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(nèi)尚無夜景照明的國家標準,這使得建筑物泛光照明亮度控制沒有科學(xué)的依據(jù)。國外多以照度為標準,國內(nèi)不少學(xué)者以此為依據(jù)進行泛光照明計算,更多的照明公司則是憑感覺和經(jīng)驗進行建筑物立面泛光照明工程。
近些年,國內(nèi)各城市相繼投入巨資開展城市夜景照明工程,這雖然改變了城市夜間形象,吸引了旅游觀光,促進了消費和經(jīng)濟發(fā)展,但巨大的耗能與國內(nèi)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,達到既滿足城市夜景照明審美需要,又節(jié)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(nèi)外夜景照明研究成果基礎(chǔ)上,對國內(nèi)諸多城市的夜景照明,特別是建筑物泛光照明實際現(xiàn)狀作了調(diào)研,國內(nèi)外不少研究均提到夜景照明的照度、亮度標準問題。
國內(nèi)外推薦的亮度標準值非�；\統(tǒng),實際應(yīng)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(shù)、光澤度、照射距離、光源光色、人的視看方向、人的主觀感覺等諸多問題不一致。傳統(tǒng)的以照度為標準與實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?shù)牧炼戎凳沁_到城市審美需要又節(jié)約能源目標的關(guān)鍵。
本文以大量實驗測量得出了現(xiàn)代建筑飾面材料不同方向亮度值,經(jīng)過計算確定了一一對應(yīng)的亮度修正系數(shù),研究了混合反射飾面材料的光反射規(guī)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范疇,論文對中間視覺光譜光視效率函數(shù)進行了研究。建議了理論計算表達式,經(jīng)過驗證,絕對誤差在-0.074～0.084范圍內(nèi),證明了本文建議的中間視覺光譜光視效率函數(shù)表達式計算結(jié)果有很好的精度。建立了中間視覺光譜光視效能最大值的數(shù)學(xué)模型,可以非常方便地算出中間視覺的光譜光視效能最大值,能直接應(yīng)用于計算之中。為夜景照明亮度與人視覺關(guān)系確定了科學(xué)的理論基礎(chǔ)。
將中間視覺理論研究成果在夜景泛光照明中應(yīng)用,達到節(jié)能的目的。同時還對泛光照明中顏色匹配進行了研究,從理論上證明并建議了暖色調(diào)建筑物飾面材料可用暖色、白色光源。冷色調(diào)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(視角)大小等因素影響。視亮度的主要問題在于目標物亮度、背景亮度問題,利用視亮度可正確預(yù)測人的視覺效果。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評價比用亮度L評價更符合客觀實際情況。對泛光照明而言,還應(yīng)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際視看效果,達到節(jié)能要求。
從視知覺及認知心理理論研究出發(fā),建立了泛光照明亮度主觀性因素評價系統(tǒng)。評價泛光照明亮度除客觀量指標外,主觀量評價是非常重要的一個方面,但是,主觀因素因心理原因顯得非常復(fù)雜。論文對主觀因素從知覺認知心理上將主觀因素細化。在心理學(xué)研究成果基礎(chǔ)上,將其歸納作為主觀量的組成因子,分項作為主觀評價內(nèi)容,并應(yīng)用于評價調(diào)查中,從理論上建立了主觀因素的評價系統(tǒng)。 將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于泛光照明亮度設(shè)計中,將非定量的主觀評價各項心理因子問卷調(diào)查統(tǒng)計數(shù)值與測量的物理指標作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)樣本,運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特殊模糊運算方式進行計算,得到需要的參數(shù)作為設(shè)計依據(jù),有很好的實用性。
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