雾霾对建筑光环境的影响研究
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摘 要：建筑的光环境对人的心理和生理都有显著的影响，好的光环境能够让人感到舒适有精神，不理想的光环境则会引起一些负面的情绪，雾和霾是非常典型的极端天象，低能见度，并会给建筑光环境产生非常大的负面影响，本文主要从照度和色调两个方面讨论了雾霾对建筑光环境的影响。
关键词：雾霾;建筑;光环境;照度;色调
一、雾、霾的消光特性
在相关研究当中，研究人员在能见度和大气消光系数之间建立起了一个数学模型，用来表示能见度与大气消光的关系，在这个数学模型当中重点的参数在于气溶胶粒子数、化学组成以及环境影响因子等，其中最关键的是气溶胶粒子数，这一参数可以直接观测到，通常都使用该参数来分析计算消光系数，然后得到能见度。
雾和霾是两种不一样的天气状况，尽管都能导致能见度降低，两者的主要区别在于大气当中的水（液或固）含量不同，在QX/T48中将低能见度的天气状况划分为轻雾、霾、雾。根据柯拉理论，当环境当中的湿度接近气溶胶粒子的临界过饱和度，那么气溶胶粒子的吸湿性就会不断增强，进而形成雾滴或是云滴，当气溶胶粒子的临界过饱和度与环境当中的湿度差值比较大，气溶胶粒子的吸湿性减弱，但如果有空气污染，也就是空气中存在PM2.5、PM10等悬浮颗粒物，气溶胶粒子就会以霾粒的形式存在。大气当中的气溶胶粒子以及气体分子的共同作用会导致大气对电磁波的衰减，在可见光波段当中，气体分子尺度参数小，散射规律通常是瑞利散射，会吸收二氧化氮，但其在空气中的体积分数很小，所以气体成分产生的消光作用要小于气溶膠粒子。
二、雾、霾对建筑光环境的影响
对于建筑而言，雾霾天气的这种消光特性对建筑的光环境影响非常大。建筑的光环境主要有两种，一种是人工设置的照明条件，另一种是自然采光。在建筑采光设计标准，要求是住宅建筑的卧室、起居室、厨房应当有直接采光，住宅建筑的卧室、起居室的采光应不低于采光等级Ⅳ级，侧面采光的采光系数不应低于2%，室内天然光照度不应低于300lx（厨房），卫生间、过道、楼梯间等不能低于150lx。
若使用器测法，在雾霾天气过程当中，测点的照度数值明显要比晴空万里且空气质量好时的照度低很多，比如选取一个非雾霾日以及一个雾霾日来进行对比测试，在同一时刻照度差值与AQI（空气质量指数），平均大约在50lx左右，而在雾霾天气过程当中的比值相差大约140lx。在雾霾天气下随着空气当中的雾霾颗粒增多，其对太阳光产生强烈的消光散射作用，测试点的照度就会明显降低。而当地面空气湿度大，气溶胶粒子的吸湿性强，气溶胶光学厚度增大，进而影响到照度。当阳光的照度增强，气温上升，相对湿度开始降低，影响气溶胶粒子的吸湿性，进而使光学厚度降低，对照度的影响降低。这里边要分清楚雾和霾，在早上或晚间相对湿度较大的时候形成的是雾，这里主要是大气的消光特性在影响照度，而当白天尤其中午到下午这段时间，气温上升，湿度下降，雾消散，但是霾开始形成，此时，霾当中的颗粒物的消光散射作用影响照度。根据建筑采光设计标准，如果雾霾天气下照度低于标准要求的采光标准值，就需要使用人工照明来提升室内照度，如果满足采光标准值的要求则可以直接利用自然光。所以AQI将直接影响建筑室内的采光条件，AQI指数越高室内人工照明的时间越长，而人工照明时间越长显然就会增大照明能耗。
在雾霾天气前的非雾霾日，大气当中存在大量气溶胶粒子，而且粒径相对集中，太阳光的单色光辐照度数值要比平常时间高，如果太阳光的波长与气溶胶粒子的粒径数值接近，相应的吸收、折射以及散射的作用就越强，而在非雾霾日的单色光辐照度数值高的光波长都比较长，在传播当中损失比较小，所以辐照度数值比较大，而进入雾霾过程时，大气当中的气溶胶粒子书浓度增加，而且出现大量的大颗粒粒子，比如PM10，这些大颗粒度长波段的光影响非常大，通常会影响黄色光（570nm波长）和橙色光（610nm波长）的两种单色光的辐照度明显降低。如果在雾霾天气下在建筑中布置测点，介意明显的看到在570nm、610nm、660nm的波段中，AQI指数越大，影响越大，其余的单色光波段影响比较小。在太阳光当中长波段的单色光减弱会影响到黄红等单色光的表达减弱，使接收到光照的事物肉眼可见地发青，也就是呈现出冷色调，人长期处在这种光环境下容易感到阴郁。光环境对人的精神状态以及心理感受有着非常大的影响，建筑的光环境是由光的照度水平、分布、色调、色饱和度、颜色分布、颜色显现在室内空间建立的同室内空间形状相关的生理和心理环境，人以听觉、视觉、嗅觉等来认识世界，其所获得的信息当中80%来自视觉，而视觉要产生作用就必须要有光。在建筑设计当中建筑光学是一门学问，必须要创造舒适的光环境，提高视觉效能。
三、结语
综上所述，雾霾对建筑光环境有着非常大的影响，雾和霾都是低能见度天气，可显著降低建筑的采光效果，一方面会导致建筑的室内照度不够，达不到国标要求的采光标准值，那么就必须要实施人工照明，这在一定程度上会提升建筑照明的能耗，另一方面，雾霾天气下会导致建筑的光环境偏冷色调，人长期处在这种色调中会对心理和生理都产生负面影响。此外，在雾霾天气下尽量不要出门，尤其是有太阳的情况下，可能增强雾霾有毒物质的危害性。
参考文献：
[1]刘杨，康健.雾霾天气下城市建筑色彩属性的视觉舒适度分析[J].哈尔滨工业大学学报，2018，50（4）：167-173.
[2]叶志平，孟丽红，刘金星，等.雾霾的地理成因分析及其对策思考[J].城市地理，2015，（18）：237-238.
基金项目：黑龙江省气象局科研项目（HQJJ2019009）
作者简介：杨帆（1987-），女，汉族，山东招远人，硕士研究生，工程师，研究方向：气象应用。
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