1、河北建筑工程學院成人教育學院本科畢業(yè)設計（論文）題目火災應急疏散照明學科專業(yè)電氣工程及其自動化班級姓名劉歡指導教師祁增慧指導教師職稱教授論文提交日期2016年9月30日本論文從應急和火災情況下的照明入手，分析了明視覺、暗視覺、中間視覺情況下，人眼對不同波長的光的靈敏度；分析了煙霧條件下煙霧粒子的光學特性得出煙霧條件下光的透霧性和煙霧在不同建筑空間的走向。在系統(tǒng)分析消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)的發(fā)展現狀與趨勢的基礎上，應用先進的計算機技術對傳統(tǒng)的消防應急燈具進行了重大改進，確定了火災時照明和指示燈的選擇和布置，得出了明暗程度是對消防疏散是有影響的，燈具根據煙霧走向如何布置，根據照度亮度如何布置。改

2、進了火災前期煙霧條件下疏散指示及照明的功能，利用光電技術改進了消防應急標志燈在火災條件下的可視和引導性能，極大地減少了疏散時間，避免盲目逃生。關鍵字：中間視覺、煙霧粒子、光學特性、透霧性、火災應急照明火災應急疏散照明目錄第1章緒論1. 1論文的研究背景1.1.1問題的提出11.1.2選題目的及意義1第2章基于火災條件下的煙霧粒子光學特性分析2.1火災煙霧2.1.1 火災煙霧的定義22.2微小顆粒光散射基礎理論2.2.1 概述22.2.2火災煙顆粒光散射研究32.3火災條件下光源發(fā)光光強的透霧性42. 3.1Mie散射各參數對散射光強的影響62.3.2煙霧光透過率測試72.4煙霧粒子光學特性72

3、.4.1火災條件下煙霧粒子凝團的形成72.4.2火災條件下煙霧粒子光學特性82.5本章小結8第3章人眼的中間視覺特性分析3.1視覺環(huán)境93.2可見度及其分析93.3視覺與中間視覺93.3.1中間視覺研究現狀93.3.2明視覺、暗視覺和中間視覺103.3.3中間視覺狀態(tài)下入眼視覺功能的光譜響應特性研究113.4明適應暗適應及適應時間123.5視覺變化與疏散照明的關系143.6本章小結14第4章煙霧在建筑空間的走向分析4.1火災煙氣的危害及危險狀態(tài)的判定154.1.1煙氣的危害154.2建筑火災煙氣流動的分析174.2.2著火房間門窗開啟時的氣流流動184.3影晌煙氣流動過程的基本要素194.3.

4、1煙氣的質量生成率194.3.2溫度及其分布情況194.3.3建筑系統(tǒng)194.4火災煙氣的運動規(guī)律204.5本章小結22第5章基于火災疏散照明的系統(tǒng)構思5.1著火房間和走道能見度的變化245.2火災應急照明燈的布置255.3火災應急照明電源的選擇265.3.1火災應急照明電源種類265.3.2火災應急電源轉換時間275.3.3火災應急照明持續(xù)時間275.4設置安全疏散的誘導系統(tǒng)285.4.1聽覺誘導285.4.2視覺誘導285.5本章小結29第6章總結與展望25參考文南犬31致謝28火災應急疏散照明第1章緒論論文的研究背景1. 1問題的提出隨著社會經濟的快速發(fā)展，特別是近年來大量高層建筑，大型

5、地下商業(yè)街，地鐵等建筑物越來越多，現代樓宇自動化，智能建筑火災有其自身特色：1）復雜的施工環(huán)境，裝飾材料，現代建筑室內裝飾的多樣化使用大量的易燃或可燃材料。2）復雜和集中的人員現代建筑一般可容納幾十萬甚至幾萬人，這些建筑物在發(fā)生火災時，火災現場人員在這些建筑物中混淆這些建筑物的渠道，渠道復雜，地板和更多的人不熟悉的建筑物，它很可能造成傷亡，疏散難度增加，不利于安全疏散。根據現代建筑的特點，可以看出，現代建筑安全對消防安全系統(tǒng)的要求越來越高。這是現代建筑物消防安全設計的主要目標之一，以確保在緊急情況下人員的安全疏散。雖然目前火災報警系統(tǒng)的發(fā)展已經達到了較高的水平，不僅可以敏感地快速檢測到火災的發(fā)

6、生，而且大多數火災報警系統(tǒng)本身已經具有快速的滅火能力等防災功能。然而，隨著社會對人類生活的關注和人們對自身安全意識的逐漸增強，現在人們的防火安全性能和消防安全問題已不再只停留在使用外部防災和消防，而是越來越關注關于場景是否可以活躍在火災逃生中，主動逃避自己。然而，一方面，由于火災現場的惡劣環(huán)境，如煙霧，霧，火等;另一方面在火災現場逃避自己的恐慌等自我原因等諸多因素。兩者都有可能導致撤離人員失去他們在飛行中的良好時間，從而增加傷亡。1.2選題目的及意義一些火災案例從以前的觀點來看，相當一部分的現場在火災中，因為不可能準確地識別撤離的方向，不能準確到達安全出口，使得在時間上逃離現場直到最后火災的受

7、害者。即使在一般建筑中也會發(fā)生人們無法識別安全疏散通道的情況此外，現代建筑越來越復雜，規(guī)模大，因此如果建筑沒有相對完整的智能疏散系統(tǒng)，將無法確保人員在火災等緊急情況下疏散安全性，及時性。13第2章基于火災條件下的煙霧粒子光學特性分析2.1火災煙霧2.1.1火災煙霧的定義根據美國試驗和材料協(xié)會，煙被定義為在材料的燃燒或熱解過程中懸浮在空氣中的固體和液體顆粒與氣態(tài)物質的混合物。根據火災科學的簡要教導，火災由較高溫度的均勻混合物組成，包括氣相燃燒產物，不完全燃燒液體，固相分解產物和固相分解產物（Fan，Cheng，Wang，和Jiang等，1995）。冷凝微粒，以及未燃燒的可燃蒸氣和大量的夾帶空氣夾

