室内采光与照明Word文档格式.docx
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课堂讲授+案例教学法
实
施
教
学
过
程
设
计
一、复习提问
1．室内空间组织原则
2．室内界面处理方法
二、教学内容
第五章室内采光与照明
第一节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帚要，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耗等的生堙节奏．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、光的特性与视觉效应
光象人们已知的电磁艇一样，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（nm），即lo—'
m．图5—1表明电磁波在空间穿行有相同的速率，电磁波波长有很大的不同，同时有相应的频率，波长和频率成反比．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（作功的能），辐射波的力量（它们的工作等级）与其振幅（Amplitude）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，井有最深谷，深的波比浅波具有更大的力量．
二、照度、光色、亮度
1．照度（IntensityOIllumination）
人眼对不同波长的电磁波，在相同的辐射量（RadiantFlux）时，有不同的明暗感觉。
人眼的这个视觉特性称为视觉度，井以光通量（LuminousFlux）作为基准单位来衡量。
光通量的单位为流明（1m），光源的发光效率的单位为流明／瓦特（1m／W）．不同的日光源和电光源，发光效率如表5—1所示。
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（LuminousIntenmty），单位为坎德拉（cd）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（h）．
2．光色
光色主要取决于光源的色温（K），井影响室内的气氛．色温低，感觉温暖；
色温高，感觉凉爽。
一般色温<
3300K为暖色，3300K<
色愠<
5300K为中间色，色愠>
5300K为冷色。
光源的色沮应与照度相适应，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（图5—2）．
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（Ad）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—光灯只d＝55—85；
日光色灯Ra＝75—94；
高压汞灯天d＝20一20；
高压钠灯置d二20一25；
氙灯Ra＝90~94。
3亮度~LununousKadlance）
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，也称发光度（Luminosity），因此与被照面的反射亭有关．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跟的特性．
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（图5—3）。
这三部分光的光通量和等于入射光通量。
设入射光通量为J，反射光通量为几，透射光通量为尸t。
则反射率"
＝几／f
透射率，：
9：
／F
吸收率d二（9一芦l一几）／芦
即"
十r十。
二l
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，并处于同一干面，如果射到不透明的粗糙寝面时，剐产生漫射光（见表5—2田）．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，透过的光线就不干行；
非定向光被称为漫射光，是由一个相对租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（见表5—3图）．
不同材料的光学性质及透明材料的透射系数如表5—2、表5—3所示．
三、照明的控制
l.眩光的控制
眩光与光源的亮度、人的视觉有关。
图5—4为成年人坐／立时的正常视角。
由强光直射入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，即在视乎线45‘之外，眩光就不严重，遮光灯罩可以隐蔽光源，避免眩光（见图5—5）．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·
一?
o·
