建筑光学实验4

建筑光学实验1、室内照明测量；2、人工天穹采光试验室内照明测量一、实验目的：检验室内照明是否满足相关标准要求和设计要求，为建立照明设施维护保养制度提供依据。二、实验内容：室内工作面上各点照度的测量。确定工作面：测定实际工作面的照度（阅览水平照度室、工厂的生产车间）；无固定工作地点：测定假想水平工作面的平均照度（距地面以上0.8米处）垂直照度：垂直工作面（图书馆书库、商店的货架、中心控制室仪表盘）三、实验原理：将测量区域分成大小相等的方格（或近方格），测量每个方格中心照度Ei，然后把所有方格测点照度值累加起来，求出它的算术平均值，即为测量区域的平均照度值E三、测量仪器：TES-1330A/1332A/1334A数字式照度计（附颜色和余弦修正器），钢卷尺等。四、测量步骤：1、布置测点；面积大房间或工作区可取2~4米的正方形网格。对于小面积房间可取1米见方的正方形网格，遇到走廊、楼梯、通道等长条形工作区域，则在它们长度方向中心线上按1~2米间隔布置测点。（要给出测点布置平面图，图上还要标明灯具位置）局部照明时测点布置，可在需要照明的地方设置测点进行测量。当测量场所狭窄时，选择其中有代表性一点。最少测点：允许最少测点由室行指数来决定。室形指数Kτ反映房间比例关系与光源光通量利用程度的一个量，对于矩形房间L——房间长度；W——房间宽度；Hrc——工作面以上至灯具出光口的高度（米）。2、光源的准备：测量开始前要把测量范围的照明用灯全部打开，待光源的光输出达到稳定状态后再进行测量。白炽灯要点亮稳定5秒，荧光灯需点亮稳定15秒，高强气体放电灯需点亮稳定30秒以上。对于新安装灯具应经过一段时间使用，气体放电光源要使用100小时以上，白炽灯要使用20小时以上，才可作为测量用光源，测量时还要排除其他无关光源干扰。3、数据测量：（1）打开照度计电源；（2）选择合适测量挡位。（3）打开光检测器头盖，将光检测器放在欲测光源水平位置。（4）读取照度计测量值；（5）读值锁定开关,压Hold开关。（6）峰值锁定，压peak开关；（7）测量工作完成，将光检测器头盖盖回，电源开关切至off注意：为了提高测量准确性，每一个测点要读取三次读数，每次读数要等到数值稳定后再读出，然后，取读数的平均值。同时，应在电压稳定并是电源额定电压情况下进行测量，否则需要比照电压的偏差对光通量进行修正。五、需要记录数据：1、灯具规格型号；2、灯具清洁程度；3、各测点照度值，它可以同各测点位置在平面图中标出，在平面图还应标出灯具的挂高和所处位置。4、测量时间、地点、环境条件；5、主要使用测量仪器型号，规格。六、数据整理得出结论1、计算平均照度。2、将计算所得照度平均值和该类房间照度标准值进行比较；注意：1、教师课桌面上的照度平均值不应低于150lx，黑板面上的垂直照度不得低于120lx。2、办公室水平面照度150~300lx，在显示屏幕上的垂直照度不宜超过150lx。3、工作场所内走道和非作业区域一般照明得照度值，不宜小于作业区域一般照明照度得1/5。如采用混合照明，按规定，一般照明的照度，为该级总照度得5%~15%，并不得低于30lx，如采用高强气体放电灯，不宜低于50lx。（p214）4、展览室照明标准见教材243页。3、计算房间照度均匀度（给定平面上最小照度与平均照度之比值），考察其是否满足要求；（我国规定照度均匀度不宜小于0.7）人工天穹采光实验人工天穹一、实验目的：在人工天空半球（人工天穹）内通过采光模型了解窗口设置、室内表面的光特性对室内采光的影响。二、实验内容：利用人工天穹和建筑采光的模型，测试分析和预测其天然采光设计的效果。三、实验设备：JT-1型人工天穹（北京世纪建通科技发展有限公司制造），照度计二台，房间模型（尺度约为人工天穹半径的1/5）补充：人工天穹：一个装置在实验室立的中空半圆球体。用它来模拟室外的设计天空条件。天穹半球的内表面要用完全扩散性的白色涂料涂刷，涂层反射率要大于0.8，半球下部设置灯槽，其中安装人工照明灯具。JT-IA是平面镜无限反射型人工模拟天穹。这种形式的人工天穹是以均匀布置多组稳定光源的扩散材料作为顶部，以局部或全部相互垂直的平面镜作为四个立面的一个大约3000X3000X2700mm的小型矩形封闭空间，当LED光源点亮时，该封闭空间内的环境即是CIE标准的全阴天状况；由于光线并不是直射光，所以形成的光环境非常稳定且均匀。