8、帶。在本文中研究的氣溶膠主要針對構成氣溶膠的固體和液體顆粒，即氣溶膠顆粒，而不是空氣和其他氣態(tài)物質。在燃燒中，容易與煙霧-炭黑混淆的另一個詞通常是指由當碳氫燃料未完全燃燒時產生的純元素碳制成的顆粒。通常煙的概念包含炭黑，也就是說，炭黑是某些煙霧的主要成分之一。例如，在烴燃料的燃燒中，主要由炭黑產生黑煙，而通過聚合物的陰燃熱解產生的一些無煙煤通常具有低的炭黑含量。在燃燒領域，已經對炭黑在火焰中的形成和炭黑輻射和熱傳遞的機理進行了大量的研究，但本文的研究對象將主要集中在已經與燃燒反應區(qū)分離。此外，炭黑，炭黑（BC），炭黑這些概念的區(qū)別。炭黑通常用于燃燒領域，嚴格地說，在氣相燃燒期間產生的純碳顆粒，

9、但是通常也用于類似的燃燒過程。黑碳通常用于大氣環(huán)境，是大氣氣溶膠的重要組成部分，主要是化石燃料，生物質和其他不完全燃燒排放。炭黑與BC的概念密切相關，區(qū)別主要在于炭黑燃燒過程是指新一代炭黑顆粒，而BC產生后排入大氣中參與大氣循環(huán)的炭黑。炭黑通常用于工業(yè)應用和材料科學，通常是指通過一定量的碳顆粒生產過程，具有高表面積/體積比，在氣體吸附中，橡膠工業(yè)有應用。2.2微小顆粒光散射基礎理論2.2.1概述火煙顆粒的光散射現象基本上是電磁波在不均勻介質中的傳播。如果平行單色光束在真空中傳播，則其光強度分布和偏振態(tài)將不改變;然而，如果微小顆粒被放置在其光路中，則顆粒將對光束的傳播具有影響。首先，顆粒將入射光

10、的光能的一部分轉換成顆粒的其他形式的能量，例如熱，這種現象稱為吸收。同時，粒子將是入射光能量的一部分，在所有方向上具有相同的頻率，并且在每個方向上的光的偏振狀態(tài)通常不同于入射光，這種現象被稱為散射。消光是吸收和散射效應的組合，因為粒子對入射光的偏振分量的消光率可能不同，即所謂的二色性，導致入射光通過粒子的效應，消光效應，偏振態(tài)變化?？梢钥闯?，傳播介質的非均勻性是電磁波散射的來源。如果從電磁場的角度分析粒子光的散射過程，則平行單色光可以被認為是振蕩平面的電磁波，并且粒子是由大量離散基本電荷組成的聚集體。粒子中的基本電荷被電磁場激發(fā)，這使得它以相同的頻率振蕩并輻射二次波。顆粒中所有次級電荷的疊加構

11、成了總散射場。當粒子中的基本電荷的次級電荷被激發(fā)以產生受激發(fā)射時，需要在實際計算中重復迭代。此外，所有次級波的疊加需要考慮相位差，并且相位差隨不同的入射和散射方向瞬時變化?？偵⑸鋱雠c顆粒中的基本電荷的散射方向有關。因此，從電磁散射顆粒的實際解決方案的角度來看，當復合物脫落時。另外，即使在宏觀微米尺寸的顆粒中包含的基本電荷的數量非常大，也難以通過直接疊加受激輻射的所有被激發(fā)的次級波來解決總散射場，即使使用具有高速計算能力。因此，通常通過宏觀電磁場的概念來分析和解決微小顆粒的電磁散射的問題，即大量的基本電荷聚集體被認為是具有一定折射率分布的宏觀物體，通過求解方程式在某些邊界條件下散射場外。在解決過

12、程中的一般假設如下：表2.1滿足不相關散射的顆粒粒徑與濃度對應表顆粒直徑，/im0.11.0101001000濃度，p/cm入射電磁場的幅度是恒定的或者隨時間的變化的幅度遠低于時間因子，這里是角頻率，t是時間：微小顆粒的電磁散射不發(fā)生頻移，即電磁波和入射電磁波的散射具有相同的頻率，這與拉曼散射和布里淵散射不同；介質周圍的微小顆粒具有均勻，線性，各向同性和非吸收特性。101310Kerker在1969年指出，粒子間距離大于粒徑的三倍，可以保證不相關的散射。10時，每個單個顆粒的散射不受其它顆粒的存在的影響。在這種情況下，可以研究每個單個顆粒的散射行為，而不管其他顆粒的存在，稱為不相關散射。嚴格來

13、說，由相同入射光散射的不同粒子在相同方向的散射光仍然具有一定的相位關系，是相干的。具有不規(guī)則隨機分布的小顆粒的散射的凈效應是顆粒的散射強度的總和，而不涉及它們的相位關系，如同小顆粒具有非常小的位移或散射角中的非常小的變化改變它們的相位關系。不同粒子的散射光是不相關的。另一方面，當顆粒彼此接近時，必須考慮顆粒之間的相互作用。這種散射稱為相關散射。相關散射的數學處理比不相關散射復雜得多。102.2.2火災煙顆粒光散射研究不相關的散射和相關散射不相關散射是指分散在均勻介質中的小顆粒的分散。當顆粒之間的距離足夠大10在許多實際的散射問題中，由于顆粒之間的大距離，可以被看作是不相關的散射。為了保證不相關

14、的散射，介質中的顆粒濃度不應大于表2.1中給出的值。在工程中遇到的大多數實際問題可以被認為是不相關的散射。例如，即使非常濃的霧也由直徑約1mm的水滴和約一滴水以立方厘米構成。顆粒之間的距離是直徑的約10倍，并且可以被認為是不相關的散射。馬綏華在2006年的測量表明，EN54標準測試的火煙顆粒在濃度范圍內產生，顆粒的直徑在幾百納米，完全有可能煙顆粒的光散射與散射無關。2單散射與復散射對于不相關的單散射，作為散射中心粒子群的N個相同粒子的散射強度是單粒子散射強度的N倍，并且其數學處理非常簡單。然而，對于復雜散射，散射光強度和散射的顆粒數目之間的簡單比例關系不再存在。在數學上處理這樣的問題是更復雜的

