氙灯模拟太阳光照条件下玻璃幕墙眩光污染研究

摘要

上世纪中期，联合国大厦与纽约利华大厦开始使用玻璃作为一种特殊的外墙材料，玻璃幕墙就此时兴起来。我国的中央电视台总部大楼表面也是以不规则几何图案的玻璃幕墙组成，视觉冲击力巨大。玻璃幕墙不仅有自重轻，施工便利的优点，其反光性能更能使建筑与周围风景有机地结合在一起，美观程度不必言说。玻璃这种材料本身就拥有浓浓的现代感，虚的窗，实的墙，无数建筑师们为这一虚一实做出文章。与此同时，玻璃幕墙的光污染隐患也不容忽视，特别是眩光污染，已经影响到了人们的生活作息，亟待解决。
　　国外对光污染的研究开始较早，夜天空发亮、视觉疲劳、道路照明等等，发展出多样的研究手段。国内起步较晚，对于光污染方面的探讨并不多见，在眩光污染领域内，大多是讨论其危害、成因、治理等，缺少一些定量的研究。现今玻璃幕墙眩光的监测方法，丰要是进行定时定点的观察测量，无法避免的是周围环境有许多不可控的变化，难以得到准确的结论。本研究则是在实验室内进行模拟，场地环境得以保持不变，排除大多数影响，减低干扰因素，获得可靠的实验结果，为研究建筑玻璃幕墙的眩光污染提供了一种新颖的手段和方法。
　　本研究以玻璃幕墙的反射眩光污染为对象，总结了国内外关于眩光污染的探索进展，监测手段和分析系统，以长弧氙灯模拟太阳光源，Low-E玻璃样片模拟眩光光源，在实验室环境下改变玻璃可见光反射率、氙灯位置以及偏移角度，并使用辉度计作为测量工具，以此得到亮度值数据，通过Stata统计软件进行相关性分析，并讨论玻璃幕墙反射眩光污染的规律，提出切实可行的建议。
　　主要研究内容如下:
　　(1)总结国内外光污染的研究进展，光污染的危害、分类和监测手段等，并整理了不同眩光污染的评价方法。
　　(2)选择模拟玻璃幕墙的样品以及模拟太阳光源的长弧氙灯型号，确定合适的评价方法，根据实验室环境调整物理参数，用预实验确定详细的中心距离位置。
　　(3)设计正式实验方法，搭建组合架模型，以辉度计、角度尺为度量工具，得到不同位置的亮度。
　　(4)讨论不同可见光反射率、不同季节、不同偏移角度、不同观察角下GR眩光值及眩光影响的分布情况，探究其规律。
　　获得的主要结论如下:
　　(1) Low-E玻璃的可见光反射率值对GR眩光值呈正相关性，偏移角度大小对GR眩光值呈负相关性。在偏移角度相同的情况下，可见光反射率越大，测得的眩光亮度值越大，GR值眩光系统中的眩光值也随之增大，对应得到的眩光影响越严重。
　　(2)季节对GR眩光值、眩光影响效果存在一定的规律。平均来说，当可见光反射率和偏移角度都相同的条件下，夏季时期的GR眩光值达到最高，冬季时期的GR眩光值普遍低于其他季节。
　　(3)观察角与反射眩光亮度之间呈显著的正相关性。根据Pearson相关系数，偏移5°和10°时，都呈现出1％显著性水平，反射出的眩光亮度越大，得到的眩光影响也更强烈。

目录

摘要

1．1 引言

1．2 光污染研究进展综述

1．2．1 光污染概念的提出

1．2．2 国外光污染研究进展

1．2．3 国内光污染研究进展

1．3 光污染的危害

1．3．1 光污染对人体的危害

1．3．2 光污染对自然环境的危害

1．3．3 光污染对城市交通的危害

1．3．4 光污染对经济和能源的危害

1．4 光污染的分类

1．5 光污染监测手段研究进展

1．5．1 利用成像方法监测光污染情况

1．5．2 利用数学计算监测光污染情况

1．5．3 利用测量仪器监测光污染情况

1．6 眩光污染综述

1．6．1 玻璃幕墙眩光污染的成因

1．6．2 眩光的分类

1．7 眩光污染的评价方法

1．7．1 英国GI眩光指数系统

1．7．2 美国VCP视觉不舒适概率系统

1．7．3 欧洲限制曲线系统

1．7．4 CIE建议统一眩光值系统

1．7．5 北美阈值增量系统

1．7．6 综合GR系统

第2章 玻璃幕墙眩光亮度测定的内容分析

2．1 玻璃幕墙眩光的模拟

2．2 眩光亮度的干扰因子

2．3 太阳位置的模拟

2．4 太阳光照条件的模拟

2．5 幕墙玻璃产品的模拟

2．6 测量点位与玻璃拟片中心点距离的确定

2．7 GR值眩光评价系统测定分析

第3章 测量玻璃幕墙眩光污染的模拟实验

3．1 研究的目的与意义

3．2 实验装置与实验仪器

3．2．1 测量圆盘与测量杆

3．2．2 角度尺

3．2．3 低辐射膜玻璃拟片

3．2．4 500W长弧氙灯

3．2．5 TES辉度计

3．3 实验说明

第4章 实验结果与讨论

4．1 GR眩光系统影响分析

4．2 不同可见光反射率条件下的眩光影响分析

4．3 不同季节条件下的眩光影响分析

4．4 不同观察角条件下的眩光影响分析

第5章 结论与展望

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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