，这样保护角为30‘～20‘．固反射光引起的反射眩光，决定于光潭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．人的写、读、工作的正常视觉范围见图5—6．当决定了人的视点和工作面的位置后，就可以找出引起反射眩光的区域，在此区域内不应布置光源（田5—7）．从田中可以看出利用倾斜工作面，较之平面不宜布置光源的区域要小．此外，如注视工作面为粗糙面或吸收面，使光扩散或吸收，或适当提高环境亮度，减少亮度对比，也可起到减弱眩光的作用．
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于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，井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。
但在晴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x为了改善上述照明的缺点，将90％～95％的光用于工作照明，瞄一loX的光用于环境照明．
4）成角厢明，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厢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，常用为一般厢明或工作照明，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：
处于经常的视野范田内，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；
使用地带的工作用明是需要的，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—31l或更少一些，视觉的变化才趋向于最小．图5—8为在工作面上良好的亮度分配，其最大的极限比为lo：
3，1。
（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：
11
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内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50X为好，在35%一50％为尚好，少于35％则不好。
第二节室内采光部位与照明方式
一、采光部位与光潭类型
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，可以看到室外最色，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，使用维护也较方便，但当房间的进探增加时；
采光效串很快降低．因此，常加高宙的高度或采用双向采光或转角采光来弥补这一缺点．图5—9为某晦滨别墅和珠海石景山庄，窗高，不但有良好的景魂，而且室内充满阳光，明朗而富有生气．高侧采光，照度比较均匀，留出较多的墙面可以布置家具、陈设，常用于展览、商场，但使用不便．
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．田5—10为采光面积相同的侧窗和高侧宙室内照度的比较。
图5—11为屋顶采光的室内照度分布．顶部采光常用于大厅（图5—12）。
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，窗面对室内说来，可视为一个面光源（AreaSource），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（昼光）因素（Day~htFactor：
DF）由下列三部分组成（田5—13）：
•
直接天光（SkyComponent：
SC）；
（2）外部反射光（ExternaRyReflectedComponent：
ERC）（室外地面及相邻界面的反射）I
（3）室内反射光（InternallyReflectedComponent；
IRC）（由天棚、墙面、地面的反射）．
DF~SC+ERC+IRC
图5—14表明室内不同的黑（暗），白（亮）表面均布置在面向有宙的墙面，其
目的在于增加工作面上的亮度，从图中可见天棚对反射光的作用最大，而地面最小．一般白色表面反射系数约为90X，而黑色表面的反射系数约为20％。
此外，窗于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．
自然采光一般采取遣阳措蓖，以避免阳光直射室内所产生的眩光和过热的
不适感觉．温州期滨饭店休息厅（图5—15）采用垂直百叶．昆明金龙饭店中庭天窗采用白色和浅黄色榷幔（图5—16），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（图5—17）．
2．光潭类型
光源类型可以分为自然光源和人工光源。
我们在白天才能感到自然光，昼光（1~yLight）。
昼光由直射地面的阳光（或称日光SunLight）和天空光（或称天光SkyLight）组成．自然光潭主要是日光，日光的光源是太阳，太阳连续发出的辐射能量相当于约6000K色温的黑色辐射体，但太阳的能量到达地球表面，经过了化学元素、水分、尘埃赣粒的吸收和扩
