度是接近地平線處天空亮度的3倍（相對值）。系統(tǒng)特點l

采用大功率LED做光源，性能穩(wěn)定、節(jié)能而且壽命高。l

分組控制，均勻度好。l

采用鋼構(gòu)復合結(jié)構(gòu)，無變形和防潮。l

分模塊設計，維護方便。l

雙開門，可進行較大的模型實驗。

主要功能用途1.

教學演示實驗：該實驗在各高校最常用，各高校都制作了自己的不同實驗模型，這里依然以最常用的JT-I配套模型為例,配套的采光模型是1:10的平房。各墻面和屋頂都用KT板制作而成,可分不同顏色.該模型有一個可移動的隔斷，能模擬不同大小的室內(nèi)面積；照度探頭可橫向左右移動，測試不同點的照度值。用戶也可根據(jù)需求制作不同的采光口來試驗。2.

微縮建筑模型實驗：采用全比例微縮模型，可以直接觀察采光效果，也可通過照度計示值計算采光系數(shù)及照度分布，往往需要采用多通道照度計測得不同點的照度后通過相關軟件計算；或利用數(shù)碼相機拍照進行研究分析，尤其是在現(xiàn)在數(shù)碼飛速發(fā)展的時代，利用高像素的攝像頭拍攝微縮模型內(nèi)的照片并不難。

技術參數(shù)

v

重

量：

560Kgv

平臺照度值：

>2500LUXv

照度不均勻度：<3%v

模型比例：1:10v

功

率：<1500Wv

外部尺寸：(LxWxH)

3180X3180X3200

可定制

v

內(nèi)部尺寸：(LxWxH)

3000X3000X2700

可定制v

外觀顏色：銀

灰

補充：21三、實驗原理：該實驗理論根據(jù)是立體角投影定律E=∫LαdΩcosθ

室內(nèi)工作面上一點P的照度E，是由透過窗口“看到”的天空表面與觀測點P所形成立體角在被照面上的投影與發(fā)光天空亮度的乘積所決定。三、實驗原理：22四、實驗步驟（1）將室外照度計放在模型頂上，以測定天空照度。室外照度計依次放在模型內(nèi)各測點上測量讀值。四、實驗步驟23（2）打開電源，點亮天穹半球照明用的反射燈，檢查每盞反射燈的點亮情況，使其達到穩(wěn)定狀態(tài)后開始進行測試。（白熾燈5秒，熒光燈15秒以上）

（3）室內(nèi)外照度計同時讀數(shù)。（4）模型內(nèi)表面為黑、白色，以及窗洞處于不同位置時，重復上述步驟。將測得數(shù)據(jù)填入下表。（2）打開電源，點亮天穹半球照明用的反射燈，檢查每盞反射燈的24建筑光學實驗課件25五、實驗結(jié)果處理及得出結(jié)論；1、計算不同條件下各測點采光系數(shù)C=（En/Ew）100%2、繪制采光系數(shù)曲線圖繪制建筑模型各典型剖面得采光系數(shù)曲線圖（P159）五、實驗結(jié)果處理及得出結(jié)論；26注意事項?。。。。。。。。?！1、嚴禁用水等液體擦洗人工天穹；2、嚴禁帶電擦拭燈具；3、實驗完畢馬上關閉電源，調(diào)光器不能在滿負荷條件長期下工作。注意事項！?。。。。。。。?！27照明模型實驗照明模型實驗28一、實驗目的：通過照明模型實驗了解室內(nèi)表面反射系數(shù)（光特性）、房間大?。ㄊ倚沃笖?shù)）、燈具掛高（燈的距高比）對室內(nèi)照度的影響。二、實驗設備：照度計一臺，微型三腳架；房間模型（6m×4m×3m），比例1：5；照明燈具數(shù)量：8個（4組×2盞）；燈具功率：20W。注意：以上設備均由北京世紀建通科技發(fā)展有限公司制造。一、實驗目的：29三、實驗原理根據(jù)相似理論將房間原形縮小，對模型進行照明研究，得出結(jié)論，指導實際房間照明設計。四、實驗步驟1、測量內(nèi)表面得反光系數(shù)和燈具掛高，并測量房間模型尺寸計算室形指數(shù)；2、按下述不同條件，測量各點照度（1）燈泡固定在某一高度，模型內(nèi)表面為黑色，開燈；（2）模型工作表面分成坐標網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡中心測量各測點照度Ei。（3）燈泡位置不變，模型內(nèi)表面為白色；（4）條件與（2）相同，但用隔板將模型分割成大小不同的亮個空間（5）改變燈具掛高，重復以上（1）、（2）、（3）條件測量。三、實驗原理30五、實驗結(jié)果和結(jié)論1、實驗結(jié)果（見P361）2、計算平均照度3、計算照度均勻度4、根據(jù)不同情況數(shù)值進行比較，得出結(jié)論。五、實驗結(jié)果和結(jié)論31建筑光學實驗建筑光學實驗課件321、室內(nèi)照明測量；2、人工天穹采光試驗1、室內(nèi)照明測量；33室內(nèi)照明測量建筑光學實驗課件34一、實驗目的：檢驗室內(nèi)照明是否滿足相關標準要求和設計要求，為建立照明設施維護保養(yǎng)制度提供依據(jù)。二、實驗內(nèi)容：室內(nèi)工作面上各點照度的測量。確定工作面：測定實際工作面的照度（閱覽水平照度室、工廠的生產(chǎn)車間）；無固定工作地點：測定假想水平工作面的平均照度（距地面以上0.8米處）垂直照度：垂直工作面（圖書館書庫、商店的貨架、中心控制室儀表盤）一、實驗目的：檢驗室內(nèi)照明是否滿足相關標準要求和設計35三、實驗原理：將測量區(qū)域分成大小相等的方格（或近方格），測量每個方格中心照度Ei，然后把所有方格測點照度值累加起來，求出它的算術平均值，即為測量區(qū)域的平均照度值E三、實驗原理：36三、測量儀器：TES-1330A/1332A/1334A數(shù)字式照度計（附顏色和余弦修正器），鋼卷尺等。三、測量儀器：TES-1330A/1332A/1334A數(shù)字37四、測量步驟：1、布置測點；