15、。介質的光學厚度可以用作用于判斷是否滿足單次散射的基礎。光學厚度根據Lieberlberg定律定義：1=10exp(TL)(2-1)I為光通過介質后的光強，10為初始光強，T稱為介質的濁度，L是光波通過介質的距離，T=tL稱為介質中光波傳播方向的光學厚度。3.散射與消光如上所述，在不均勻介質中的入射光的作用下，振蕩偶極子產生二次能量，并且還將入射能量的一部分轉換成其他形式的能量，例如熱能。這個過程稱為光吸收。由于存在散射和吸收現象，當光通過顆粒時與介質不均勻，光能衰減，這種現象通常被稱為消光：消光二散射+吸收。顆粒的消光與顆粒的物理性質有關。當顆粒是非耗散介質時，消光完全由散射引起;另一方面，

16、當顆粒是耗散介質時，存在散射和吸收。由于煙顆粒是耗散的，因此存在散射和吸收。在光散射現象的研究中，經常引入散射截面，吸收截面，消光截面來描述物理現象的散射。23火災條件下光源發(fā)光光強的透霧性在火災的情況下，可見光在煙霧中的蔓延，由于散射和吸收的作用，使能見度不利于疏散。煙對不同波長的光吸收是不同的，因此有必要通過霧來研究光源的不同顏色。2008年，中國計量學研究所Lvzheng等人研究了最佳波長的光穿透，比較了相同距離下的光信號在霧，霧，霧中的傳播情況，發(fā)現LED最佳使用波長作為燈為578nm。如在實際照明中，絕大多數光源是復雜的彩色光，所以研究復雜的光通過霧更具實用價值。2009年，ZAIN

17、I,MFb采用主觀評價方法，在不同濃度的煙霧中，不同的單色光源對人眼進行觀察和評分，通過最佳光線獲得橙色霧。作為人眼直接觀察主觀因素的結果，實驗結果不是客觀的。2011年，關學峰選擇紅，黃，綠，藍四種單色LED作為測試光源，測量不同煙密度下的照度值，得到任意濃度的四種單色光，其次是紅光，通過霧是最差的綠色和藍色，但彼此的區(qū)別不是。實驗程序（1）打開LED并調整LED的位置，使光學頭處于光點的中心區(qū)域，記錄LED的位置;打開鎢絲燈并調整鎢絲燈的位置，也使光頭在中心區(qū)域，燈的位置。（2）等待30分鐘，使光源穩(wěn)定，分別測量LED和鎢絲燈的初始光譜。（3）打開加濕器15分鐘，然后關閉加濕器，等待5分鐘

18、，使霧平均分散開始測量。鎢的第一次測量，LED的第二次測量，鎢的第三次重復測量等共120次測量，兩次測量間隔為10s，并且LED的放置和初始記錄值相同。（4）打開黑箱，待霧化后清除黑箱內的水蒸汽。（5）重復步驟（1）-（4）10次。然后重復步驟（1）-（5），通過使用金屬鹵化物燈和高壓鈉燈代替鎢絲燈來測量不同霧化濃度的光譜。在黃光波長范圍內，最純凈的578nm黃色或最高色純度。這是指主波長，峰值波長不同，它不是一個純物理量，而是物理一個心理一個物理量。紅，黃，綠，藍三色LED光源。傳輸數據如表2-2所示表2.2不同光色LED透霧性對比霧濃度0%28%46%73%91%96%紅色100%77.2

19、%50%21.3%6.2%3.9%黃色100%95.1%62.4%27.8%9.0%4.3%綠色100%72.6%48.6%17.9%6.7%3.1%藍色100%71.3%49.1%20.2%6.3%不同粒徑d、不同波長的光散射光強分布圖的比較得出，在相同的粒徑下入射光的波長越大，前向散射的光強越小；波長越小，前向散射光強越大。因此，短波長的藍、綠光散射光強大，這樣最終到達人眼的可見光就會以波長較長的黃、紅為主，而人眼在中間視覺條件下敏感性特征呈現對短波長的藍、綠光靈敏度高，就會造成人眼在煙霧中對光的感知能力降低，再加上煙霧粒子對光的吸收作用，就更加嚴重。因此，光輻射在煙霧中傳輸時，將會因吸收

20、和散射等物理過程而導致消光，從而使光源發(fā)光的透霧性降低。2. 3.1Mie散射各參數對散射光強的影響瑞利散射解釋了氣體分子在大氣中的光學性質。根據瑞利，天空的藍色是由于大氣中的顆粒的散射是圓形的，均勻的，并且比周圍介質更密集，并且遠小于波長Caused。瑞利散射理論基于以下假設。在這種情況下，(1) 顆粒尺寸遠小于光的波長，通常rW0.03久，被認為滿足條件。注意，這不包括灰塵，霧度和一些其他顆粒，這些顆粒的散射特性具有其他理論支持，例如m-散射；(2) 顆粒處于非電離狀態(tài)，除了大氣中的電離層外，大多數區(qū)域的氣氛滿足這種條件；(3) 顆粒的折射率與周圍介質的折射率之間的差小；(4) 滿足均勻性

21、的粒子是瑞利散射情況中最簡單的，但是氣氛中的N2和O不滿足均勻性。這也是簡單的瑞利散射理論和觀察到的結果之間的差異的原因。(5) 光的頻率不能引起粒子共振，如果光的頻率能引起粒子共振，則散射光的強度將非常大。這個問題不存在于大氣中的可見和長波，因為大多數粒度不滿足這個條件，但是對于一些稀有氣體，這發(fā)生。火煙粒度適合米氏散射。(1) 尺度參數對散射光強度的影響。波長越小，波長越小。波長越小，前向散射光強度越大。(2) 粒徑對入射光波長的影響。不同波長下的散射強度分布隨著粒徑的增加而增強。隨著波長的增加，散射強度的差異減小。這是因為尺度參數減小，導致前后散射間隙減小。(3) 入射光波長對散射光強度

22、的影響。波長變化對散射光的影響在相關等式中通過比例參數和相對折射率找到。另一方面，散射光強度的分布受復折射率的影響，復折射率由粒度與尺寸參數的相互作用決定。隨著折射率的實部增加，散射光的強度相應增加，但隨著折射率的虛部的增加，煙介質的吸收強度減小，但差異不明顯。根據研究，復合折射率的煙霧在可見光波段使用m=1.570.56i。這已經被廣泛認識到，煙霧顆粒對光吸收的散射的作用。米氏散射特點：1CC一散射光強與偏振特性隨散射粒子尺寸變化1(0)九n散射光強隨波長的變化規(guī)律是與波長的較低冪次成反比，即，其中n的具體取值取決于微粒尺寸。(3)散射光的偏振度隨r/九的增加而減小，r為散射粒子的線度，九是