散．被大气层扩散后的太阳能能产生蓝天，或称天光，这个蓝天才是作为有效的日光光源，它和大气层外的直接的阳光是不同的．当太阳高度角较低时，由于太阳光在大气中通过的路程长，太阳光谱分布中的短波成分相对减少更为显著，故在朝、暮时，天空呈红色．
当大气中的水蒸气和尘雾多，混浊度大时，天空亮度高而呈白色．
家庭和一般公共建筑所用的主要人工光源是白炽灯和荧光灯，放电灯由于其管理费用较少，近年也有所增加。
每一光潭都有其优点和缺点，但和早先的火光和烛光相比，显然是一个很大的进步。
（1）白炽灯自从爱迪生时代起，白炽灯基本上保留同样的构造，即由两金属支架间的一报灯丝，在气体或真空中发热而发光。
在白炽灯光源中发生的变化是增加玻璃罩、漫射罩，以及反射板，透镜和滤光镜等去进一步控制光．
白炽灯可用不同的装攒和外罩制成，一些采用晶亮光滑的玻璃，另一些采用喷砂或酸蚀俏光，或用硅石粉沫涂在灯泡内壁，使光更柔和．色彩涂层也运用于白炽灯，如珐琅质涂层、塑料涂层及其他油滦徐层．
另一种白炽灯为水晶灯或碘灯，它是一种卤钨灯，体积小、寿命长。
卤钨灯的光线中都含有紫外线和红外线，因此受到它长期照射的物体都会褪色或变质．最近日本开发了一种可把红外线阻隔、将紫外线吸收的单端定向卤钨灯，这种灯有一个分光轧名可见光的前方，将红外线反射阻隅．，使物品不受热伤害而变质。
白炽灯的优点；
1）光源小、便宜．
2）具有种类极多的灯罩形式，'
并蓖有轻便灯架、顶棚和墙上的安装用具和隐蔽装置。
3）通用性大，彩色品种多。
4）具有定向、散射、漫射等多种形式；
5）能用于加强物体立体感．
6）白炽灯的色光最接近于太阳光色．
白炽灯的缺点；
1）其暖色和带黄色光，有时不一定受欢迎．日本最近制成能吸收波长为570一590nm黄色光的玻璃壳白炽灯，使光色比一般的白炽灯白得多。
2）对所需电的总量说来，发出的较低的光通量，产生的热为80％，光仅为20％。
3）寿命相对地较短（1000h）．
最近，美国推出一种新型节电冷光灯泡，在灯泡玻璃壳面镀有一层银膜，银膜上面又链一层二氧化钍膜，这两层膜结合在一起，可把红外线反射回去加热钨丝，而只让可见光进过，因面大大节能．使用这种lOOW的节电冷光灯，只耗用相当于40W普通灯泡的电能．
（2）荧光灯这是一种低压放电灯，灯管内是荧光粉涂层，它能把紫外线转变为可见光，井有冷白色（Cw）、暖白色（wW）、Deluxe冷白色（CWX）、Deluxe暖白色（WWX）和增弭光等．荫色变化是由首内荧光粉涂层方式控制的。
Deluxe暖白色最接近于白炽灯，Delux管放射更多的红色，荧光灯产生均匀的散射光，发光效率为白炽灯的1000倍，其寿命为白炽灯的10~15倍，因此荧光灯不仅节约电，而且可节省更换费用．日本最近推出贴有告知更换时间膜的环形荧光灯．当荧光灯寿命要结束时，亮度遥萧减低而电力消耗增大，该灯根据膜的颇色．由黄变成无色，即可确定为最佳更换时间．
日光灯一般分为三种形式，即快蓖起动、预热起动和立刻起动，这三种都为热阴极机械起动．快速起动和预热起动管在灯开后，短时发光，立刻起动管在开灯后立刻发光，但耗电稍多．由于日光灯管的寿命和使用起动辅率有直接的关系，从长远的观点看，立刻起动管花费矗多，快速起动管在电能使用上似乎最经济．在Deluxe灯和常规灯中，日光灯管都是通用的，Deluxe灯在色彩感觉上有优越性（它们放光更红），但约损失1／3
的光。
因此，从长远观点看是不经济的．
（3）氖管灯（霓红灯）霓红灯多用于商业标志和艺术照明，近年来也用于其他一些建筑．形成霓红灯的色彩变化是由管内的荧粉涂层和充满管内的各种混合气体，并非所有的管Q9是氖蒸气，氧和汞也都可用．霓红灯和所有放电灯一样，必须有镇蓖器能控制的电压。
霓红灯是相当费电的，但很耐用．
（4）高压放电灯高压放电灯至今一直用于工业和街道照明．小型的在形状上和白炽灯相似，有时稍大一点，内部充满汞蒸气、高压钠或各种蒸气的混合气体，它们能用化学混合物或在管内涂荧光粉涂层，校正色彩到一定程度．高压水银灯冷时趋于蓝色，高压钠灯带黄色，多蒸气混合灯冷时带绿色．高压灯都要求有一个镇流界，这样最经济，因为它们产生很大的光量和发生很小的热，并且比日光灯寿命长50％，有些可达24000h。
不同类型的光源，具有不同色光和显色性骺，对室内的气氛和物体的色彩产生不同的效果和影响，应按不同需要选择，见裹5—4。
二、照明方式
对裸霉的光源不加处理，既不能充分发挥光源的效能，也不能满足室内照明环境的需要，有时还能引杜眩光的危害．直射光、反射光、漫射光和进射光，在室内照明中具有不同用处。
在一个房间内如果有过多的明亮点，不但互相于扰，而且造成能源的浪费，如果漫射光过多，也会由于缺乏对比而造成室内气氛平淡，甚至因其不能加强物体的空间体量而影响人对空间的错误判断。
因此，利用不同材料的光学特性，利用材料的透明、不道明、半透明以及不同表面质地制成各种各样的照明设备和照明装置，重新分配照度和亮度，根据不同的需要来改变光的发射方向和性能，是室内照明应该研究的主要问题．例如利用光亮的镀银的反射罩作为定向照明，或用于雕塑、绘画等的豪光灯，利用经过酸蚀荆或喷砂处理成的毛玻璃或坦料灯罩，使形成漫射光来增加室内柔和的光线等。
用明方式按灯具的散光方式分为：
l.间接照明（图5—18e）
