建筑物理实验指导书.docx
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建筑物理实验指导书
建筑物理实验指导书
建筑物理实验室编
大连理工大学建筑与艺术学院
2010年4月
前言
建筑物理实验是建筑物理课程不可分割的一个组成部分。
通过实验,可以加深学生对所学知识的理解,可以培养学生的基本实验技能,培养学生实事求是的科学态度、严肃认真的工作作风,团结协作的互助精神。
在实验指导书中对每个实验提出了明确的实验目的、实验内容、介绍了实验原理、实验方法与步骤等。
学生在实验之前,应认真预习实验讲义,写好预习报告,预习报告包括实验目的要求、实验原理、实验装置及仪器、实验步骤、记录数据表格。
上课前由老师检查预习情况并考核。
实验室在预习期间安排时间开放,学生可到实验室观察实验装置。
上课时应遵循下列程序:
1.上课不迟到;2.老师讲解之前不可乱动仪器;3.根据实验要求,联接实验线路,请老师检查无误后,方可打开仪器开始实验;4.实验时认真观察记录实验,不允许到别组打闹说笑,保持室内安静。
5.若发现仪器不正常,应请老师排除故障,切勿乱扭动。
乱动损坏仪器按规定赔偿;6.做完实验,请老师检查实验记录无误后,方可整理仪器,收拾桌面,放回坐凳,然后离开实验室。
注意,在整理仪器之前应先把仪器关掉。
课后认真编写实验报告,实验报告格式见后。
每次实验的实验报告在下次实验上课前交老师。
附:
实验报告格式(声、光分开提交)
建筑物理(学)实验指导书
大连理工大学建筑物理实验平台
二○一○年
实验××××××××(实验名称)
一、实验时间、人员、地点
二、实验目的要求
三、实验装置及仪器
四、实验步骤
五、测得数据及条件记录
六、数据处理及图表
七、结论分析、心得体会及改进意见
以上条款可以灵活变动,即可增加内容或减少内容。
几点说明:
1.实验原理应用自己的语言简练地表述实验的指导性理论,不要完全照抄讲义。
2.测得数据及条件记录,包括天气条件、气温、同组人员,实验地点的环境条件(尤其是声学实验、光学实验,环境条件可能会对测量结果有影响)。
记录数据应特别注意有效数字问题,数据的有效位数反映了仪器的精度。
3.报告中的一切表格都必须用直尺绘制,严禁徒手画。
实验中的记录数据和数据处理结果尽量用表格及图表表示。
4.实验分析应注意对实验过程、记录数据的特殊点、数据结论进行分析,并时刻注意结合建筑物理环境进行分析。
以上介绍的是做实验及实验报告写法的一些基本要求。
若想进一步掌握实验技术和数据处理方法,可以参考有关专著,这里不再赘述。
编者
2010年4月
第一部分.光学
一.实验指导1
二.实验内容8
实验1采光测量实验及室内表面反射系数的测量8
实验2教室光环境探讨及主观评价13
实验3校园道路照明测量16
实验4室内光色评价与情景体验21
实验5照度、色度与空间感受实验24
第二部分.声学
一.实验内容31
实验1房间之间空气声隔声的现场测量32
实验2城市环境噪声调查和测量35
实验3基于频谱测量的室内声学设计分析41
实验4音质主观评价实验47
第一部分
建筑物理(光学)实验部分
一、实验指导
【实验目的】
光环境实验课程目的让学生通过实验亲身感受和体验生活中的自然光和人工照明,并将所学光环境理论与建筑或艺术相结合。
要求通过实验过程的观察、测量与分析,了解建筑室内外光环境的基本参数、规律和理论,掌握光学仪器的使用方法,提高实验动手能力,学会定性和定量化评价光环境的质量与品质。
【实验内容】
1.采光测量实验及室内表面反射系数的测量
2.教室光环境探讨及主观评价
3.校园道路照明测量
4.室内光色评价与情景体验
5.照度、色度与空间感受实验
【实验设备】
一.主要仪器
1.光电照度计
照度计是由光电池(感光元件)及电子液晶表头组成,照度计以勒克斯(Lx)/英尺烛光(fc)为单位分度,分为四档。