23、入射光波長。(4) 當散射粒子的線度與光波長靠近時，散射光強度對于光矢量振動平面的對稱性被破壞，隨懸浮微粒線度增大，沿入射光方向的散射光強將大于逆入射光方向的散射光強。當微粒線度約為1/4波長時，前向后向散射差別不明顯，當微粒線度繼續(xù)增大時前向散射占優(yōu)勢。2.3.2煙霧光透過率測試煙霧的光衰減原理煙的主要成分是固體，液體顆粒和人工氣溶膠。當光束通過煙霧時，煙霧吸收并散射光束-吸收衰減光的能量，并且散射起到消散光的作用。煙對束輻射的衰減效應是煙顆粒中光吸收和散射的相互作用的結果，并且最終減少了初始光路上的光能。在經典振蕩器理論中，煙霧中的每個原子和分子可以被認為是在其平衡位置附近的振動器。當光束

24、通過煙霧時，如果輻射頻率和振蕩器頻率相同或振子的分子偶極矩發(fā)生變化，振蕩器會吸收光束的光能并進入自身的動能，這是原理的吸收。此外，當光束進入煙霧時，光束的電矢量的振動導致煙霧中的粒子共振并產生次聲。由于次聲的電磁波不同于初始方向，而是輻射到周圍環(huán)境，對能量衰減，這是散射的原理。煙霧的衰減機制非常復雜。上述吸收和散射與煙分子的組成，煙組分，性質，濃度，分子光學性質，氣溶膠顆粒濃度，顆粒尺寸和分布，顆粒形狀，表面性質，雙折射率和入射輻射的波長有關，以及其他因素，此外，環(huán)境條件下的煙霧也被認為是條件。比爾-朗伯定律的物理意義是當光通過均勻介質時，介質吸收光的能量。當光從介質穿透時，能量減小并且強度降

25、低。對于單色光和非輻射均勻介質，隨著介質密度和光在光程內介質中的增加，光衰減效應，吸光度和介質濃度以及光程長度關系越明顯，公式如下：A=loglog(2-2)其中，A為吸光度，10為初始光強，It為經過介質衰減后的光強，T為介質透過率，k為介質的吸收系數，l(cm)為光線在介質中的光程長度，也就是介質的厚度，C(g/L或mol/L)為介質的濃度。2.4煙霧粒子光學特性2.4.1火災條件下煙霧粒子凝團的形成早期的火煙上升到天花板形成屋頂噴流，煙層增厚，煙霧上升和擴散過程，運動速度慢，表層煙霧夾帶空氣，局部小渦流，因此湍流強度非常小，含高濃煙層小顆粒煙顆粒集中在上部空間，主要是褐色凝結效應。萬一發(fā)

26、生火災。煙顆粒的形成是一個動態(tài)過程，從許多小的單個母顆粒開始。主要粒徑通常在3050nm的范圍內。幾種燃燒煙霧顆粒，其在通過掃描電子顯微鏡的實際火焰檢測中是有代表性的，具有球形形狀并且粒徑變化很小。由于布朗運動，煙顆粒逐漸形成煙霧凝結物分形結構，每個凝結物中主要顆粒的數量在2002000個。2.4.2火災條件下煙霧粒子光學特性煙顆粒和光之間的相互作用主要反映在煙顆粒的反射，折射，散射和吸收中。光散射是指非均勻介質中的光偏離其原始傳播方向并在所有方向上擴散的現象。在均勻介質中，光沿著原始方向傳播而沒有散射。煙顆粒是不均勻的介質。光在煙霧顆粒中的傳播將產生光輻射的衰減，即光輻射的散射和吸收。由于存

27、在散射和吸收現象，當光通過煙顆粒時這種非均勻介質，光的衰減能量，這種現象通常被稱為消光。根據粒徑和入射光波長比的關系，即尺度參數?？梢钥闯?，光對空氣的散射是瑞利散射，強度非常小;煙顆粒的散射是米氏散射。嚴格米氏理論只適用于球形顆粒的散射計算。目前，非球形粒子的光散射理論主要是通過T矩陣法和離散偶極近似法(DDA)來研究的。由于幾種燃燒煙顆粒的主要顆粒的球形形狀，我們主要研究基于球形顆粒凝結的煙顆粒的分形結構。顆粒的復合散射和單顆粒散射之間的關系與不相關的單散射相一致，這取決于顆粒尺寸和氣溶膠顆粒的濃度。由各種燃燒過程產生的煙的顆粒尺寸通常在幾百納米的范圍內，并且氣溶膠顆粒的質量分數通常在十的范

28、圍內。當顆粒尺寸在lum范圍內時，只要顆粒質量分數不大于10,就能夠滿足不相關的單散射的要求。顯然，標準火煙顆粒的質量分數遠小于這個極限。因此，可以認為煙顆粒顆粒的散射屬于不相關的單散射，散射波強度是相加的，作為散射中心的N顆粒的散射強度是單顆粒散射強度的N倍。2.5本章小結首先基于火災條件下的煙霧粒子光學特性分析，先了解了火災煙霧的定義，分析了微小顆粒光散射基礎理論和火災條件下光源發(fā)光光強的透霧性，做了煙霧光透過率測試，得出了煙霧粒子光學特性。第3章人眼的中間視覺特性分析3.1視覺環(huán)境視覺是人體中最重要的感官之一。人們依靠眼睛獲得來自外部世界的87%的信息，75%-90%的人類活動由視覺控制

29、。對于不同的視覺環(huán)境，人類視覺識別的能力是不一樣的。國際照明委員會在1924年和1951年基于光譜效率曲線的視覺效率和人眼視網膜桿細胞基于光效率曲線的暗視覺光譜開發(fā)了作為光的函數的人眼視網膜錐形細胞。相應地，在以下視覺環(huán)境中評價10cd/m?的亮度和高于O.OOlcd/m?的亮度。根據CIE法規(guī)，將光度單位定義，設備和設備安裝以及照明設計用作評價依據。然而，在暗視覺和暗視覺之間的中間視覺中，CIE尚未制定用于評價該視覺環(huán)境的均勻光譜光效率函數曲線，因為錐形和視桿光感受器細胞一起工作。在實際環(huán)境中，在視覺條件中有許多情況。3.2可見度及其分析人們看到對象的視覺水平，除了自己的視覺條件，主要是與對

