建筑物理实验报告

建筑光学实验：

1.采光系数测量

2.教室亮度测量

      3.测定材料光反射系数

      4.测定材料光透射系数

小组成员：王林   2011301569

范俊文 2011303156         

       肖求波 2011301549

       沈杰   2011301544 

          指导教师：刘京华

                             西北工业大学力学与土木建筑学院

                                           20##年11月3日

  

一 实验目的

室内光环境对于室内生产，生活，工作有着直接的影响。良好的光环境能够提高工作学习效率，保障人身安全和视力。天然采光效果的好坏及合理与否，可以通过天然采光实测作出评价。采光系数是评价室内自然光环境，室内开口合理与否的一个重要指标。通过实验了解室内自然光环境测量方法及数据的整理与分析，并对该实测房间的光环境作出评价。

二 实验原理及仪器

1.原理：

室内采光测量最主要的工作是同时测量由天空漫射光所产生的室内工作面上的照度和室外水平面的照度值。室外照度是经常变化的，必然引起室内照度的相应变化，不会是固定值。因此对采光系数量的指标，采用相对值，这一相对值称为采光系数（C）,即室内某一点的天然光照度(E_n),和同一时间的室外全云天的天然光照度（E_w）的比值。

2.仪器：照度计2台/组 卷尺

两台照度计为同型号，分别用于室内和室外的照度测量。

三 实验时间及，地点及天气状况

时间：20##年11月4日 星期一

地点：教学东楼D座

四 实验要求

1测量数据记录(不少于5个测点)

2.附加测量项目：

（1）．采光系数最低值C_min

采光系数最低值取典型剖面和假定工作面交线上各测点中采光系数值中最低的一个，作为该房间的评价值。

（2）. 采光系数平均值C_av

采光系数平均值取典型剖面与假定工作面交线上各测点的采光系数算术平均值。

当室内有两条或以上典型剖面时，各条典型剖面上的采光系数应分别计算。取其中最低的一个平均值作为房间的采光系数平均值。

（3）．采光均匀度U_c

采光系数最低值与平均值之比，即U_c=C_min/C_av

国家规范规定，对于侧窗和顶部采光要求为I-IV级的房间，其工作面上的采光均匀度不应低于0.7。采光均匀度应按各个不同剖面计算，取其中均匀度最低的一个值作为该房间的评价值。

五 实验方法

1.测点布置

室内采光测点的布置反映各工作面上照度值的变化和光的分布情况，因此采光实测时要在待测建筑物内选取若干个有代表性的能反映室内采光质量的典型剖面,然后在剖面与工作面交线布置一组测点。侧面采光的房间有两个代表性的横剖面，一个通过侧窗中心线，一个通过侧墙中心线；剖面图上布置测点的间距2m；测点距墙或柱的距离为0.5~1m，中间测点等距布置。

2.测量条件

我国采光设计标准采用国际照明委员会推荐的CIE标准天空，即全云天作为天空亮度分布规律的标准。因此采光系数测量的天空应该选取全云天(云量8~10级)，天空中看不到太阳的位置。不应在晴天和多云天测量，也不宜在雨雪天测量。

测量时间应选择一天中照度相对稳定的时间段，一般多在10:00AM-14:00PM为宜，不宜在早晨傍晚测量。

3．测量位置

测室外照度的光电池应平放在周围无遮挡的空旷地段或屋顶上，且无日照影响，离开遮挡物的距离L至少在光电池平面以上是遮挡物高度的6倍远，如图所示。测量人员离开测点一段距离，蹲下读数。

室外照度测点位置选择示意

六 实验过程

测量人员将光接收器水平放置在测点处，在测量前与室内外测量人员约定好，何时开始读数，每隔5秒或10秒读一次数。读数前，应将接收器曝光2分钟以上；室内每个测点测量3次，然后换一个测量，测点轮换次序与室外测量数据一一对应。

教室测点分布图

 

