室内采光照明的基本概念与要求

2010-06-18 17:55 3417

室内采光照明的基本概念与要求

就人的视觉来说，没有光也就没有一切。在室内设计中，光不仅是为满足人们视觉功能的需要，而且是一个重要的美学因素。光可以形成空间、改变空间或者破坏空间，它直接影响到人对物体大小、形状、质地和色彩的感知。近几年来的研究证明，光还影响细胞的再生长、激素的产生、腺体的分泌以及如体温、身体的活动和食物的消耖等的生理节奏。因此，室内照明是室内设计的重要组成部分之一，在设计之初就应该加以考虑。

一、光的特征与视觉效应

光象人们已知的电磁能一样，是一种能的特殊形式，是具有波状运动的电磁辐射的巨大的连续统一体中的很狭小的一部分。这种射线按其波长是可以度量的，它规定的度量单位是纳米。人们谈到光，经常以波长做参考，辐射波在它们所含的总的能量上，也是各不相同的，辐射波的力量与其振幅有关。一个波的振幅是它的高或深，以其平均点来度量，象海里的波升到最高峰，并有最深谷，深的波比浅波具有更大的力量。

二、照度、光色、亮度
1、照度

人眼对不同波长的电磁波，在不同的辐射量时，有不同的明暗感觉，人眼有这个视觉特性称为视觉度，并以光通量作为基准单位来衡量。
光通量的单位为流明，光源的发光效率的单位为流明/瓦特。

光源在某一方向单位立体角内所发出的光通量叫做光源在该方向的发光强度，单位为坎德拉被光照的某一面上其单位面积内所接收的光通量称为照度，其单位为勒克斯。
2、光色

光色主要取决于光源的色温，并影响室内的气氛。色温低，感觉温暖；色温高，感觉凉爽。一般色温＜3300K为暖色，3300K＜色温＜5300K为中间色，色温＞5300K为冷色。光源的色温应与照度相适应，即随着照度增加，色温也应相应提高。否则，在低色温、高照度下，会使人感到酷热；而在高色温，低照度下，会使人感到阴森的气氛。
设计者应联系光、目的物和空间彼此关系，去判断其相互影响。光的强度能影响人对色彩的感觉，如红色的帘幕在强光下更鲜明，而弱光将使蓝色和绿色更突出。设计者应有意识地去利用不同色光的灯具，调整使之创造出所希望的照明效果。如点光源的白炽灯与中间色的高亮度荧光灯相配合。

人工光源的光色，一般以显色指数表示，Ra最大值为100，80以上显色性优良；79-50显色性一般；50以下显色性差。

白炽灯 Ra=97；卤钨灯 Ra=95-99；白色荧光灯 Ra=55-85；日光色灯Ra=75-94；高压汞灯Ra=20-30；高压钠灯 Ra=20-25；氙灯 Ra=90-94。
3、亮度

亮度作为一种主观的评价和感觉，和照度的概念不同，它是表示由被照面的单位面积所反射出来的光通量，也称发光亮，因此与被照面的反射率有关。例如在同样的照度下，白纸看起来比黑纸要亮。有许多因素影响亮度的评价，诸如照度、表面特性、视觉、背景、注视的持续时间甚至包括人眼的特性。

4、材料的光学性质

光遇到物体后，某些光线被反射，称为反射光；光也能被物体吸收，转化为热能，使物体温度上升，并把热量辐射至室内外，被吸收的光就看不见；还有一些光可以透过物体，称透射光。这三部分光的光通量总和等于入射光通量。

设入射光通量为F，反射光通量为F1，透射光通量为F2。
则 反射率 ρ=F1/F
透射率 r=F2/F
吸收率 a=(F-F1-F2)/F
即 ρ+r+a=1
当光射到光滑表面的不透明材料上，如镜面和金属镜面，则产生定向反射，其入射角等于反射角，并处于同一平面；如果射到不透明的精糙表面时，则产生漫射光。材料的透明度导致透射光离开物质以不同的方式透射，当材料两表面平行，透射光线方向和入射光线方向不变；两表面不平行，则因折射角不同，透过的光线就不平行；非定向光被称为漫射光，是由一个相对粗糙的表面产生非定向的反射，或由内部的反射和折射，以及由内部相对大的粒子引起的。