30、象及其環(huán)境的物理條件。為了定量和準確地表達這種清晰度，引入了也稱為屈光度或可見度的可視性評價標準。一個對象可以看到，它必須有一定的大?。ㄍ敢暎欢ǖ恼斩?，和一定程度的對比度（對象及其背景之間的亮度）。當上述條件之一惡化到一定程度時，使得對象僅僅能夠看到并且剛好看不到，對象處于臨界狀態(tài)。在其臨界條件之上的可見度越咼，可見度越大?？梢娦允侨搜蹖ξ矬w的存在，形狀或大小的識別困難?？陀^地說，就是看對象的清晰度。3.3視覺與中間視覺3.3.1中間視覺研究現狀當前的光度標準基于國際照明學會（CIE）推薦的兩個光譜光效率函數，即暗視覺函數V'（）和亮視覺函數V（）。V（入）是在不同顏色中產生相同亮

31、度感覺所需的能量的倒數，V（入）是相應波長入的光譜亮度函數值；E（入）是波長入的單色光能量。電流廣義V（入）函數是K的平均值。吉布森和E.P.T.Tyndall使用步進法和W.Koblenz和W.B.Emerson的閃爍測量。1924年為國際照明委員會（以下簡稱CIE）通過。在555nm的峰。根據國際照明學會的規(guī)定，亮度水平在幾個2cd/m以上稱為視覺（Photopic視覺），亮度水平為0.0012cd/m以下的視力稱為暗視覺（Scotopicvision）之間的明亮和暗視覺之間稱為中間視力（中視視覺）。在中視中，視錐細胞和視桿細胞同時發(fā)揮作用，但兩者的活動程度隨亮度的變化也會改變。通常認為中

32、間視覺亮度的范圍包括0.00132cd/m并且相應的頻譜效率函數是一系列曲線。對應于最大靈敏度的峰值波長逐漸從555nm移動到507nm，并且相同和暗的視覺光譜效率函數曲線收斂。3.3.2明視覺、暗視覺和中間視覺由于存在于人眼中的兩個感光細胞（棒狀細胞和錐體細胞）的不同特征，棒狀細胞和錐形細胞的作用在不同亮度水平上是不同的，兩種細胞具有其自己不同的光譜靈敏度曲線，對應于光效率曲線V'（）（對應于視覺效率曲線V（）的明視覺光譜的暗視覺光譜）的棒狀細胞，因此通過它們的組合效果的人眼相對光譜靈敏度曲線會隨之變化，隨著亮度的下降，短波方向的移動，這是柱狀細胞的作用繼續(xù)加強的性能，即環(huán)境光和陰影

33、的變化，人類眼睛的視覺狀態(tài)也根據以下三種視覺中定義的人眼光譜效率的變化的亮度而變化：視覺：在亮度大于幾cd/m2（通常大于3dcd/itf）的環(huán)境中，視覺主要由錐體細胞組成，并且在藍綠色區(qū)域中的最大視覺響應為555nm光譜。在人眼的瞳孔的視覺狀態(tài)下是小的，是中心視覺，可以區(qū)分對象的細節(jié)，還有顏色的感覺。黑暗視覺：當環(huán)境亮度低于10cd/m?時，棒狀感光細胞的主要作用，光譜的光譜效率為峰值約507nm。在這個時候看目標，瞳孔必須放大，從而周邊視覺。雖然你可以看到對象的近似形狀，但是不能區(qū)分細節(jié)，不能區(qū)分顏色。亮度，中間視覺，暗視覺，以及對應于圖3-1所示區(qū)域的亮度的棒狀細胞和錐形細胞，即中間視覺

34、的亮度范圍基本上對應于桿和錐細胞的工作一起的亮度范圍。裸復（無月光）月光夜間窒外廬明室內鹽明白天童外11|J1U.J1111I略視癥i妣燼I沖間視覺I視錐期航星解的亮度藕團一I二二”購細嵐起作用的融|5田一IJ1、-1IIt出10"610510"40.0010.010.1I10100I0304105fO6圖3-1明視覺、中間視覺、暗視覺以及桿狀細胞和錐狀細胞對應的亮度區(qū)域錐形和棒狀細胞同時作用，并且隨著亮度水平的變化，參與視覺成像的桿狀細胞的比例增加，當從明亮視覺范圍的亮度水平下降到過程的暗視覺范圍時，人眼光譜的光效會隨著短波方向的亮度移動而降低，這種現象被稱為浦肯野現象。

35、發(fā)現在高光下，紅色物體將比藍色物體更亮，并且在低光下，相同的藍色物體看起來比紅色物體更亮。第一標準光譜發(fā)光效率函數由CIE在1924年定義為可視光譜發(fā)光效率曲線V()的定義，GibsonKS的曲線，在1912-1923年期間使用閃爍和逐步比較法獲得測量結果。后來，許多研究人員質疑這條曲線的正確性，并進行了一系列互補性研究，CIE也進行了若干調整，如著名的1978年Judd校正曲線V()和1983年的視野角度為10°。目標來測量曲線V()。暗色視覺光譜發(fā)光效率曲線V'()由CIE在1951年提出，并基于1949年的Crawford和1945年的Wald進行的實驗。直到現在曲線已

36、經被工業(yè)工人大量采用，(CIE1978)。如圖3-2所示中心視網膜“錐體細胞視覺”和“桿狀細胞視覺”的視網膜邊緣，清晰視力和黑暗視力。兩者之間的亮度稱為“中間視力”，中間視覺是錐體細胞和棒狀細胞同時發(fā)揮的作用。中視：亮視和暗視之間的區(qū)域，通常被視為O.001cd/m?-3cd/m?亮度范圍。在中間視覺狀態(tài)下，人眼的錐體細胞和棒狀細胞一起工作，人眼的視覺靈敏度函數將隨亮度變化。當亮度降低時，中央窩中的錐體細胞的絕對靈敏度逐漸降低，而相對靈敏度也將改變，直到暗視覺進入狀態(tài)。在周邊視覺區(qū)域，棒狀細胞逐漸發(fā)揮主要作用，這導致顏色視覺和分辨率逐漸惡化，而光譜靈敏度逐漸向短波方向。錐體細胞和棒狀細胞的相對