七 实验数据记录与整理

窗间墙剖面1

剖1采光系数平均值C(%)=(2.6+1.0+0.73+0.50+0.38)/5=1.04

    采光均匀度Uc=0.38/1.04=0.37

剖面2

剖2采光系数平均值C(%)=    采光均匀度Uc=

八 实验分析

      教室亮度测定

一 实验目的

     测定教室不同地点的亮度分布情况。

二 实验原理及仪器

     一、遮筒式亮度计原理

    遮筒式亮度计是根据亮度与照度的关系的立体角投影规律的原理而制作的。该定律揭示，某一亮度为L的发光面在被罩面上形成的发光表面的亮度L与发光表面在被照面上形成的立体角在被照面上的投影的乘积，即；

这个定理表明，照度仅和发光表面的亮度及其在被罩面上形成的立体角有关，而跟发光表面面积的绝对值无关。当立体角固定时，就可以从待测表面亮度形成的照度推算出该物体表面的亮度，把亮度转化为照度测量。

二 透镜式亮度计

    当被测目标较小，或距离较远时，要采用另一类透镜式亮度计来进行测量，这类亮度计通常设有目视系统，便于测量人员瞄准被测目标，光辐射由物镜接受，并成像于带孔反射板，光辐射在带孔反射板上分成两路，一路经反射镜反射进入目视系统；另一路通过小孔、积分镜进入光探测器，透镜式亮度计的光路系统如图所示。

    透镜式亮度计的原理是光电测定法，构造上采用透镜和光阑。从光源的小面积出发把在一定的立体角内发出的光通量投射到光探测器上，如下图所示，用透镜在测定面上成像，通过光阑的光投射到光探测器上

 三 实验时间及，地点及天气状况

   20##年11月3日

   地点：教学东楼D座

五 实验方法

测试仪器：亮度计一台

1.先选定一个工作地点作为测量位置，在此观测点可看到各种表面，都选做测量点；同一表面的测点数，则视该表面面积大小、亮度变化程度而定。

2.测量时间选择在工作期间的正常条件和最不利条件(例如有阳光直射进入室内，阳光直射窗外浅色建筑时）

3.3.观测者位置：室内采用照明时，亮度计放在房间长度方向的中轴线上，离墙0.5米，离地高1.2米（坐姿）或1.5米（站姿）处，亮度计朝向另一端墙。室内为天然采光时，亮度计朝窗放在通过有窗间墙的中轴线上，离内墙0.5米，离地1.2米或1.5米。

4.将测得的数据直接标注在以同一位置、同一角度拍摄的室内照片上，或以测量位置为视点的透视图上。

数据记录：将测量的数据数据直接记录在以测量点为视点的教室透视图上或者平面图上。

总结：

实验名称：材料光反射系数测量

实验器材：照度计

实验目的：通过测试了解不同材料表面的反射性能

实验原理：光照射到材料表面时，其一部分光通量被材料吸收，一部分被反射，一部分被透射。根据能量守恒定律，可算出材料的光反射系数为：

实验步骤：

1.首先选取3种不同的被测材料，我们选取了抹灰墙面、靠窗地面和玻璃；

2. 选择不受直接光影响的被测面，将照度计的光接收器紧贴被测表面，测得入射照度；

3.再将光敏面对准测点，逐渐平移开，照度计读数将随之而变，待读数稳定后，即为反射光照度。由下式求出光反射比：；

4.每个被测面一般应选取3 个测点，然后求出算术平均值作为该被测面的光反射比。测量过程中，应使被测表面照射状况保持不变，否则会影响测量精度。

数据记录：

结论：同种材料的光透射系数都是相同的，以上数据证明了这一结论。除了测量靠窗地面时的第三组数据存疑外，其它数据基本上佐证了这一观点，经计算此种抹灰墙面的光反射系数是0.6，教室门的光反射系数是0.10，靠窗地面的光反射系数是0.32（排除第三组数据）。

实验名称：教室玻璃光透射系数测量

实验器材：照度计

实验目的：通过对普通玻璃的光透射系数的测量，了解玻璃的透光性能以及玻璃窗光透系数大小都市内采光质量的影响。

实验原理：光照射到材料表面时，其一部分光通量被材料吸收，一部分被反射，一部分被透射。根据能量守恒定律，可算出材料的光透射系数为：

实验步骤：在天空扩散光条件下，将照度计的光接收器分别贴在窗玻璃的内外两侧，且两侧的测点应处在同一轴线上。分别读出内、外两侧的照度和，按照公式求出透射比。

数据记录：

结论：同种玻璃的光透射系数都是相同的，以上数据证明了这一结论。