Лекция № 3 Основные понятия и законы архитектурной светофизики Основные понятия, величины, единицы

Всякое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию, называемую лучистой энергией (Q_e).

Количество энергии, посылаемое источником в единицу времени, называется интенсивностью излучения или лучистым потоком:

, [Вт], (1)

где dt – бесконечно малый промежуток времени, в течение которого излучение является равномерным.

Оптическая часть электромагнитного спектра лучистой энергии включает три составляющие:

ультрафиолетовую область излучения с длиной волны  = 280 – 400 нм;

видимую область излучения с длиной волны  = 400 – 780 нм;

инфракрасную область излучения с длиной волны  = 780 нм – 1 мм.

Действуя на глаз, излучения, имеющие различную длину волны, вызывают ощущения того или иного цвета. Чувствительность глаза к тому или иному цвету различна (рис. 4). Средний челов еческий глаз наиболее чувствителен при дневном зрении к желто-зеленому излучению с длиной волны  = 555 нм.

Мощность светового излучения (видимая область спектра), оцениваемая по световому ощущению, которое она производит на средний человеческий глаз, называется с в е т о в ы м п о т о к о м (F).

Е

Рис. 4. Кривые относительной спектральной световой эффективности излучений для дневного V() и ночного V() зрения.

диница измерения светового потока – люмен (лм), т.е. световой поток, излучаемый в единичном телесном угле равномерным точечным источником света силой в 1 канделу.

Телесный угол () – часть пространства, ограниченная конической или пирамидальной поверхностью с вершиной в точке расположения источника излучения. Измеряется в стерадианах (ср).

, [ср] (2)

где S_сф – площадь сферической поверхности, на которую опирается телесный угол

(рис. 5);

R – радиус этой сферической поверхности.

Оценка светового действия источника в каком-либо направлении производится величиной, называемой с и л о й с в е т а (I) – пространственная (угловая) плотность светового потока источника света, излучаемого в данном направлении. Измеряется в канделах (кд).

, [кд] (3)

Кандела представляет собой интенсивность света, испускаемого в перпендикулярном направлении с площади в 1 / 600000 м² черного тела при температуре затвердевания платины Т=2045 К и давлении 101325 Па.

О с в е щ е н н о с т ь (E) - поверхностная плотность светового потока dF, падающего на данную поверхность dS. Измеряется в люксах (лк).

, лк. (4)

Люкс представляет собой освещенность поверхности, на 1 м² которой падает и равномерно распределяется на ней световой поток, равный 1 лм.

Для точечных источников света (рис. 6)

, лк, (5)

d

Рис. 5. Схема к определению

телесного угла

– расстояние от источника до освещаемой поверхности, м;

 - угол между нормалью к поверхности и направлением силы света.

Я р к о с т ь (L) представляет собой поверхностную плотность силы света в заданном направлении. Определяется отношением силы света бесконечно малого элемента светящейся по-

верхности (по направлению к глазу наблюдателя) к площади проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную тому же направлению:

, [кд / м²], (6)

s – площадь светящейся поверхности, м²;

 - угол между направлением линии зрения и нормалью к светящейся поверхности, град;

Яркость – световая величина, которая непосредственно воспринимается глазом.

Яркости некоторых светящихся тел представлены в таблице 1.

Э

Рис. 6. Схема к определению ос-

вещенности от точечно-

го источника света

то основные величины и единицы, которые используются в светотехнике. В строительной светотехнике при проектировании естественной световой среды в зданиях использовать абсолютные критерии неудобно по той причине, что источником излучения света является небосвод. Параметры этого природного излучения постоянно меняются в течение года, сезона и суток. Поэтому удобнее в этом случае использовать относительные критерии.

Яркости различных светящихся тел

Таблица 1

№	Источник	Яркость, кд / м2
1	Ночное безлунное небо	Около 110-4
2	Полная луна, видимая сквозь атмосферу	2,5103
3	Пламя обычной стеариновой свечи	5103
4	Ясное дневное небо в зените в полдень	(2,5 – 4)103
5	Облачное небо в зените в полдень	(7 – 8)103
6	Спираль газонаполненной лампы накаливания	5106
7	Диск Солнца	1,5109

В связи с этим критерием оценки переменного естественного освещения служит величина, называемая коэффициентом естественной освещенности (КЕО, е), который показывает какую долю освещенность в данной точке помещения составляет от одновременной наружной освещенности горизонтальной поверхности на открытом месте при пасмурном (облачность 8 – 10 баллов) небосводе и выражается отношением

, %, (7)

где Е_в – освещенность в расчетной точке внутри помещения, лк;

Е_н – одновременная освещенность этой же точки под открытым небосводом, лк.

Одновременно с этим понятием используется понятие геометрический коэффициент естественной освещенности () – отношение естественной освещенности, создаваемой в рассматриваемой точке заданной плоскости внутри помещения светом, прошедшим через незаполненный световой проем и исходящим непосредственно от равномерно яркого неба (Е_вп) к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности под открытым полностью небосводом (Е_но), при этом участие прямого солнечного света в создании той и другой освещенности исключается; выражается в процентах:

, %. (8)