37、光譜靈敏度。顯然，這兩個感光細胞的靈敏度非常不同，棒狀細胞比錐體細胞更敏感，特別是在短波區(qū)域。3.3.3中間視覺狀態(tài)下入眼視覺功能的光譜響應特性研究中間視覺狀態(tài)下人類視覺功能的光譜響應特性和影響因素：1）人眼在中間視覺狀態(tài)下的光譜響應度與明亮視覺狀態(tài)的光譜響應度不同。我們的實驗表明，在明視光度測定的基礎上定義的亮度和亮度對比值在視覺狀態(tài)的中間視覺功能中不能準確地反映人眼。2）隨著亮度減小或偏心率增加，人眼對短波方向的光譜靈敏度發(fā)生偏移，這與浦肯野移動現象一致。3）視場角的增加使人眼對短波目標（480nm）比其他波長更敏感，并且需要從清晰視覺變?yōu)榘狄曈X。4）人眼對目標的靈敏度低于在560nm區(qū)域

38、的正常條件下通過亮度匹配方法獲得的靈敏度。在620nm區(qū)域的情況下，可見度低于通過匹配方法獲得的可見度。結果相對較大。這種現象在較大的視場角時更為明顯?；谝曈X函數法和亮度匹配法，光譜的頻譜效率函數本質上是一致的。它們都反映了由于亮度降低引起的浦肯涅效應。視覺功能方法也反映了人類視覺信息處理中的色通道效應。使用單色光譜的視覺目標，我們可以基于視覺函數導出中間視覺狀態(tài)中的光譜的光譜效率函數。因此，本文的研究證明，選擇視覺功能方法建立中間視覺光度模型是合理的。雖然文章到目前為止已經得出了一些結論，限于我的能力，以及實驗條件，我覺得本文的研究還有很多缺點，我希望老師能給我指導。鑒于本文對疏散照明產業(yè)

39、的發(fā)展具有重要意義，特別期待著以下幾點：1降低由于錯誤測量和評估抽真空照明水平而產生的錯誤率。這是值得我們的研究工作者進一步深入研究理論和實踐中有重大意義的課題。2.視覺功能方法的獨特之處在于它比視覺亮度匹配方法的擴展空間大，根據實驗或實際的需要，從相對簡單的實驗條件到復雜條件的應用條件，各種視覺功能測量，以便更直接地評估實際情況，為中間視覺狀態(tài)下的照明提供可行的評價依據。另外，當使用對象的顏色和光譜顏色而不是單色光譜時，可以有效地解決附加顏色。因此。在本文中，進一步研究應正式應用于國家科研項目，場景照明示例的選擇，在相關單位的協(xié)助下，以場景測量為例，使實際應用更具指導性?？紤]到人類視覺系統(tǒng)視

40、覺信息處理的神經機制，認為基于視覺功能的方法包括由視覺信息處理的亮度變化和顏色通道效應引起的浦肯野效應，這可以更客觀地評價人眼中間視覺狀態(tài)的視覺能力。目前，國際照明工程協(xié)會已經成立了一個中間視覺工作委員會，中國應加強與國際社會的溝通與合作，特別是建立一個新的中間視覺光度系統(tǒng)，考慮彩色信息處理通道對人的視覺功能。我們的角色。4. 可以使用合理的光度系統(tǒng)來計算在中間視覺狀態(tài)下人眼的真實視覺功能的光度測量。當人眼對目標具有相同的檢測能力時，光測量與目標波長無關。5. 視覺功能法難以研究單色光譜的工作響應時間比亮度匹配法大得多，難以分析火災應急疏散照明全波長效應的響應，所以當光譜的詳細性質分析，亮度匹

41、配法得到更詳細的結果：作為亮度匹配法獲得中間的光譜響應特征的視覺分析已經很熟悉，難以超越的結果。中國相關科研人員應在中國照明工程學會的有關工作委員會的領導下，建立一個新的中間視覺光度測量系統(tǒng)，應該進行深入全面的考慮。3.4明適應暗適應及適應時間當人在黑暗中長時間進入明亮的地方，最初感覺到明亮的光線，看不到物體，只等待一段時間才恢復視覺，這被稱為適應，錐體適應過程非?？?，使適應時間非常短，大約幾秒鐘即可完成。暗適應是視網膜適應黑暗或低光強度和出現的現象的表觀敏感性。在黑暗中，人眼錐細胞不工作，只有桿狀細胞在工作。桿狀細胞在視紫紅質中，在黑暗中可以合成,對低光敏感。在黑暗中5分鐘，可以產生60%的

42、視紫紅質，可以產生約30分鐘。當環(huán)境光強度降低時，暗適應視力增加。當亮度水平從明亮視覺下降到黑暗視覺時，通過棒狀細胞和錐形細胞的視覺信息的處理改變，導致在中間視覺強度范圍內的許多視覺能力，例如空間分辨率，對比度識別力，立體感知深度，自適應調節(jié)反應和反應速率與清晰視覺相比有不同程度的下降。目前，許多實際照明應用沒有考慮到這些變化，而是直接使用清晰的視覺函數V（）來計算和測量，這使得撤離照明設計的所有方面都與色度和光度測定有一些根本性的缺陷，To疏散火災造成隱患，極大地阻礙了人類照明方案的高效發(fā)展。自適應問題是一個常見的問題，每個人都有環(huán)境光變化引起的適應性問題的經驗。例如，半夜起床的時刻，因為人

43、眼不能立即適應亮度的變化，會處于暫時失明的狀態(tài)。人眼需要一定的時間來恢復最大靈敏度，并恢復識別對象的微妙特征的能力，這是我們通常所說的暗適應，如圖3-2所示。0102G304050尬怡3.5視覺變化與疏散照明的關系現代建筑，學?；蜣k公空間非常大，所以設計照明也是最高的走廊和樓梯空間相對較小，設計的照明相對較低，但作為必要的逃生路線，我們必須結合人眼視覺特點分析了不同明亮空間疏散照明設計。一般工作人員逃離是從明亮的辦公室或住宅區(qū)進入相對黑暗的疏散通道，本身有一個生理的黑暗適應時間，加上心理混亂，本能會使它在明亮的逃逸方向。所以這些相對較小的空間疏散照明設計與同等水平的照明標準工作。在光條件下，錐