2.全数字色度计
3.卷尺等
4.实验模型-天空半球
二.照度计的型号和使用方法:
2.1仪器型号及测量范围:
仪器
型号
测量范围
测量档位
照度计
Tes-1336
0.01~20000lx
20Lx、200Lx、2000Lx、20000Lx
Tes-1335
0到40000Lx
40.00Lx、400.0Lx、4000Lx、40.00KLx、
Tes-1330A
0.01~20000lx
20Lx、200Lx、2000Lx、20000Lx
全数字色度计
XYC-I
相关色温Tc:
1350-25000K;色品坐标x、y、、v
2.2仪器的使用方法:
Tes-1330ATes-1335Tes-1336
图1照度计示意图
图2色度计示意图图3JT-1型人工天穹半球
1TES-1330A/1335A/1336A系列数位式照度计简介
TES-1330A/1335A/1336A系列数位式照度计是一种物理光学仪器,具有高灵敏度,高精度,高稳定度和高线性度;以及宽量程,低漂移,低功耗,低温度系数,再现性好,响应迅速等到多种优点,还具有体积小,携带方便,通用性强等特点。
2. XYC-I型全数字色度计
XYC-I型全数字色度计功能强大,可用于色品坐标x、y,光照度Y和相关色温Tc测量,XYC-I型全数字色度计可对应于不同的光源进行精密色度校准,使其针对不同对象的测量具有极高的检测精度。
3.JT-1型人工天穹半球
在采光实测时,由于自然天空亮度受季节、时间及测量地点的纬度(太阳的高度角和方位角)的变化,以及受室外气候如天空的云状、云量、刮风、下雨等影响,变化很大。
在天然采光研究中,JT-1型人工天空恰恰能很好地模拟自然天空,用其做光学基础研究,较好的为建筑设计提供理论依据,或用来测试特殊建筑物,以预测、检验采光性质。
2使用方法
(1)将仪器包内的扭扣电池装入照度计的后面电池盒内。
(2)按下红色或绿色按钮,接通电源。
(3)当接通电源后按“RANG”键即可调整量程并读取所测的数据。
(4)打开光检测器头盖,并将光检测器放在欲测光源之水平位置
(5)照度计有数据显示即可读数。
(6)读值锁定开关:
压HOLD开关一下,屏幕显示H符号,且显示锁定读值。
再压一下HOLD开关,则可取消读值锁定功能。
(7)测量工作完成后,将光检测器头盖盖回,电源开关切至OFF。
【实验测量指标】
1.如何布置照度测点
测点既可任选,也可规定。
测高通常以工作台面高度为准。
但测点不可选在自身的背影处,也不可选在光源直射处,以免引入测量误差。
对尚未布置好工作面的一般照明房间,可将地面划分成若干个0.5米、1米、1.5米、2米见方的格子,每个格子的中心位置或交点位置为测点。
图1照度测点示意图
2.平均照度
所有测点照度读数的算数平均值即为平均照度值;对已布置好的工作场所的一般照明房间,全部工作面(测点)照度值的算数平均值即为平均照度值;对局部的一般照明房间,在工作区和非工作区,按上述方法分别测量照度值,取其平均值即为平均照度值
。
:
每个格子的测点照度值,lx;n:
测点个数
3.等照度测量
进行等照度测量时,布点要有一定的密度,否则连点困难。
当进行自然光等照度测量时,必须关闭所有的人工光源;当测定自然光附加人工照明时,必须投入人工照明光源;当仅测定人工照明时,又必须严密遮挡自然光的射入。
为了使测量数据具有说服力,测量时要记录天气情况和时间;安排也要集中,连续完成,最后绘制等照度曲线坐标图。
4.照度均匀度U
原始记录可采用表格法记录。
Emax表示最高照度值,Emin表示最低照度值,
表示平均照度值。
5.反射系数ρ
:
面向墙面等反射面测得的反射照度;
:
面向入射光线测得的入射照度;
6.色度参量的计算
最基本的色坐标不是均等色空間
x+y+z=1
x=X/(X+Y+Z)
y=Y/(X+Y+Z)
u、v坐标与x、y坐标的变换关系
【实验基本要求】