面積大房間或工作區(qū)可取2~4米的正方形網(wǎng)格。對于小面積房間可取1米見方的正方形網(wǎng)格，遇到走廊、樓梯、通道等長條形工作區(qū)域，則在它們長度方向中心線上按1~2米間隔布置測點。（要給出測點布置平面圖，圖上還要標明燈具位置）

局部照明時測點布置，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，選擇其中有代表性一點。

四、測量步驟：38建筑光學實驗課件39最少測點：允許最少測點由室行指數(shù)來決定。室形指數(shù)Kτ反映房間比例關系與光源光通量利用程度的一個量，對于矩形房間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（米）。最少測點：40建筑光學實驗課件412、光源的準備：測量開始前要把測量范圍的照明用燈全部打開，待光源的光輸出達到穩(wěn)定狀態(tài)后再進行測量。

白熾燈要點亮穩(wěn)定5秒，熒光燈需點亮穩(wěn)定15秒，高強氣體放電燈需點亮穩(wěn)定30秒以上。對于新安裝燈具應經(jīng)過一段時間使用，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，才可作為測量用光源，測量時還要排除其他無關光源干擾。2、光源的準備：423、數(shù)據(jù)測量：（1）打開照度計電源；（2）選擇合適測量擋位。（3）打開光檢測器頭蓋，將光檢測器放在欲測光源水平位置。（4）讀取照度計測量值；（5）讀值鎖定開關,壓Hold開關。（6）峰值鎖定，壓peak開關；（7）測量工作完成，將光檢測器頭蓋蓋回，電源開關切至off3、數(shù)據(jù)測量：43注意：為了提高測量準確性，每一個測點要讀取三次讀數(shù)，每次讀數(shù)要等到數(shù)值穩(wěn)定后再讀出，然后，取讀數(shù)的平均值。同時，應在電壓穩(wěn)定并是電源額定電壓情況下進行測量，否則需要比照電壓的偏差對光通量進行修正。注意：為了提高測量準確性，每一個測點要讀取三次讀數(shù)，每次讀數(shù)44五、需要記錄數(shù)據(jù)：1、燈具規(guī)格型號；2、燈具清潔程度；3、各測點照度值，它可以同各測點位置在平面圖中標出，在平面圖還應標出燈具的掛高和所處位置。4、測量時間、地點、環(huán)境條件；5、主要使用測量儀器型號，規(guī)格。五、需要記錄數(shù)據(jù)：45六、數(shù)據(jù)整理得出結(jié)論1、計算平均照度。2、將計算所得照度平均值和該類房間照度標準值進行比較；六、數(shù)據(jù)整理得出結(jié)論46注意：1、教師課桌面上的照度平均值不應低于150lx，黑板面上的垂直照度不得低于120lx。2、辦公室水平面照度150~300lx，在顯示屏幕上的垂直照度不宜超過150lx。3、工作場所內(nèi)走道和非作業(yè)區(qū)域一般照明得照度值，不宜小于作業(yè)區(qū)域一般照明照度得1/5。如采用混合照明，按規(guī)定，一般照明的照度，為該級總照度得5%~15%，并不得低于30lx，如采用高強氣體放電燈，不宜低于50lx。（p214）4、展覽室照明標準見教材243頁。注意：473、計算房間照度均勻度（給定平面上最小照度與平均照度之比值），考察其是否滿足要求；（我國規(guī)定照度均勻度不宜小于0.7）3、計算房間照度均勻度（給定平面上最小照度與平均照度之比值）48人工天穹采光實驗建筑光學實驗課件49人工天穹人工天穹50一、實驗目的：在人工天空半球（人工天穹）內(nèi)通過采光模型了解窗口設置、室內(nèi)表面的光特性對室內(nèi)采光的影響。二、實驗內(nèi)容：利用人工天穹和建筑采光的模型，測試分析和預測其天然采光設計的效果。三、實驗設備：JT-1型人工天穹（北京世紀建通科技發(fā)展有限公司制造），照度計二臺，房間模型（尺度約為人工天穹半徑的1/5）一、實驗目的：51補充：人工天穹：一個裝置在實驗室立的中空半圓球體。用它來模擬室外的設計天空條件。天穹半球的內(nèi)表面要用完全擴散性的白色涂料涂刷，涂層反射率要大于0.8，半球下部設置燈槽，其中安裝人工照明燈具。

