摘要：本文通過對建筑玻璃幕墻的眩光污染危害特性展開研究，為評估建筑玻璃幕墻眩光危害提供一種便捷有效的測試評估方法，為相關(guān)的檢測和研究機(jī)構(gòu)開展建筑玻璃幕墻眩光危害評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評估工作提供借鑒和參考。

　　關(guān)鍵詞：建筑玻璃幕墻;眩光污染;評價(jià)

　　概述隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程不斷加速，越來越多建筑物采用玻璃幕墻，在帶來美觀的同時(shí)也產(chǎn)生了一系列問題。大量太陽光透過大面積玻璃幕墻直射入室內(nèi)，嚴(yán)重干擾室內(nèi)光環(huán)境，特別是產(chǎn)生的晝光眩光會令人不適。而采用鏡面玻璃或鍍膜玻璃所反射的太陽光輻射將轉(zhuǎn)到相鄰建筑和周邊空間，產(chǎn)生的強(qiáng)烈眩光會嚴(yán)重干擾行人、司機(jī)及相關(guān)作業(yè)人員，破壞城市人居環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)將帶來一系列交通和質(zhì)量安全隱患。

　　本文通過對建筑玻璃幕墻的眩光污染危害特性展開研究，為評估建筑玻璃幕墻眩光危害提供一種便捷有效的測試評估和試驗(yàn)方法，為相關(guān)的檢測和研究機(jī)構(gòu)開展建筑玻璃幕墻眩光危害評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評估工作提供借鑒和參考。

　　1建筑玻璃幕墻眩光污染影響要素分析

　　眩光是指人眼視野范圍存在與背景形成強(qiáng)烈對比的極端亮度光源，導(dǎo)致人眼視覺不舒適感或者降低人眼可見度的一種視覺狀態(tài)。影響建筑玻璃幕墻眩光污染大小的內(nèi)部因素主要包括建筑形態(tài)、幕墻材料，外部因素主要為環(huán)境。

　　1.1玻璃幕墻的建筑形態(tài)和材料影響

　　建筑玻璃幕墻墻體的方位朝向、立面分隔、平面形式、幕墻尺寸以及幕墻剖面的不同，均會不同程度影響到眩光污染大小和范圍。玻璃幕墻的反射光線與太陽光的運(yùn)行軌跡密切相關(guān)，因此對于某一朝向的玻璃幕墻，可以大致推算出光輻射影響區(qū)域和范圍;同時(shí)，對于不同朝向的幕墻在同一時(shí)刻的光輻射大小和范圍也不盡相同。

　　玻璃幕墻所產(chǎn)生的眩光形式和狀態(tài)與玻璃幕墻的形態(tài)相關(guān)，如：整面完整的玻璃幕墻會產(chǎn)生整片的眩光污染區(qū)域，而豎向或橫向帶窗戶的玻璃幕墻所造成的眩光形態(tài)主要對應(yīng)為豎向和橫向條狀，網(wǎng)格化的狀玻璃幕墻產(chǎn)生的眩光多為點(diǎn)狀或碎片。建筑平面的形態(tài)將影響玻璃幕墻的反射光線的匯聚、平行和分散。

　　當(dāng)太陽照射在表面光滑的幕墻上時(shí)將會得到平行反射光;照射在表面凸起的幕墻平面時(shí)會使得反射光線分散，不容易形成集中的眩光危害;而對于凹形的玻璃幕墻平面則會使得反射光線聚集，從而加劇眩光危害程度。根據(jù)建筑玻璃幕墻縱向剖面形態(tài)可分為傾斜幕墻和垂直幕墻，而傾斜幕墻又可分為傾斜面向上和向下兩種類別。

　　根據(jù)光反射的原理，反射面傾斜角向上的玻璃幕墻的反射角更小，從而增加眩光危害的影響程度，反射面傾斜角向下的玻璃幕墻會得到反射角更大的反射光線，從而減少眩光影響范圍。影響玻璃幕墻的發(fā)射光強(qiáng)度的影響因素之一是幕墻所用材料的反射率ρ，所以選用幕墻材料時(shí)盡量選擇發(fā)射率低的材料，建議不要使用超過可見光范圍內(nèi)反射率超過0.3的鏡面材料，防止產(chǎn)生高強(qiáng)度眩光危害。

　　1.2環(huán)境因素影響

　　影響玻璃幕墻眩光污染情況的環(huán)境因素主要包括地理環(huán)境和周邊環(huán)境兩類。其中地理環(huán)境主要包括太陽光照時(shí)段、地理緯度、天氣和季節(jié)因素等，主要影響太陽光的高度角、方位角和輻射強(qiáng)度;而周邊環(huán)境主要包括周邊建筑和綠化情況，均對幕墻的發(fā)射光線傳輸產(chǎn)生一定影響。一天中不同時(shí)刻隨著太陽高度角不同，幕墻對入射光的反射角度也會改變，幕墻眩光污染的影響范圍會隨之變化。一般來講，眩光比較嚴(yán)重的時(shí)間段主要分布在早上9:00前或下午15:00后。

　　不同季節(jié)的太陽光在不同方位角的照射時(shí)間不一樣，如某市在不同季節(jié)的太陽光在各個(gè)方位的照射時(shí)間，春分和秋分日時(shí)，太陽光更長時(shí)間會位于東南和西南方向，所以朝向西南或東南的玻璃幕墻更容易造成大面積眩光污染;當(dāng)夏至日時(shí)，太陽光則大多數(shù)時(shí)間來自于西向和東向，南向則較少;而冬至日時(shí)，太陽光主要在位于正南方向，其他方向相對較少。