(1).实验原理应用自己的语言简练地表述实验的指导性理论,参考讲义。
(2).测得数据及背景条件记录,包括天气条件、气温、同组人员,实验地点的环境条件。
记录数据应特别注意有效数字问题,数据的有效位数反映了仪器的精度。
(3).实验报告中的一切表格或测点分布图都必须用直尺绘制或使用计算机绘制,严禁徒手画。
实验中的记录数据和数据处理结果需要用表格及图表表示。
(4).实验分析应注意对实验过程、记录数据的特殊点、数据结论进行分析,并时刻注意结合建筑物理环境进行分析。
(5).分组均为1~2人一组或2-3人一组(具体按实验内容确定),一组一台照度计,自备一把卷尺,由小组长负责,用完当日当节完成归还。
同组个人实验报告应独立完成,严禁抄袭。
(6).实验报告必须手写,其中报告中学要说明的表格、分析图和布点图允许计算机绘制。
(7).按要求回答实验报告后的问题。
【实验报告要求】
(实验名称)
一、实验时间、人员、地点
二、实验目的要求
三、实验原理
四、实验装置及仪器
五、实验步骤
六、测得数据及条件记录
七、数据处理及图表
八、结论分析、心得体会及回答思考题
二、实验内容
实验1、采光测量实验及室内表面反射系数的测量
1.1实验目的:
了解侧窗和天窗的采光性能和室内不同表面的反射性能,认识天然采光质量影响。
1.2实验仪器
照度计、天穹半球、卷尺
1.3实验内容:
1、侧窗的照度测量
测量地点:
建筑物理实验室301室内,天穹半球内
测量步骤:
(1)划分网格,确定水平向测点
测点间距按1~2米进行布置测点,距离墙或柱的距离0.5~1米。
(2)测量高度选取为距离地面0.8米的水平面。
(3)使用照度计进行水平向各测点的照度,每个测点读取并记录3次数据,平均值为该点照度值。
(4)求所有测点平均照度值和等照度曲线图,按【实验测量指标】确定。
(5)求照度最大值、最小值以及照度均匀度,按【实验测量指标】确定。
测点示意图1测点示意图2等照度曲线示意图
(推荐:
网格尽量穿过窗间墙和窗的中心轴)
2天窗的照度测量
测量地点:
建馆五楼天窗下空间,天空半球内
测量步骤:
(1)划分网格,确定水平向测点
测点间距按1~2米进行布置测点,距离墙或柱的距离0.5~1米。
(2)测量高度选取为距离地面0.8米的水平面。
(3)使用照度计进行水平向各测点的照度,每个测点读取并记录3次数据,平均值为该点照度值。
(4)求所有测点平均照度值,按【实验测量指标】确定。
(5)求照度最大值、最小值以及照度均匀度,按【实验测量指标】确定。
测量记录表(天穹半球内)
测量地点:
时间:
天气:
次数1
次数2
次数3
均值
室内测点
室外测点
采光系数
测量记录表(301室内,2米布点)
测量地点:
时间:
天气:
次数1
次数2
次数3
均值
测点1
测点2
测点3
测点4
测点5
测点6
测点7
测点8
测点9
测点10
测点11
测点12
测点13
测点14
测点15
测点16
测点17
测点18
测点19
测点20
测点21
测点22
测点23
测点24
测点25
测点26
测点27
测点28
测点29
测点30
(测点个数自定)
测量结果计算后汇总表
实验名称
水平照度(lx)
平均
最大
最小
均匀度
测量记录表测量记录表(建馆五楼天窗下)
测量地点:
时间:
天气:
次数1
次数2
次数3
均值
正常玻璃
天窗下
测点1
测点2
测点3
测点4
测点5
测点6
测点7
测点8
测点9
遮光薄
膜下
测点10
测点11
测点12
测点13
测点14
测点15
测点16
测点17
测点18
遮光帘下
测点19
测点20
测点21
测点22
测点23
测点24
测点25
测点26
测点27
测量结果计算后汇总表
实验名称
水平照度(lx)
平均
最大
最小
均匀度
3.天然光环境下,反射系数测量实验:
测量地点:
建筑物理实验室301,建馆五楼天窗下空间选择其一.
