Đang tải... (xem toàn văn)
1. CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN KHÍ HẬU ÁNH SÁNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN YÊU CẦU CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN 2. CHIẾU SÁNG NHÂN TẠO BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC MẮT NGƯỜI SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN TIỆN NGHI NHÌN NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG
VẬT LÝ KIẾN TRÚC PHẦN II CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN & NHÂN TẠO CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC Mọi vật thể nhiệt độ lớn không độ tuyệt đối (0K) không ngừng xạ lượng vào không gian chung quanh dạng sóng điện từ Bước sóng thay đổi phạm vi rộng từ 10-10m đến – km Chỉ có phần xạ phạm vi bước sóng hẹp từ 380 mμ đến 760 mμ gây mắt cảm giác sáng gọi ánh sáng CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC Mắt người giống thiết bị thu nhận ánh sáng theo dải hẹp phạm vi từ 380mμ đến 760mμ Mỗi dải hẹp cho ta cảm giác màu sắc khác ứng với dải màu: tím , lam, xanh, lục, vàng, da cam, hồng đỏ Chúng ta xem xét màu sắc khác nguồn sáng cho ánh sáng chiếu qua lăng kính theo thí nghiệm Newton, tương tự tượng cầu vồng ta thường thấy ánh sáng mặt trời chiếu qua đám mưa CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC Lăng kính tách ánh sáng thành tia đơn sắc CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC Có thể biểu diễn AS nguồn sáng dạng phổ AS Ánh sáng gồm bước sóng gọi ánh sáng đơn sắc, có màu khiết Nếu ánh sáng pha trộn liên tục tất bước sóng (từ 380 mμ đến 760 mμ) với liều lượng khác cho ta phổ AS liên tục Sự pha trộn tất màu sắc tự nhiên tạo nên ánh sáng không màu hay gọi ánh sáng trắng Phổ ánh sáng không liên tục, hay gọi phổ vạch VD: ánh sáng loại đèn phóng điện CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC Ánh sáng ban ngày mà mắt nhìn thấy tập hợp liên tục ánh sáng đơn sắc từ màu tím đến màu đỏ Nhiều ánh sáng đơn sắc tạo thành ánh sáng phức tạp Tính chất ánh sáng phức tạp định tỷ lệ cường độ quang phổ ánh sáng đơn sắc thành phần chứa tập hợp Vấn đề có ý nghĩa chiếu sáng kiến trúc CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 MẮT NGƯỜI VÀ SỰ CẢM THỤ ÁNH SÁNG, MÀU SẮC 1.2.1 MẮT NGƯỜI Mắt người quan cảm thụ ánh sáng có khả chuyển đổi không tuyến tính thay đổi theo thời gian kích thích quang học thành tín hiệu điện để truyền lên não tạo nên trượng gọi nhìn CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 MẮT NGƯỜI VÀ SỰ CẢM THỤ ÁNH SÁNG, MÀU SẮC 1.2.1 MẮT NGƯỜI Giáp mạc thủy tinh thể tạo thành thấu kính để tập trung hình ảnh võng mạc Nếu ví mắt người máy ảnh máy ảnh tự động tinh vi xác Nó tự động điều chỉnh độ cong thủy tinh thể (tương ứng với thay đổi kính quang học có tiêu cự khác nhau) để hình ảnh xa gần khác rơi võng mạc Hiện tượng gọi tượng điều tiết CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC 1.2.2 SỰ NHÌN Trên võng mạc có tế bào thần kinh (các tế bào quang điện) nối lên não qua dây thần kinh thị giác Nhờ vậy, tín hiệu thần kinh (tín hiệu điện) truyền lên não tương thích với kích thích thị giác Có hai loại tế bào thần kinh thị giác: loại hình nón loại hình que Tế bào nón, phản ứng ánh sáng mạnh, không phản ứng ánh sáng yếu cho phép cảm thụ màu sắc Sự nhìn sử dụng tế bào nón nhìn ban ngày hay nhìn trung tâm Tế bào que: Ngược lại với tế bào nón, tế bào que cảm thụ ánh sáng thấp (như lúc hoàng hôn, lúc ánh trăng, …) CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC 1.2.2 SỰ NHÌN CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA SỰ NHÌN b, Độ tương phản C: CIE định nghĩa độ tương phản C sau: L −L ∆L C= v n Ln = Ln Trong Lv Ln – tương ứng độ chói vật cần nhìn đặt vật C dương (độ tương phản vật sáng tối) âm (độ tương phản vật tối sáng) CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA SỰ NHÌN b, Độ tương phản C: Sự cảm thụ độ tương phản yếu tố cần thiết