
建筑物立面泛光照明亮度值確定方法研究
建筑物立面泛光照明是城市夜景照明的主要形式,也是夜景照明最大的耗能和產(chǎn)生光污染的方面。目前國內尚無(wú)夜景照明的國家標準,這使得建筑物泛光照明亮度控制沒(méi)有科學(xué)的依據。國外多以照度為標準,國內不少學(xué)者以此為依據進(jìn)行泛光照明計算,更多的照明公司則是憑感覺(jué)和經(jīng)驗進(jìn)行建筑物立面泛光照明工程。
近些年,國內各城市相繼投入巨資開(kāi)展城市夜景照明工程,這雖然改變了城市夜間形象,吸引了旅游觀(guān)光,促進(jìn)了消費和經(jīng)濟發(fā)展,但巨大的耗能與國內電能的嚴重不足造成矛盾?茖W(xué)合理地確定建筑物泛光照明亮度值,達到既滿(mǎn)足城市夜景照明審美需要,又節約能源這一目標,已成為擺在照明科技工作者面前急待解決的課題。 本文在查閱大量國內外夜景照明研究成果基礎上,對國內諸多城市的夜景照明,特別是建筑物泛光照明實(shí)際現狀作了調研,國內外不少研究均提到夜景照明的照度、亮度標準問(wèn)題。
國內外推薦的亮度標準值非;\統,實(shí)際應用有一定難度,推薦以照度值為標準占主流,但這又和建筑物泛光照明必須考慮被照材料的性質(zhì)、照射方向、材料反射系數、光澤度、照射距離、光源光色、人的視看方向、人的主觀(guān)感覺(jué)等諸多問(wèn)題不一致。傳統的以照度為標準與實(shí)際視看情況差距太大,因此,夜景照明特別是建筑物泛光照明以亮度為標準是正確的,確定恰當的亮度值是達到城市審美需要又節約能源目標的關(guān)鍵。
本文以大量實(shí)驗測量得出了現代建筑飾面材料不同方向亮度值,經(jīng)過(guò)計算確定了一一對應的亮度修正系數,研究了混合反射飾面材料的光反射規律并建立了泛光照明亮度計算模型,彌補了CIE推薦的均勻漫反射計算公式的不足。 夜景照明屬于中間視覺(jué)范疇,論文對中間視覺(jué)光譜光視效率函數進(jìn)行了研究。建議了理論計算表達式,經(jīng)過(guò)驗證,絕對誤差在-0.074~0.084范圍內,證明了本文建議的中間視覺(jué)光譜光視效率函數表達式計算結果有很好的精度。建立了中間視覺(jué)光譜光視效能最大值的數學(xué)模型,可以非常方便地算出中間視覺(jué)的光譜光視效能最大值,能直接應用于計算之中。為夜景照明亮度與人視覺(jué)關(guān)系確定了科學(xué)的理論基礎。
將中間視覺(jué)理論研究成果在夜景泛光照明中應用,達到節能的目的。同時(shí)還對泛光照明中顏色匹配進(jìn)行了研究,從理論上證明并建議了暖色調建筑物飾面材料可用暖色、白色光源。冷色調建筑物飾面材料宜用白色光源。 提出了在夜景泛光照明中運用視亮度及等效亮度的理論。人對亮度感受即對 WP=7 視亮度影響要受目標亮度大小、背景亮度大小和視場(chǎng)(視角)大小等因素影響。視亮度的主要問(wèn)題在于目標物亮度、背景亮度問(wèn)題,利用視亮度可正確預測人的視覺(jué)效果。研究表明,色光刺激用直接視亮度匹配法獲得的等效亮度Leq評價(jià)比用亮度L評價(jià)更符合客觀(guān)實(shí)際情況。對泛光照明而言,還應計算出建筑物顏色的等效亮度和亮度比值Leq∕L,這樣才使泛光照明亮度更符合實(shí)際視看效果,達到節能要求。
從視知覺(jué)及認知心理理論研究出發(fā),建立了泛光照明亮度主觀(guān)性因素評價(jià)系統。評價(jià)泛光照明亮度除客觀(guān)量指標外,主觀(guān)量評價(jià)是非常重要的一個(gè)方面,但是,主觀(guān)因素因心理原因顯得非常復雜。論文對主觀(guān)因素從知覺(jué)認知心理上將主觀(guān)因素細化。在心理學(xué)研究成果基礎上,將其歸納作為主觀(guān)量的組成因子,分項作為主觀(guān)評價(jià)內容,并應用于評價(jià)調查中,從理論上建立了主觀(guān)因素的評價(jià)系統。 將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )應用于泛光照明亮度設計中,將非定量的主觀(guān)評價(jià)各項心理因子問(wèn)卷調查統計數值與測量的物理指標作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習樣本,運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的特殊模糊運算方式進(jìn)行計算,得到需要的參數作為設計依據,有很好的實(shí)用性。
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