　　同時(shí)，天氣情況也直接影響太陽光入射強(qiáng)度，從而影響眩光污染程度。還有周邊建筑遮擋、綠化樹木阻擋等因素會一定程度上減少眩光污染，但是相鄰建筑的玻璃幕墻之間也由可能產(chǎn)生多次或反復(fù)發(fā)射效應(yīng)，從而造成嚴(yán)重眩光污染。

　　2建筑玻璃幕墻眩光危害評價(jià)方法

　　由于視野中高亮度光源的存在，導(dǎo)致人眼可視程度受損的眩光稱為失能眩光。這些眩光源導(dǎo)致各類雜散光在人眼內(nèi)視網(wǎng)膜圖像上重復(fù)疊加，從而降低物體在人眼中的成像對比度，導(dǎo)致人眼看到低對比度和小對象的能力下降。

　　2.1眩光產(chǎn)生的原因

　　沒有眩光源時(shí)，視場中的目標(biāo)物體圖像聚焦在視網(wǎng)膜上，觀察者可以清楚的看到目標(biāo)物體。當(dāng)有眩光源存在時(shí)，眩光源的光線在眼睛里不聚焦，發(fā)生散射，在視網(wǎng)膜方向上的散射會起到光幕作用疊加在清晰的圖像上。在這種情況下,眩光源減少了視網(wǎng)膜上物像的對比度,造成較差的視覺效果。換句話說,由于失能眩光的出現(xiàn)使得視覺功能下降。失能眩光直接影響到駕駛員或者行人覺察障礙物的可靠性，影響人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。

　　2.2眩光的評價(jià)

　　在CIE最新版技術(shù)報(bào)告CIE150-2017中，光幕亮度Lv被用于評價(jià)道路照明光源帶來的干擾光，并且推薦采用成像式圖像亮度計(jì)來測量光幕亮度。不同應(yīng)用場景的眩光評價(jià)指標(biāo)計(jì)算模型都各不相同，但總體來講，其關(guān)鍵物理參數(shù)基本相同，包括以下：1——眩光源亮度;2——周圍環(huán)境亮度;3——眩光源的發(fā)光尺寸;4——眩光源與觀察方向相對位置角度;5——眩光源數(shù)量。

　　2.2.1閾值增量法

　　閾值增量(TI)是典型的失能眩光評價(jià)指標(biāo),表示當(dāng)存在眩光源時(shí)，為了看清物體，物體和其背景之間的亮度對比需要增加的百分比。計(jì)算時(shí)選取路面平均亮度作為人眼適應(yīng)亮度。

　　2.2.2試驗(yàn)驗(yàn)證

　　本次選取福州臺江區(qū)萬達(dá)廣場附近一座大廈作為測量地點(diǎn)，采用TI模型法進(jìn)行了模擬測試。本次針對建筑玻璃眩光危害的評價(jià)主要關(guān)注其對駕駛員和現(xiàn)場作業(yè)人員的影響，采用基于數(shù)碼相機(jī)的成像式亮度測量方法，并主要考慮對失能眩光方面的評價(jià)。從測量結(jié)果來看，建筑玻璃幕墻反射眩光亮度非常高，由于圖像傳感器只有在信號飽和之前，輸出的信號強(qiáng)度才會滿足與入射的光學(xué)能量成正比關(guān)系，所以在成像過程中儀器的動態(tài)范圍對成像效果的影響至關(guān)重要。圖像傳感器必須考慮在光電轉(zhuǎn)換的過程中飽和信號與背景噪聲，動態(tài)范圍可以定義為最大的非飽和信號與最小的可測信號之比。

　　通常認(rèn)為，對于固定被測場景，當(dāng)測量的動態(tài)范圍達(dá)到105時(shí)，即與人眼睛能夠處理的亮度極限相近時(shí)，可稱為高動態(tài)測量范圍(HDR)�；�于數(shù)碼相機(jī)的成像式亮度測量實(shí)際就是獲得相機(jī)的光電轉(zhuǎn)換函數(shù)(OECF)的逆函數(shù)過程，由于圖像傳感器的動態(tài)響應(yīng)范圍有限，普通的數(shù)碼相機(jī)在進(jìn)行光度測量時(shí)存在著一定先天不足。

　　為了克服這方面不足，可以將數(shù)碼相機(jī)標(biāo)定方式從傳統(tǒng)基于灰度的曝光序列變?yōu)榛�于時(shí)間的曝光序列。要對同一場景進(jìn)行拍攝時(shí)，固定光圈值，通過改變快門時(shí)間得到一組不同曝光時(shí)間的低動態(tài)范圍的圖像，然后對不同曝光序列的單張圖像中非飽和的像素亮度值進(jìn)行加權(quán)平均來獲得高動態(tài)范圍的圖像;最后通過軟件分析計(jì)算來獲得被測場景內(nèi)所有的有效亮度信息。

　　3小結(jié)

　　基于建筑玻璃眩光危害特性，合理的曝光時(shí)間選擇設(shè)定對基于亮度測量的眩光測量設(shè)備非常的重要，并且COMS傳感器自身存在一定的線性范圍，對于物體表面亮度一定的情況下，曝光量與曝光時(shí)間成正比：1)測量時(shí)需要根據(jù)被測場景亮度分布來選擇合理的曝光時(shí)間，以確保不同的亮度水平都能落在傳感器的線性范圍內(nèi)，從而來保證測量的結(jié)果準(zhǔn)確度。2)基于實(shí)際圖像傳感器的測量動態(tài)將明顯小于實(shí)際場景的亮度范圍，需要采取HDR多次(分時(shí))曝光采集方式，并結(jié)合后期軟件處理系統(tǒng)對不同曝光時(shí)間的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動解析融合，從而擴(kuò)展測試系統(tǒng)的可測亮度范圍。

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