để phân biệt vật hình dạng chúng Khi ΔL cực tiểu, kí hiệu ΔLs, độ chói nhỏ cần thêm vào độ chói vật để phân biệt chúng, ta có ngưỡng tương phản Ngưỡng tương phản, kí hiệu Cn thay đổi ∆ L theo độ = chói Ln C n Ls Trị số nghịch đảo ngưỡng tương phản CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA SỰ NHÌN b, Độ tương phản C: Dưới vài trị số RCS Ln, cd/m2 10 100 1000 10000 RCS 13,5 36,2 62,2 83,3 100 CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.2 SỰ CHÓI LÓA CIE phân biệt hai loại chói lóa a, Chói lóa nhiễu: chói lóa làm giảm khả nhìn làm tăng ngưỡng độ chói tương phản b, Chói lóa tiện nghi: sảy có vật có độ chói cao nằm trường nhìn mắt Thực nghiệm cho thấy, chói lóa tiện nghi bắt đầu có độ chói vượt 5000 cd/m2 trường nhìn (Độ chói nhỏ mắt nhận biết 10-5 cd/m2) CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.2 SỰ CHÓI LÓA Thực nghiệm cho thấy, chói lóa tiện nghi tăng lên nguồn gây chói mằm sâu trường nhìn mắt Quan hệ đánh giá qua góc γc (góc bảo vệ) cảm giác tiện nghi Khi góc bảo vệ nhỏ 450 chói lóa tiện nghi không đáng kể thường nhà công nghiệp chiếu sáng đèn phóng điện có chụp hở, người ta yêu cầu phải đảm bảo góc bảo vệ nhỏ 600 CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.2 SỰ CHÓI LÓA CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.2 SỰ CHÓI LÓA CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.3 ĐỘ RỌI YÊU CẦU Eyc, lx Là độ rọi trung bình mặt phẳng làm việc (thường nằm ngang), cần thiết để tiến hành tốt công việc Trong chiếu sáng, độ rọi cao chưa giải pháp chiếu sáng tốt Độ rọi yêu cầu thường xác định thực nghiệm, phụ thuộc vào góc phân biệt chi tiết tương ứng với loại công việc CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1.4.3 ĐỘ RỌI YÊU CẦU Eyc, lx Loại chiếu sáng Độ rọi Eyc, lx Loại công việc hoạt động 20 50 100 150 200 500 750 1000 Tối thiểu cho lối bên Bãi xe, lối Bốc dỡ hàng, bến xe, bến cảng Đường bên trong, cầu thang, cửa hàng Tối thiểu phải nhìn chi tiết Cơ khí trung bình, làm việc văn phòng Phòng vẽ, máy tính Cơ khí tinh, chạm khắc, so sánh màu, vẽ tinh vi Chung cục 1500 Cơ khí xác, điện tử Kiểm tra loại Cục >2000 Các chi tiết tinh vi, công nghiệp hoăc phòng thí nghiệm Chung, hoạt động gián đoạn, chi tiết cần nhìn thô Chung, nơi làm việc liên tục CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.4 ĐỘ RỌI TRỤ Et, lx Trong chiếu sáng, quan tâm đến độ rọi mặt ngang dẫn đến chiếu sáng phẳng, muốn phân biệt chi tiết lại cần chiều nghiêng tạo nên hình khối vật Độ rọi trụ độ rọi mặt đứng trung bình hình trụ nhỏ Tỷ số độ rọi trụ Et độ rọi nằm ngang En (Et/En) số Để đảm bảo tiện nghi chiếu sáng, CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5 NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG Khái niệm ánh sáng trắng chưa đủ thể chất lượng nguồn sáng khác Để đánh giá xác loại ánh sáng trắng người ta dùng “nhiệt độ màu” kí hiệu Tm, đơn vị độ Kelvin (0K) Nhiệt độ màu nguồn sáng nhiệt độ thân mà nhiệt độ vật đen tuyệt đối đốt nóng đến nhiệt độ ánh sáng xạ có phổ hoàn toàn giống CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5 NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG Người ta xác định nhiệt độ màu ánh sáng trắng khác đây: 2500 - 3000 0K : ánh sáng mặt trời lặn, đèn nung sáng, ánh sáng nóng (giàu xạ đỏ) 4500 – 5000 0K: ánh sáng ban ngày trời sáng 6000 – 8000 0K: ánh sáng ngày trời đầy mây, ánh sáng “lạnh” (giàu xạ xanh da trời) CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5 NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG Qua nghiên cứu thực nghiệm tiện nghi môi trường ánh sáng nhận thấy: Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp dùng thích hợp cho nơi có yêu cầu độ rọi thấp Ngược lại nơi có yêu cầu độ rọi cao lại đồi hỏi nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn Vì vậy, thiết kế chiếu sáng người ta coi nhiệt độ màu tiêu chuẩn để chọn nguồn sáng cho không gian có độ rọi yêu cầu biết nhằm đạt môi trường ánh sáng tiện nghi CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5 NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1.4.5 NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG [...]... CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1.3.5 HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.5 HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG Fρ Fi Nếu gọi Fα Fi Nếu gọi Fτ Fi Nếu gọi Ta có là hệ số phản xạ ánh sáng là hệ số hấp thụ ánh sáng là hệ số xuyên sáng ρ+τ+α=1 CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM... bình phương khoảng cách từ nguồn tới mặt được chiếu sáng CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.3 ĐỘ RỌI E, LUX (lx) Quan hệ giữa độ rọi, cường độ và khoảng cách CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.4 ĐỘ CHÓI L cd/m2 Một bề mặt được chiếu sáng sẽ phản xạ lại một phần quang thông nhận được và được coi là nguồn phát sáng thứ cấp Bề... từ O Ta định nghĩa I → =Cường lim độ sáng I là : OA dΩ → 0 dΩ CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.2 CƯỜNG ĐỘ SÁNG I, CANDELA (cd) Nếu trong góc khối Ω, quang thông F phân bố đều thì: FΩ IΩ = Ω CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.2 CƯỜNG ĐỘ SÁNG I, CANDELA (cd) Cường độ sáng luôn gắn liền với một hướng đã... mặt bức xạ Độ chói của một mặt bức xạ không phụ thuộc khoảng cách từ mặt đó đến điểm quan sát CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.5 HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG Nếu có một lượng quang thông Fi tới đập vào một bề mặt vật liệu thì có thể xảy ra các trường hợp sau đây: Một phần của quang thông tới sẽ phản... hiện tượng thích ứng của mắt Gọi là thích ứng sáng khi chuyển từ tối sang sáng và thích ứng tối khi chuyển từ sáng sang tối Sự thích ứng sáng sảy ra nhanh hơn thích ứng tối và và chúng rất có ý nghĩa trong thiết kế chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC TÁC DỤNG SINH LÝ CỦA MÀU SẮC Khi cảm thụ màu sắc, mắt chúng...CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC 1.2.2 SỰ NHÌN CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC 1.2.2 SỰ NHÌN Khi chuyển từ nhìn ban ngày sang nhìn ban đêm hoặc ngược lại, cảm giác sáng không xảy ra tức thời, mà phải qua một thời gian Đó là hiện tượng thích ứng của mắt Gọi là thích ứng sáng. .. νλ) đơn vị mới này được gọi là CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.1 QUANG THÔNG F, LUMEN (lm) λ2 F = ∫ kWλ vλ dλ λ1 Wλ là phân bố phổ của năng lượng bức xạ; νλ là hàm số độ nhạy cảm tương đối; k là hệ số chuyển đổi đơn vị; λ1 = 380 mµ, λ 2 = 760 mµ, CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.1 QUANG THÔNG F,... candela (cd) Nói cách khác, cường độ sáng là mật độ không gian của quang thông do nguồn bức xạ Cường độ sáng của một số nguồn thường gặp: Ngọn nến: 0,8 cd theo mọi hướng không gian Đèn nung sáng 40W/220V: 35 cd theo mọi hướng Đèn nung sáng 300W/220V: 400 cd theo mọi hướng Đèn nung sáng 300W/220V: 1500 cd (hướng trung tâm CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ... 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.5 HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG Giá trị của các hệ số ρ, α và τ thay đổi tùy theo đặc tính quang học của các vật liệu Ví dụ: Bột màu trắng ρ = 0,8 Gương soi ρ = 0,85 Thạch cao trắng ρ = 0,90 Lớp mạ bạc ρ = 0,93 Kính trong τ = 0,8 – 0,9 Các hệ số trên là trị số trung bình trong phạm vi bước sóng ánh sáng CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC... NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.3 ĐỘ RỌI E, LUX (lx) Độ rọi là mật độ quang thông trên bề mặt được chiếu sáng Như vậy nếu một bề mặt diện tích S, nhận được một quang thông F thì độ rọi E được xác định theo công thức: F E= S Đơn vị độ rọi là lux (lx), 1 lux = 1 lm/m2 Kết quả tính toán trên cho chúng ta độ rọi trung bình của bề mặt S CSTN& NT CÁC CÔNG