测量步骤:
(1)在所选定的测量地点内,选择三种不同材料(包括墙面、地面、工作桌面)的被测表面分别进行测量。
(2)每种材料测量点不少于3个,每点测三组数据。
三种不同材料至少共需测量3×3×3×2=54个值.
(3)求平均照度值计算反射系数ρ,按【实验测量指标】确定。
测量记录表
测量地点:
时间:
天气:
墙面
地面
工作桌面
次数1
次数2
次数3
次数1
次数2
次数3
次数1
次数2
次数3
测
点1
反射面照度Ef
入射光照度Ei
测
点2
反射面照度Ef
入射光照度Ei
测
点3
反射面照度Ef
入射光照度Ei
1.3思考题:
1.通过实验测量数据,分析侧窗和天窗采光水平面照度分布特点和区别?
2.比较三种不同材料的表面反射系数,发现了什么规律?
实验二、教室光环境探讨及主观评价
2.1实验目的:
了解人工照明光环境的分布情况,并通过实际测量结果和人眼的视觉感受综合评价室内光环境。
2.2实验仪器:
照度计、卷尺
2.3实验内容:
1、夜间教室室内照度的测量
测量地点:
各自班级专业教室及走廊;综合楼361教室;
测量步骤:
(1)划分网格,确定水平向测点间距按1~2米进行布置测点,距离墙或柱的距离0.5~1米。
(2)测量高度选取为距离地面0.8米的水平面。
(3)使用照度计进行水平向各测点的照度,每个测点读取并记录3次数据,平均值为该点照度值。
(4)求所有测点平均照度值,按【实验测量指标】确定。
(5)求照度最大值、最小值以及照度均匀度,按【实验测量指标】确定。
测量记录表
测量地点:
时间:
天气:
次数1
次数2
次数3
均值
测点1
测点2
测点3
测点4
测点5
测点6
测点7
测点8
测点9
测点10
测点11
测点12
测点13
测点14
测点15
测点16
测点17
测点18
测点19
测点20
测点21
测点22
测点23
测点24
测点25
测点26
测点27
测点28
测点29
测点30
(测点个数自定)
2.人工光环境下,反射系数测量实验:
测量地点:
各自班级专业教室;综合楼361教室选择其一.
测量步骤:
(1)在所选定的测量地点内,选择三种不同材料(包括墙面、地面、工作桌面)的被测表面分别进行测量。
(2)每种材料测量点不少于3个,每点测三组数据。
三种不同材料至少共需测量3×3×3×2=54个值.
(3)求平均照度值计算反射系数ρ,按【实验测量指标】确定。
测量记录表
测量地点:
时间:
天气:
墙面
地面
工作桌面
次数1
次数2
次数3
次数1
次数2
次数3
次数1
次数2
次数3
测
点1
反射面照度Ef
入射光照度Ei
测
点2
反射面照度Ef
入射光照度Ei
测
点3
反射面照度Ef
入射光照度Ei
2.4思考题:
1.教室内,满足学生看书写字的视觉基本照度多少合适,满足学生制图的视觉基本照度多少合适?
2.通过实验测量数据,分析所测不同教室人工光照度分布特点和存在差别的原因,并与天然采光室内照度均匀性进行比较?