44、細胞可以區(qū)分顏色和對象細節(jié)。當視網膜中央凹的刺激，最高視力，高中間凹5°,視力幾乎減少一半，偏離中央凹40-50°，其中視力僅為1/20。視網膜不同部位視力的鑒別與視錐細胞的分布一致。根據錐形膜錐的數量決定視敏度的靈敏度。桿細胞僅在黑暗條件下起作用，適合于低光視覺，但不能區(qū)分顏色和細節(jié)?；谏鲜鍪聦?，J.V.Keith提出了雙重功能視覺理論，該視覺具有兩個功能：中心視網膜“視錐”和視網膜“視桿細胞視覺”的邊緣。不同波長的光刺激在兩個亮度范圍內對視覺器官的作用和視覺現象。光刺激亮度約為3坎德拉（cd）以上，主要由人眼錐體細胞獲得視覺視覺或視錐細胞;視覺刺激的亮度約為10-3n

45、it,即在黑暗中適應主要通過稱為暗視覺或視桿細胞視覺的棒狀細胞獲得的視力情況。人視網膜中央凹金字塔細胞在大多數視網膜邊緣僅有少數錐體細胞摻雜在桿細胞中。桿細胞主要分布在視網膜的邊緣，在中心凹細胞中沒有桿，遠離中央凹20°，單位面積的桿細胞密度。明視覺主要是中心視覺，而黑暗視覺是視覺的邊緣。所以在低光條件下，如果你想找到星星的昏暗光線，保持目標在視覺中心的視覺，但不如視覺觀察的邊緣那么清晰。在明亮的視覺的情況下，人眼可以區(qū)分對象的細節(jié)，而且還能區(qū)分顏色，但不同波長的可見光的靈敏度是不同的，因此不同光色的相同能量顯示不同的亮度。一般來說，在光譜兩端的最亮，紅色和紫色的黃綠色看起來更暗。不

46、同波長的光的相對發(fā)光效率通常被稱為光譜相對亮度函數（V（久）函數）或相對發(fā)光效率函數，視覺函數等，并且可以由光譜相對視覺亮度曲線，見圖3-3。3.6本章小結通過對人眼的中間視覺分析，了解了視覺環(huán)境，視覺與中間視覺和中間視覺研究現狀，得知了明視覺、暗視覺和中間視覺的關系，還對中間視覺狀態(tài)下入眼視覺功能的光譜響應特性研究，做了明適應暗適應及適應時間的工作，得出了視覺變化與疏散照明的關系。根據視覺變化與疏散照明的關系來分析煙霧對疏散照明的影響。ftI110flrA©fb-2嚴X對A空LA電s綠492*5651虹34。TgQ藍424-455圖3-3魂譜相對視亮度曲線青4礪舸2橙595640_

47、IJ-第4章煙霧在建筑空間的走向分析4.1火災煙氣的危害及危險狀態(tài)的判定建筑火災會產生大量的高溫煙氣，這不僅加速了火災的蔓延，而且具有自身的毒性，對撤離人員生命的所有威脅和降低火災的可見度，影響疏散。煙道氣是由氣體燃燒產生的可燃物質，并漂浮在由混合物組成的固體和液體顆粒中。它由三種類型的物質組成：高溫蒸汽和有毒氣體的分解，未燃燒物質的分解和冷凝，火焰加熱的作用被帶入空氣的上升氣流部分。本研究由于吸入有毒氣體導致窒息造成內部火災的主要死因，此外，高溫煙氣的快速流動和作用的蔓延也將促進火災的發(fā)展，如何有效控制火災煙霧移動，在很大程度上確定安全撤離行動能否成功。4.1.1煙氣的危害建筑火災，火災產生

48、的煙霧，無論是在心理上還是物理上在建筑物中都會對人員造成重大的傷害，從而直接影響人們在火災疏散逃生能力的發(fā)展。大量的火災統(tǒng)計數據表明，火災煙霧排放的影響主要表現在以下幾個方面：火焰氣體的物理性質和危害（1）煙霧的陰影煙氣濃度通常由遮光率計算。設置一組在接收器的固定距離處接收的固定值的平行光，例如光束被煙霧阻擋，S1的陰影率可以表示如下：在真實的火災情況下，當你伸出來，可見度只有10,這種情況意味著“瀝青”，沒有可見性。撤離要求的最小可見度值應不小于5，如果煙霧濃度變?yōu)榭梢姸龋瑒t需要新鮮空氣體積的50倍來稀釋煙道氣。煙氣中火災的濃度，一般為質量濃度，顆粒濃度和光學濃度，如表4-1所示表4-1煙氣

49、濃度的表示方法濃度表示方法物理意義表達式質量濃度單位容積的煙氣中所含煙粒子的質量m申=s-SVS粒子濃度單位容積的煙氣中所含煙粒子的數目Nn二sVS減光系數表征煙氣消光能力K=lg(Lo)/L遮光度表征煙氣對光線的阻擋程度S=(1-身)x100tI煙氣的不透明性是指可見光被火煙中的煙霧顆粒阻塞。當煙氣分散時，煙霧阻擋效應大大降低了建筑物室內的可見度，并且對人眼的刺激也使得人們難以打開煙氣中的眼睛，嚴重影響逃生和道路的選擇和選擇，判斷。通過煙層的可見光被煙的光學集中減弱，也就是說，通過降低光的表達系數，可見度是人們可以實現視覺范圍，也稱為視線?；鹪诨鹬谐錆M煙霧，會大大降低環(huán)境的可見度?；馂臒煔獠?/p>

50、僅從氣體中，而且從懸浮固體或顆粒吸附在粉塵物質上，尸檢大部分死亡，發(fā)現在氣管和支氣管中存在大量的煙灰沉積物，高濃度的無機金屬。但在這方面的實驗數據非常缺乏。煙氣的不透明度主要測量光密度，消光系數，不透明度百分比和可見度，表4-2所示的表達式表4-2衡量遮光性的物理量物理量表達式備注D光學密度（1/m）D=log(+)10:離開測量空間的強度K減光系數K=lg($)/LB一遮光度（）B=（1-1昇）xlOOV一能見度（m）V=R/K的強度R:比例系數一遮光度（）I:平行光束的光強L：測量空間的長度0:離開測量空間在火災事故中，物質的不完全燃燒會造成煙氣中含有大量的懸浮顆粒，從而使煙氣具有一定的遮

