建筑物立面泛光照明亮度值确定方法研究

   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产生光污染的方面。目前国内尚无夜景照明的国家标准,这使得建筑物泛光照明亮度控制没有科学的依据。国外多以照度为标准,国内不少学者以此为依据进行泛光照明计算,更多的照明公司则是凭感觉和经验进行建筑物立面泛光照明工程。

   近些年,国内各城市相继投入巨资开展城市夜景照明工程,这虽然改变了城市夜间形象,吸引了旅游观光,促进了消费和经济发展,但巨大的耗能与国内电能的严重不足造成矛盾。科学合理地确定建筑物泛光照明亮度值,达到既满足城市夜景照明审美需要,又节约能源这一目标,已成为摆在照明科技工作者面前急待解决的课题。 本文在查阅大量国内外夜景照明研究成果基础上,对国内诸多城市的夜景照明,特别是建筑物泛光照明实际现状作了调研,国内外不少研究均提到夜景照明的照度、亮度标准问题。

   国内外推荐的亮度标准值非常笼统,实际应用有一定难度,推荐以照度值为标准占主流,但这又和建筑物泛光照明必须考虑被照材料的性质、照射方向、材料反射系数、光泽度、照射距离、光源光色、人的视看方向、人的主观感觉等诸多问题不一致。传统的以照度为标准与实际视看情况差距太大,因此,夜景照明特别是建筑物泛光照明以亮度为标准是正确的,确定恰当的亮度值是达到城市审美需要又节约能源目标的关键。

    本文以大量实验测量得出了现代建筑饰面材料不同方向亮度值,经过计算确定了一一对应的亮度修正系数,研究了混合反射饰面材料的光反射规律并建立了泛光照明亮度计算模型,弥补了CIE推荐的均匀漫反射计算公式的不足。 夜景照明属于中间视觉范畴,论文对中间视觉光谱光视效率函数进行了研究。建议了理论计算表达式,经过验证,绝对误差在-0.074~0.084范围内,证明了本文建议的中间视觉光谱光视效率函数表达式计算结果有很好的精度。建立了中间视觉光谱光视效能最大值的数学模型,可以非常方便地算出中间视觉的光谱光视效能最大值,能直接应用于计算之中。为夜景照明亮度与人视觉关系确定了科学的理论基础。

   将中间视觉理论研究成果在夜景泛光照明中应用,达到节能的目的。同时还对泛光照明中颜色匹配进行了研究,从理论上证明并建议了暖色调建筑物饰面材料可用暖色、白色光源。冷色调建筑物饰面材料宜用白色光源。 提出了在夜景泛光照明中运用视亮度及等效亮度的理论。人对亮度感受即对 WP=7 视亮度影响要受目标亮度大小、背景亮度大小和视场(视角)大小等因素影响。视亮度的主要问题在于目标物亮度、背景亮度问题,利用视亮度可正确预测人的视觉效果。研究表明,色光刺激用直接视亮度匹配法获得的等效亮度Leq评价比用亮度L评价更符合客观实际情况。对泛光照明而言,还应计算出建筑物颜色的等效亮度和亮度比值Leq�ML,这样才使泛光照明亮度更符合实际视看效果,达到节能要求。

   从视知觉及认知心理理论研究出发,建立了泛光照明亮度主观性因素评价系统。评价泛光照明亮度除客观量指标外,主观量评价是非常重要的一个方面,但是,主观因素因心理原因显得非常复杂。论文对主观因素从知觉认知心理上将主观因素细化。在心理学研究成果基础上,将其归纳作为主观量的组成因子,分项作为主观评价内容,并应用于评价调查中,从理论上建立了主观因素的评价系统。 将人工神经网络应用于泛光照明亮度设计中,将非定量的主观评价各项心理因子问卷调查统计数值与测量的物理指标作为人工神经网络的学习样本,运用人工神经网络的特殊模糊运算方式进行计算,得到需要的参数作为设计依据,有很好的实用性。

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