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，為相關的檢測和研究機構開展建筑玻璃幕墻眩光危害評價和風險評估工作提供借鑒和參考。

　　關鍵詞：建筑玻璃幕墻;眩光污染;評價

　　概述隨著城市現代化建設進程不斷加速，越來越多建筑物采用玻璃幕墻，在帶來美觀的同時也產生了一系列問題。大量太陽光透過大面積玻璃幕墻直射入室內，嚴重干擾室內光環境，特別是產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到相鄰建筑和周邊空間，產生的強烈眩光會嚴重干擾行人、司機及相關作業人員，破壞城市人居環境，嚴重時將帶來一系列交通和質量安全隱患。

　　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方法，為相關的檢測和研究機構開展建筑玻璃幕墻眩光危害評價和風險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烈對比的極端亮度光源，導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。影響建筑玻璃幕墻眩光污染大小的內部因素主要包括建筑形態、幕墻材料，外部因素主要為環境。

　　1.1玻璃幕墻的建筑形態和材料影響

　　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行軌跡密切相關，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域和范圍;同時，對于不同朝向的幕墻在同一時刻的光輻射大小和范圍也不盡相同。

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

　　當太陽照射在表面光滑的幕墻上時將會得到平行反射光;照射在表面凸起的幕墻平面時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。根據建筑玻璃幕墻縱向剖面形態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。影響玻璃幕墻的發射光強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盡量選擇發射率低的材料，建議不要使用超過可見光范圍內反射率超過0.3的鏡面材料，防止產生高強度眩光危害。

　　1.2環境因素影響

　　影響玻璃幕墻眩光污染情況的環境因素主要包括地理環境和周邊環境兩類。其中地理環境主要包括太陽光照時段、地理緯度、天氣和季節因素等，主要影響太陽光的高度角、方位角和輻射強度;而周邊環境主要包括周邊建筑和綠化情況，均對幕墻的發射光線傳輸產生一定影響。一天中不同時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，眩光比較嚴重的時間段主要分布在早上9:00前或下午15:00后。

　　不同季節的太陽光在不同方位角的照射時間不一樣，如某市在不同季節的太陽光在各個方位的照射時間，春分和秋分日時，太陽光更長時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;當夏至日時，太陽光則大多數時間來自于西向和東向，南向則較少;而冬至日時，太陽光主要在位于正南方向，其他方向相對較少。

　　同時，天氣情況也直接影響太陽光入射強度，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生多次或反復發射效應，從而造成嚴重眩光污染。

　　2建筑玻璃幕墻眩光危害評價方法

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

　　2.1眩光產生的原因

　　沒有眩光源時，視場中的目標物體圖像聚焦在視網膜上，觀察者可以清楚的看到目標物體。當有眩光源存在時，眩光源的光線在眼睛里不聚焦，發生散射，在視網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，影響人員生命和財產安全。

　　2.2眩光的評價

　　在CIE最新版技術報告CIE150-2017中，光幕亮度Lv被用于評價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來測量光幕亮度。不同應用場景的眩光評價指標計算模型都各不相同，但總體來講，其關鍵物理參數基本相同，包括以下：1——眩光源亮度;2——周圍環境亮度;3——眩光源的發光尺寸;4——眩光源與觀察方向相對位置角度;5——眩光源數量。

　　2.2.1閾值增量法

　　閾值增量(TI)是典型的失能眩光評價指標,表示當存在眩光源時，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。計算時選取路面平均亮度作為人眼適應亮度。

　　2.2.2試驗驗證

　　本次選取福州臺江區萬達廣場附近一座大廈作為測量地點，采用TI模型法進行了模擬測試。本次針對建筑玻璃眩光危害的評價主要關注其對駕駛員和現場作業人員的影響，采用基于數碼相機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。從測量結果來看，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，輸出的信號強度才會滿足與入射的光學能量成正比關系，所以在成像過程中儀器的動態范圍對成像效果的影響至關重要。圖像傳感器必須考慮在光電轉換的過程中飽和信號與背景噪聲，動態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。

　　通常認為，對于固定被測場景，當測量的動態范圍達到105時，即與人眼睛能夠處理的亮度極限相近時，可稱為高動態測量范圍(HDR)。基于數碼相機的成像式亮度測量實際就是獲得相機的光電轉換函數(OECF)的逆函數過程，由于圖像傳感器的動態響應范圍有限，普通的數碼相機在進行光度測量時存在著一定先天不足。

　　為了克服這方面不足，可以將數碼相機標定方式從傳統基于灰度的曝光序列變為基于時間的曝光序列。要對同一場景進行拍攝時，固定光圈值，通過改變快門時間得到一組不同曝光時間的低動態范圍的圖像，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行加權平均來獲得高動態范圍的圖像;最后通過軟件分析計算來獲得被測場景內所有的有效亮度信息。

　　3小結

　　基于建筑玻璃眩光危害特性，合理的曝光時間選擇設定對基于亮度測量的眩光測量設備非常的重要，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，曝光量與曝光時間成正比：1)測量時需要根據被測場景亮度分布來選擇合理的曝光時間，以確保不同的亮度水平都能落在傳感器的線性范圍內，從而來保證測量的結果準確度。2)基于實際圖像傳感器的測量動態將明顯小于實際場景的亮度范圍，需要采取HDR多次(分時)曝光采集方式，并結合后期軟件處理系統對不同曝光時間的圖像數據進行自動解析融合，從而擴展測試系統的可測亮度范圍。

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