实验三、校园道路照明测量
3.1实验目的要求
掌握室外照明测量和评价方法。
3.2实验装置及仪器
色度计、照度计、皮尺
3.3测量方法
照度测量的测点高度应为距路面0.2m水平处。
测量布点为矩形网格,方法可任意选择以下两种方式。
a四点法:
测点应布置在网格的四角,见图1,测量网格四角的照度。
图1道路四点法测量照度图示
b中心法:
测点应布置在每个网格的中心点,见图2,测量网格中心点上的照度。
图2道路中心法测量照度图示
注:
如果道路两面布灯只测量1/2路宽的道路照度。
3.4测量路段和范围
路段的类型:
校园三级道路:
校园主干道、区内主干道、区内支路
路段的范围:
在道路纵向应为同一侧两根灯杆之间的区域;而在道路横向,当灯具采用单侧布灯时,应为整条宽;对称、中心布灯和双侧交错布灯时,宜取1/2的路宽。
3.4.1校园三级道路划分
校园的道路规划,一般分为三级或四级。
这里将校园道路分为三级:
校园主干道、区内主干道、区内支路。
校园主干道:
是指校园内主要交通道路,它将区域道路连接至城市支路或干路上,以车行为主,边侧设有人行道,人行较少。
它相当于校园区级道路,路宽一般在5-15m左右。
区内主干道:
是指等级和规模低于校园主干道的辅助性区级道路,相当于校园组团间道路,路宽3-8m,它连接校园不同功能的区域,行人是这类道路的频繁使用者。
区内支路:
一般路宽1-4m不等,这些小路离教学楼最近,属于专用校园内的功能性区域,与专用校园内的其它区域联系紧密,有时还兼有部分活动与景观的功能。
3.4.3校园区域三级道路照明标准
校园区域三级道路推荐照度值及照度均匀度
道路类型
校园主
干道
区内主干道
区内支路
建议照度值(lux)
10-15
5-8
3-5
照度均匀度
0.3
0.3
0.3
3.4.3测量路线选取(如图)
3.5测量步骤
选择测量方法→选择三级道路(校园主干道、区内主干道、区内支路)→布置测点→测量两灯杆间的照度→测量结果记录→结果分析与讨论
3.6测量结果
✧绘制测点分布图。
✧照度均匀度=
:
最小照度,单位lx;
:
平均照度,单位lx
测量结果记录
环境
属性
测点
水平
照度(lux)
环境
属性
测点
水平
照度(lux)
环境
属性
测点
水平照度(lux)
校
园
主
干
道
1
区
内
主
干
道
1
区
内
支
路
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
6
6
6
7
7
7
8
8
8
9
9
9
10
10
10
11
11
11
12
12
12
13
13
13
14
14
14
15
15
15
最小
最小
最小
均匀度
均匀度
均匀度
色温1
色温1
色温1
色温2
色温2
色温2
色温3
色温3
色温3
(测点个数自定)
测量结果计算后汇总:
校园
环境属性
水平照度(lx)
平均
最小
均匀度
名
称
校园主干道
区内主干道
区内支路
3.7思考题:
1.分析道路照度的均匀性。
2.测量结果与给定的校园区域三级道路照明标准相比存在那些问题并提出改善照明质量的方法。
实验四、室内光色评价与情景体验
4.1实验目的:
学会使用颜色测量仪器测量各种物体的色度值,掌握定量描述颜色的方法。
4.2实验仪器
色度计、照度计、卷尺
4.3实验内容
测量地点:
建筑物理实验室301内色彩光源展示柜
测量步骤:
(1)探头对准彩色光源,光线直射探头平面。
每个柜子内测点读取并记录3次数据,平均值为该点色度值。
(2)计算所有测点色度参量,按【实验测量指标】确定。
(3)在CIE色度图上标出测点的色域。
实验注意事项:
(1)测量光源色度时注意排除其它光源的干扰。
(2)记录测量方法步骤和结果。
4.4测量结果
光源色度值测量记录表
色度值
光源
直观颜色描述
测量次数
X
Y
Z
1
1
2
2
1
2
3
1
2
4
1
2
5
1
2
6
1
2
反射样品色度值测量记录表
色度值
色板
直观颜色
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