通过对设计的不断改进及大量实验，我们消除了由人员出入口造成的影响整体反射效果的现象；并在基础的结构上增加适当的安全措施，在保证空间内人员的安全的前提下不影响模拟效果。我们可以在该人工模拟天穹中开展大量的应用性实验而不受外界环境的影响。基础原理利用稳定的LED灯矩阵组，分组控制，达到亮度一致均匀，通过高透光率的扩散膜进一步均匀扩散。达到平面镜做的四个内立面后经过多次反射，使天空亮度满足国际照明学会标准全云天空亮度分布或均匀亮度分布。科研人员利用该设备可在国际照明学会（CIE）推荐的标准全云天空以及其他天空下用建筑模型进行建筑采光的研究。人工天空亮度稳定，数据可靠，在同样条件下做的实验具有可重复性，在不同国家不同地区做的同一实验的数据具有可比性，便于科学研究和国际学术交流。天穹安装完毕后亮度值应满足国际照明学（CIE）会标准全云天的亮度分布。其计算公式应符合以下计算公式：式中Lz—天顶亮度(cd/cm²)；Lq—测点切面与地面呈q角处的天空亮度(cd/cm²)；q—测点切面与地面的夹角。由式中看出，q为90°时、即天顶亮度是接近地平线处天空亮度的3倍（相对值）。系统特点l采用大功率LED做光源，性能稳定、节能而且寿命高。l分组控制，均匀度好。l采用钢构复合结构，无变形和防潮。l分模块设计，维护方便。l双开门，可进行较大的模型实验。主要功能用途1.教学演示实验：该实验在各高校最常用，各高校都制作了自己的不同实验模型，这里依然以最常用的JT-I配套模型为例,配套的采光模型是1:10的平房。各墙面和屋顶都用KT板制作而成,可分不同颜色.该模型有一个可移动的隔断，能模拟不同大小的室内面积；照度探头可横向左右移动，测试不同点的照度值。用户也可根据需求制作不同的采光口来试验。2.微缩建筑模型实验：采用全比例微缩模型，可以直接观察采光效果，也可通过照度计示值计算采光系数及照度分布，往往需要采用多通道照度计测得不同点的照度后通过相关软件计算；或利用数码相机拍照进行研究分析，尤其是在现在数码飞速发展的时代，利用高像素的摄像头拍摄微缩模型内的照片并不难。技术参数v重量：560Kgv平台照度值：2500LUXv照度不均匀度：3%v模型比例：1:10v功率：1500Wv外部尺寸：(LxWxH)3180X3180X3200可定制v内部尺寸：(LxWxH)3000X3000X2700可定制v外观颜色：银灰三、实验原理：该实验理论根据是立体角投影定律E=∫LαdΩcosθ室内工作面上一点P的照度E，是由透过窗口“看到”的天空表面与观测点P所形成立体角在被照面上的投影与发光天空亮度的乘积所决定。四、实验步骤（1）将室外照度计放在模型顶上，以测定天空照度。室外照度计依次放在模型内各测点上测量读值。（2）打开电源，点亮天穹半球照明用的反射灯，检查每盏反射灯的点亮情况，使其达到稳定状态后开始进行测试。（白炽灯5秒，荧光灯15秒以上）（3）室内外照度计同时读数。（4）模型内表面为黑、白色，以及窗洞处于不同位置时，重复上述步骤。将测得数据填入下表。五、实验结果处理及得出结论；1、计算不同条件下各测点采光系数C=（En/Ew）100%2、绘制采光系数曲线图绘制建筑模型各典型剖面得采光系数曲线图（P159）注意事项！！！！！！！！！！1、严禁用水等液体擦洗人工天穹；2、严禁带电擦拭灯具；3、实验完毕马上关闭电源，调光器不能在满负荷条件长期下工作。照明模型实验一、实验目的：通过照明模型实验了解室内表面反射系数（光特性）、房间大小（室形指数）、灯具挂高（灯的距高比）对室内照度的影响。二、实验设备：照度计一台，微型三脚架；房间模型（6m×4m×3m），比例1：5；照明灯具数量：8个（4组×2盏）；灯具功率：20W。注意：以上设备均由北京世纪建通科技发展有限公司制造。三、实验原理根据相似理论将房间原形缩小，对模型进行照明研究，得出结论，指导实际房间照明设计。四、实验步骤1、测量内表面得反光系数和灯具挂高，并测量房间模型尺寸计算室形指数；2、按下述不同条件，测量各点照度（1）灯泡固定在某一高度，模型内表面为黑色，开灯；（2）模型工作表面分成坐标网络，在网络中心测量各测点照度Ei。（3）灯泡位置不变，模型内表面为白色；（4）条件与（2）相同，但用隔板将模型分割成大小不同的亮个空间（5）改变灯具挂高，重复以上（1）、（2）、（3）条件测量。五、实验结果和结论1、实验结果（见P361）2、计算平均照度3、计算照度均匀度4、根据不同情况数值进行比较，得出结论。