JT-IA是平面鏡無限反射型人工模擬天穹。這種形式的人工天穹是以均勻布置多組穩(wěn)定光源的擴散材料作為頂部，以局部或全部相互垂直的平面鏡作為四個立面的一個大約3000X3000X2700mm的小型矩形封閉空間，當LED光源點亮時，該封閉空間內(nèi)的環(huán)境即是CIE標準的全陰天狀況；由于光線并不是直射光，所以形成的光環(huán)境非常穩(wěn)定且均勻。通過對設計的不斷改進及大量實驗，我們消除了由人員出入口造成的影響整體反射效果的現(xiàn)象；并在基礎的結(jié)構(gòu)上增加適當?shù)陌踩胧?，在保證空間內(nèi)人員的安全的前提下不影響模擬效果。我們可以在該人工模擬天穹中開展大量的應用性實驗而不受外界環(huán)境的影響。

基礎原理利用穩(wěn)定的LED燈矩陣組，分組控制，達到亮度一致均勻，通過高透光率的擴散膜進一步均勻擴散。達到平面鏡做的四個內(nèi)立面后經(jīng)過多次反射，使天空亮度滿足國際照明學會標準全云天空亮度分布或均勻亮度分布?？蒲腥藛T利用該設備可在國際照明學會（CIE）推薦的標準全云天空以及其他天空下用建筑模型進行建筑采光的研究。人工天空亮度穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，在同樣條件下做的實驗具有可重復性，在不同國家不同地區(qū)做的同一實驗的數(shù)據(jù)具有可比性，便于科學研究和國際學術交流。天穹安裝完畢后亮度值應滿足國際照明學（CIE）會標準全云天的亮度分布。其計算公式應符合以下計算公式：

式中

Lz—天頂亮度(cd/cm2)；

Lq—測點切面與地面呈

q

角處的天空亮度(cd/cm2)；

q

—測點切面與地面的夾角。由式中看出，q為90°時、即天頂亮度是接近地平線處天空亮度的3倍（相對值）。系統(tǒng)特點l

采用大功率LED做光源，性能穩(wěn)定、節(jié)能而且壽命高。l

分組控制，均勻度好。l

采用鋼構(gòu)復合結(jié)構(gòu)，無變形和防潮。l

分模塊設計，維護方便。l

雙開門，可進行較大的模型實驗。

主要功能用途1.

教學演示實驗：該實驗在各高校最常用，各高校都制作了自己的不同實驗模型，這里依然以最常用的JT-I配套模型為例,配套的采光模型是1:10的平房。各墻面和屋頂都用KT板制作而成,可分不同顏色.該模型有一個可移動的隔斷，能模擬不同大小的室內(nèi)面積；照度探頭可橫向左右移動，測試不同點的照度值。用戶也可根據(jù)需求制作不同的采光口來試驗。2.

微縮建筑模型實驗：采用全比例微縮模型，可以直接觀察采光效果，也可通過照度計示值計算采光系數(shù)及照度分布，往往需要采用多通道照度計測得不同點的照度后通過相關軟件計算；或利用數(shù)碼相機拍照進行研究分析，尤其是在現(xiàn)在數(shù)碼飛速發(fā)展的時代，利用高像素的攝像頭拍攝微縮模型內(nèi)的照片并不難。

技術參數(shù)

v

重

量：

560Kgv

平臺照度值：

>2500LUXv

照度不均勻度：<3%v

模型比例：1:10v

功

率：<1500Wv

外部尺寸：(LxWxH)

3180X3180X3200

可定制

v

內(nèi)部尺寸：(LxWxH)

3000X3000X2700

可定制v

外觀顏色：銀

灰

補充：52三、實驗原理：該實驗理論根據(jù)是立體角投影定律E=∫LαdΩcosθ

室內(nèi)工作面上一點P的照度E，是由透過窗口“看到”的天空表面與觀測點P所形成立體角在被照面上的投影與發(fā)光天空亮度的乘積所決定。三、實驗原理：53四、實驗步驟（1）將室外照度計放在模型頂上，以測定天空照度。室外照度計