淺析霧霾對建筑光環(huán)境的影響

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摘要:建筑的光環(huán)境對人的心理和生理都有顯著的影響，好的光環(huán)境能夠讓人感到舒適有精神，不理想的光環(huán)境則會引起一些負面的情緒，霧和霾是非常典型的極端天象，低能見度，并會給建筑光環(huán)境產(chǎn)生非常大的負面影響，本文主要從照度和色調(diào)兩個方面討論了霧霾對建筑光環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞:霧霾;建筑;光環(huán)境;照度;色調(diào)

一、霧、霾的消光特性

在相關(guān)研究當中，研究人員在能見度和大氣消光系數(shù)之間建立起了一個數(shù)學(xué)模型，用來表示能見度與大氣消光的關(guān)系，在這個數(shù)學(xué)模型當中重點的參數(shù)在于氣溶膠粒子數(shù)、化學(xué)組成以及環(huán)境影響因子等，其中最關(guān)鍵的是氣溶膠粒子數(shù)，這一參數(shù)可以直接觀測到，通常都使用該參數(shù)來分析計算消光系數(shù)，然后得到能見度。霧和霾是兩種不一樣的天氣狀況，盡管都能導(dǎo)致能見度降低，兩者的主要區(qū)別在于大氣當中的水(液或固)含量不同，在QX/T48中將低能見度的天氣狀況劃分為輕霧、霾、霧。根據(jù)柯拉理論，當環(huán)境當中的濕度接近氣溶膠粒子的臨界過飽和度，那么氣溶膠粒子的吸濕性就會不斷增強，進而形成霧滴或是云滴，當氣溶膠粒子的臨界過飽和度與環(huán)境當中的濕度差值比較大，氣溶膠粒子的吸濕性減弱，但如果有空氣污染，也就是空氣中存在PM2．5、PM10等懸浮顆粒物，氣溶膠粒子就會以霾粒的形式存在。大氣當中的氣溶膠粒子以及氣體分子的共同作用會導(dǎo)致大氣對電磁波的衰減，在可見光波段當中，氣體分子尺度參數(shù)小，散射規(guī)律通常是瑞利散射，會吸收二氧化氮，但其在空氣中的體積分數(shù)很小，所以氣體成分產(chǎn)生的消光作用要小于氣溶膠粒子。

二、霧、霾對建筑光環(huán)境的影響

對于建筑而言，霧霾天氣的這種消光特性對建筑的光環(huán)境影響非常大。建筑的光環(huán)境主要有兩種，一種是人工設(shè)置的照明條件，另一種是自然采光。在建筑采光設(shè)計標準，要求是住宅建筑的臥室、起居室、廚房應(yīng)當有直接采光，住宅建筑的臥室、起居室的采光應(yīng)不低于采光等級Ⅳ級，側(cè)面采光的采光系數(shù)不應(yīng)低于2%，室內(nèi)天然光照度不應(yīng)低于300lx(廚房)，衛(wèi)生間、過道、樓梯間等不能低于150lx。若使用器測法，在霧霾天氣過程當中，測點的照度數(shù)值明顯要比晴空萬里且空氣質(zhì)量好時的照度低很多，比如選取一個非霧霾日以及一個霧霾日來進行對比測試，在同一時刻照度差值與AQI(空氣質(zhì)量指數(shù))，平均大約在50lx左右，而在霧霾天氣過程當中的比值相差大約140lx。在霧霾天氣下隨著空氣當中的霧霾顆粒增多，其對太陽光產(chǎn)生強烈的消光散射作用，測試點的照度就會明顯降低。而當?shù)孛婵諝鉂穸却?，氣溶膠粒子的吸濕性強，氣溶膠光學(xué)厚度增大，進而影響到照度。當陽光的照度增強，氣溫上升，相對濕度開始降低，影響氣溶膠粒子的吸濕性，進而使光學(xué)厚度降低，對照度的影響降低。這里邊要分清楚霧和霾，在早上或晚間相對濕度較大的時候形成的是霧，這里主要是大氣的消光特性在影響照度，而當白天尤其中午到下午這段時間，氣溫上升，濕度下降，霧消散，但是霾開始形成，此時，霾當中的顆粒物的消光散射作用影響照度。根據(jù)建筑采光設(shè)計標準，如果霧霾天氣下照度低于標準要求的采光標準值，就需要使用人工照明來提升室內(nèi)照度，如果滿足采光標準值的要求則可以直接利用自然光。所以AQI將直接影響建筑室內(nèi)的采光條件，AQI指數(shù)越高室內(nèi)人工照明的時間越長，而人工照明時間越長顯然就會增大照明能耗。在霧霾天氣前的非霧霾日，大氣當中存在大量氣溶膠粒子，而且粒徑相對集中，太陽光的單色光輻照度數(shù)值要比平常時間高，如果太陽光的波長與氣溶膠粒子的粒徑數(shù)值接近，相應(yīng)的吸收、折射以及散射的作用就越強，而在非霧霾日的單色光輻照度數(shù)值高的光波長都比較長，在傳播當中損失比較小，所以輻照度數(shù)值比較大，而進入霧霾過程時，大氣當中的氣溶膠粒子書濃度增加，而且出現(xiàn)大量的大顆粒粒子，比如PM10，這些大顆粒度長波段的光影響非常大，通常會影響黃色光(570nm波長)和橙色光(610nm波長)的兩種單色光的輻照度明顯降低。如果在霧霾天氣下在建筑中布置測點，介意明顯的看到在570nm、610nm、660nm的波段中，AQI指數(shù)越大，影響越大，其余的單色光波段影響比較小。在太陽光當中長波段的單色光減弱會影響到黃紅等單色光的表達減弱，使接收到光照的事物肉眼可見地發(fā)青，也就是呈現(xiàn)出冷色調(diào)，人長期處在這種光環(huán)境下容易感到陰郁。光環(huán)境對人的精神狀態(tài)以及心理感受有著非常大的影響，建筑的光環(huán)境是由光的照度水平、分布、色調(diào)、色飽和度、顏色分布、顏色顯現(xiàn)在室內(nèi)空間建立的同室內(nèi)空間形狀相關(guān)的生理和心理環(huán)境，人以聽覺、視覺、嗅覺等來認識世界，其所獲得的信息當中80%來自視覺，而視覺要產(chǎn)生作用就必須要有光。在建筑設(shè)計當中建筑光學(xué)是一門學(xué)問，必須要創(chuàng)造舒適的光環(huán)境，提高視覺效能。

三、結(jié)語

綜上所述，霧霾對建筑光環(huán)境有著非常大的影響，霧和霾都是低能見度天氣，可顯著降低建筑的采光效果，一方面會導(dǎo)致建筑的室內(nèi)照度不夠，達不到國標要求的采光標準值，那么就必須要實施人工照明，這在一定程度上會提升建筑照明的能耗，另一方面，霧霾天氣下會導(dǎo)致建筑的光環(huán)境偏冷色調(diào)，人長期處在這種色調(diào)中會對心理和生理都產(chǎn)生負面影響。此外，在霧霾天氣下盡量不要出門，尤其是有太陽的情況下，可能增強霧霾有毒物質(zhì)的危害性。

參考文獻:

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作者：楊帆 張洋 安巍 王冬冬 單位：黑龍江省氣象局機關(guān)服務(wù)中心