三、照明的控制
1、眩光的控制

眩光与光源的亮度、人的视觉有关。由强光直射人眼而引起的直射眩光，应采取遮阳的办法；对人工光源，避免的办法是降低光源的亮度、移动光源位置和隐蔽光源。当光源处于眩光区之外，即在视平线45°之外，眩光就不严重，遮光灯罩可以隐蔽光源，避免眩光。遮挡角与保护角之和为90°，遮挡角的标准各国规定不一，一般为60°-70°，这样保护角为30°-20°。因反射光引起的反射眩光，决定于光源位置和工作面或注视面的相互位置，避免的办法是，将其相互位置调整到反射光在人的视觉工作区域之外。

2、亮度比的控制

控制整个室内的合理的亮度比例和照度分配，与灯具布置方式有关。
（1）一般灯具布置方式
1）整体照明：其特点是常采用匀称的镶嵌于天棚上的固定照明，这种形式为照明提供了一个良好的水平面和在工作面上照度均匀一致，在光线经过的空间没有障碍，任何地方光线充足，便于任意布置家具，并适合于空调和照明相结合。但是耗电量大，在能源紧张的条件下是不经济的，否则就要将整个照度降低。
2）局部照明：为了节约能源，在工作需要的地方才设置光源，并且还可以提供开关和灯光减弱装备，使照明水平能适应不同变化的需要。但在暗的房间仅有单独的光源进行工作，容易引起紧张和损害眼睛。
3）整体与局部混合照明，为了改善上述照明的缺点，将90%-95%的光用于工作照明，5%-10%的光用于环境照明。
4）成角照明：是采用特别设计的反射罩，使光线射向主要方向的一种办法。这种照明是由于墙表面的照明和对表现装饰材料质感的需要而发展起来的。
（2）照明地带分区
1）天棚地带：常用为一般照明或工作照明，由于天棚所处位置的特殊性，对照明的艺术作用有重要的地位。
2）周围地带：处于经常的视野范围内，照明应特别需要避免眩光，并希望简化。周围地带的亮度应大于天棚地带，否则将造成视觉的混乱，而妨碍对空间的理解和对方向的识别，并妨碍对有吸引力的趣味中心的识别。
3）使用地带：使用地带的工作照明是需要的，通常各国颁布有不同工作场所要求的最低照度标准。
上述三种地带的照明应保持微妙的平衡，一般认为使用地带的照明与天棚和周围地带照明之比为2-3：1或更少一些，视觉的变化才趋向于最小。
（3）室内各部分最大允许亮度比
1）视力作业与附近工作面之比3：1；
2）视力作业与周围环境之比10：1；
3）光源与背景之比20：1；
4）视野范围内最大亮度比40：1。

美国菲利普照明实验室还对在办公室整体照明和局部照明之间的比例作了调查，如桌上总照明度为1000LX，则整体照明大于50%为好，在35%-50%为尚好，少于35%则不好。
室内采光部位与照明方式

一、采光部位与光源类型
1、采光部位

利用自然采光，不仅可以节约能源，并且在视觉上更为习惯和舒适，在心理上能和自然接近、协调，可以看到室外景色，更能满足精神上的要求，如果按照精确的采光标准，日光完全可以在全年提供足够的室内照明。室内采光效果，主要取决于采光部位和采光口的面积大小和布置形式，一般分为侧光、高侧光和顶光三种形式。侧光可以选择良好的朝向、室外景观，使用维护比较方便，但当房间的进深增加时，采光效率很快降低。因此，常加高窗的高度或采用双向采光或转角采光来弥补这一缺点。

顶光的照度分布均匀，影响室内照度的因素较少，但当上部有障碍物时，照度就急剧下降。此外，在管理、维修方面较为困难。

室内采光还受到室外周围环境和室内界面装饰处理的影响，如室外临近的建筑物，既可阻挡日光的射入，又可从墙面反射一部分日光进入室内。此外，窗面对室内来说，可视为一个面光源，它通过室内界面的反射，增加了室内的照度。由此可见，进入室内的日光因素由下列三部分组成：
（1）直接天光；
（2）外部反射光；
（3）室内反射光。
DF=SC+ERC+IRC

此外，窗子的方位也影响室内的采光，当面向太阳时，室内所接收的光线要比其他方向的要多。窗子采用的玻璃材料的透射系数不同，则室内的采光效果也不同。

自然采光一般采取遮阳措施，以避免阳光直射室内所产生的眩光和过热的不适感觉。温州湖滨饭店休息采用垂直百叶。昆明金龙饭店中庭天窗采用白色和浅**帷幔，使室内产生漫射光，光线柔和平静。但阳光对活跃室内气氛，创造空间立体感以及光影的对比效果，起着重要的作用。