由于将光源遮蔽而产生间接照明，把90％一100％的光射向顶棚、穹窿或其他表面，从这些表面再反射至室内．当间接照明紧掌顶棚，几乎可以造成无阴影，是最理想的整体照明。
从顶棚和墙上端反射下来的间接光，会造成天棚升高的错觉，但单独使用间接光，则会使室内子淡无趣．
上射照明是间接照明的另一种形式，筒形的上射灯可以用于多种场合，如在房角地上、沙发的两端、沙发底部和植物背后等处。
上射照明还能对准一个雕塑或植物，在塘上或天棚上形成有趣的影子．
2．半间接照明（图5—1助）
半间接照明将60％～90％的光向天棚或墙上部照射，把天棚作为主要的反射光源，而将10％～40％的光直接照于工作面．从天棚来的反射光，趋向于软化阴影和改善亮度比，由于光线直接向下，照明装置的亮度和天棚亮度接近相等．具有漫射的半间接照明灯具，对阅读和学习更可取。
3，直接间挂照明（图5—18c）
直接间接照明装置，对地面和天棚提供近于相同的照度，即均为40％～60％，而周围光线只有很少一点．这样就必然在直接眩光区的亮度是低的．这是一种同时具有内部和外部反射灯泡的装置，如某些台灯和落地灯能产生直接间接光和漫射光。
4．漫射照明（田5—18,4）
这种照明装置，对所有方向的照明几乎都一样，为了控制眩光，漫射装置圃要大，灯的瓦数要低．
上述四种照明，为了避免天棚过亮，下吊的照明装置的上沿至少低于天棚30．5~46cm．
5．半直接照明（田5—18e）
在半直搂照明灯具装置中，有60％一90％光向下直射到工作面上，而其余10％～40％光则向上照射，由下射照明软化阴影的光的百分比很少。
6．宽光束的直接照明（图5—1盯）
具有强烈的明暗对比，并可造成有趣生动的阴影，由于其光线直射于目的物，如不用反射灯泡，要产生强的眩光．鹅颈灯和导轨式照明属于这一类。
7．高集光束的下射直接照明（图5—18J）
因高度集中的光束而形成光焦点，可用于突出光的效果和强调重点的作用，它可提供在墙上或其他垂直面上充足的厢度，但应防止过高的亮度比．
第三节室内照明作用与艺术效果
当夜蒂镣徐降临的时候，就是万家灯火的世界，也是多数人在白天繁忙工作之后希望得到休息娱乐以消除疲劳的时刻，无论何处都离不开人工照明，也都需要用人工照明的艺术魅力来充实和丰富生活的内容。
无论是公共插所或是家庭，光的作用影响到每一个人，室内照明设计就是利用光的一切特性，去创造所需要的光的环境，通过照明充分发挥其艺术作用，井表现在以下四个方面；
一、创造气氛
光的亮度和色彩是决定气氛的主要因素。
我们知道光的刺激能影响人的情绪，一般说来，亮的房间比暗的房间更为刺激，但是这种刺激必须和空间所应具有的气氛相适应。
极度的光和噪声一样都是对环境的一种破坏．据有关调查资料表明，荧屏和歌舞厅中不断闪烁的光线使体内维生京A遭到破坏，导致视力下降。
同时，这种射线还能杀伤白细胞，使人体免疫机能下降。
适度的愉悦的光能激发和鼓舞人心，而柔弱的光令人轻松而心旷神怕。
光的亮度也会对人心理产生影响，有人认为对于加强私密性的谈话区照明可以将亮度减少到功能强度的1／5．光线弱的灯和位置布置得较低的灯，使周围造成较暗的阴影，天棚显得较低，使房间似乎更亲切（图5—19）．
图5—20故窟将照明集中成带状，并布置在近窗一边，工作面上照度约为?
50lx，接近于室外白天的照度水平．
室内的气氛也由于不同的光色面变化．许多餐厅、咖啡馆和娱乐场所，常常用加重暖色如粉红色、浅紫色，使整个空间具有温暖、欢乐、活跃的气氛，暖色光使人的皮肤、面容显得更健康、美丽动人．由于光色的加强，光的相对亮度相应减弱，使空间感觉亲切．家庭的卧室也常常因采用暖色光而显得更加温暖和睦。
但是冷色光也有许多用处，特别在夏季，青、绿色的光就使人感觉凉爽。
应根据不同气候、环境和建筑的性格
要求来确定．强烈的多彩照明，如霓虹灯、各色聚光灯，可以把室内的气氛活跃生动起来，增加繁华热闹的节日气氛，现代家庭也常用一些红绿的装饰灯来点辗起居室、餐厅，以增加欢乐的气氛（图5—21）．不同色彩的透明或半透明材料，在增加室内光色上可以发挥很大的作用，在国外某些餐厅既无整体照明，也无桌上吊灯，只用柔弱的垦垦点点的烛光照明来谊染气氛．
由于色彩随着光潭的变化而不同，许多色调在白天阳光照耀下，显得光彩夺目，但日暮以后，如果没有适当的照明，就可舶变得暗淡无光．因此，德国巴斯鲁大学心理学教授马克思·
露西雅谈到利用照明时说，“与其利用色彩来创造气氛，不如利用不同程度的照明，效果会更理想．”
二、加蛋空间培和立体感
空间的不同效果，可以通过光的作用充分表现出来．实验证明，室内空间的开敞性与光的亮度成正比，亮的房间感觉要大一点，暗的房间感觉要小一点，充满房间的无形的漫射光，也使空间有无限的感觉，而直接光能加强物体的阴影，光影相对比，能加强空间的立体感。
图5—22以点光源照亮粗糙墙面，使墙面质感更为加强，通过不同光的特性和室内亮度的不同分布，使室内空间显得比用单一性质的光更有生气。
可以利用光的作用，来加强希望注意的地方，如趣味中心，也可以用来削弱不希望被注意的次要地方，从而进一步使空间得到完善和净化。
许多商店为了突出新产品，在那里用亮度较高的重点照明，而相应地削弱次要的部位，获得良好的照明艺术效果．照明也可以使
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