51、光性。煙氣的遮光性直接影響著能見度的大小，能見度雖然也與逃生者的視力有關，但同時與煙氣的散射、光線的波長也有很大的關系，火災煙氣中粒子的直徑（d）般在幾十|Jm至幾十m之間，而可見光的波長為0.40.7m，可以看出，煙粒子的直徑是可見光波長的2倍以上，而子對可見光是不透明的。因此，火災中的煙氣會嚴重影響逃生人員的視線，使人員在火災環(huán)境中迷失方向，而造成人員。4.2建筑火災煙氣流動的分析煙氣在建筑物內的流動在不同燃燒階段表現是不同的。在火災發(fā)生初期，煙氣由于其溫度高且密度小，便會伴隨著火焰向上升騰，遇到頂棚后，則轉為水平方向的層流流動。試驗研究表明，這種層流狀態(tài)可保持4050m。煙氣沿著頂棚流動

52、時，如遇到梁或者擋煙垂壁就會反向流動，并逐漸在頂棚聚集，直到煙氣的厚度超過擋煙物體時，就會繞過擋煙物體流到其他的空間。此階段，煙氣擴撒速度約為0.3m/s。發(fā)生前，煙氣擴散速度約為O.50.8m/s，此時煙氣層厚度已充滿走廊高度的一半。轟燃發(fā)生時，煙氣的噴出速度可達每秒數十米。當然，煙氣在垂直方向上的流動也是很迅速的。煙氣在垂直方向上的流動速度要比水平方向流動速度快很多，一般可達35m/s。煙氣的流動通常遵循由壓力高的地方向壓力低的地方流動這個基本規(guī)律，倘若房間內為負壓，那么煙氣就會通過通風口進入室內。4.2.1著火房間內外壓力分布著火房間內外壓力分布如圖1所示陰影區(qū)域為著火房間內外的隔墻，陰

53、影區(qū)域右側為著火房間，左側為室外，相應的氣體溫度分別為tn，tw，相應的密度分別為Pn，Pw,房間高度，即從地面到頂棚的垂直距離為H。下面是以地面為基準面，來分析垂直方向上著火房間內外的壓力分布情況。4.2.2著火房間門窗開啟時的氣流流動當著火房間通向其他非著火區(qū)域的門窗開啟時，由于著火房間內外氣體存在溫差，再加上門窗自身高度的影響，就會形成顯著的熱壓效應，中性層就會在門窗的某一高度上出現。下面對著火房間開一個窗的情況進行分析。如圖1所示，著火房間外36墻有一窗孔開啟，窗孔高度為He，寬度為B。室內外氣體溫度分別為tn，tw，中性層N到窗孔上、下沿的垂直距離分別為h2，hi。在中性層以上距中性

54、層垂直距離h(4-1)處，室內外壓力差為：AP=(p-p)ghhwh從h處向上取微元高dll，所構成的微元開口面積為dA=Bedh，根據流體力學原理，可知heHe-uhi43影晌煙氣流動過程的基本要素4.3.1煙氣的質量生成率火災后，火焰產生的浮力升起，撞上天花板，形成屋頂噴水，天花噴頭在水平方向上擴散，在周圍的墻面上倒下，逐漸聚集形成煙霧層與煙氣，煙層開始下降，煙層的下降速度取決于煙羽中煙氣的產生速率，即煙氣的批量生產率。在羽流中夾帶的煙道氣的量比由燃燒產生的煙道氣的量大得多。可以看出，煙道氣主要由吸入煙羽的空氣組成，因此在計算煙道氣體批量生產率時，可以忽略由燃燒產生的煙道氣的量。因此，煙道

55、氣的批量生產速率近似等于羽流上升到煙道氣層之前的空氣質量的夾帶率?？諝獾馁|量夾帶速率由羽流的形狀確定。羽流的形狀包括軸對稱羽流，壁羽，角羽，煙臺溢流羽和窗羽。下面描述不同形狀羽煙氣質量產生率。4.3.2溫度及其分布情況煙氣的浮力作用是影響建筑火災煙氣流動的主要因素，它是由高溫煙氣與周圍冷空氣產生溫度差而引起的密度差引起的，煙囪效應就是由煙氣的浮力作用的結果。因VT肓T2（4.2）11此，在發(fā)生火災時，建筑物內的溫度及其分布對煙氣的流動起著至關重要的作用。隨著著火區(qū)域溫度的不斷升高，空氣的體積也迅速膨脹，由溫度升高而引起的氣體膨脹可用理想氣體定律來估算。即：由上式可知，著火期間著火區(qū)域的氣體體積

56、將擴大為原來的3倍，所以，將會有2/3的氣體會流入建筑物的其他部分。并且迅速膨脹過程會產生很大的壓力，如果不對其加以控制，煙氣就會從著火層向建筑物其他部分蔓延。風力、風向、風速，建筑物的形狀和規(guī)模以及建筑物附近的地形都會影響到風引起的壓差的情況。簡而言之，建筑物的迎風面墻壁受到向內的壓力，背風面以及兩側墻壁都受到向外的壓力，平頂層則受向上的壓力。這些壓力的共同作用使空氣從迎風面流入建筑物，從背風面流出建筑物，而建筑物頂上的負壓力對建筑物的垂直通風管道有抽吸作用。同時，正的水平風壓力可使中性面上升，負的水平風壓力則使其下降。4.3.3建筑系統(tǒng)建筑物內的機械通風系統(tǒng)產生的壓力也會對煙氣的流動產生影

57、響。其影響取決于送、排風的平衡情況。若建筑物內各處的送風量和排風量相等，則該系統(tǒng)就不會對建筑物內的煙氣流動產生影響，若某一部位的送風量大于排風量，就會出現增壓的現象，空氣就會流向其他部位。反之，在排風量大于送風量的部位，就會出現相反的現象。所以，如果建筑物內的機械通風系統(tǒng)按照有利于煙氣排出的方式進行設計，就可以達到控制建筑物內煙氣蔓延的目的。另外，建筑物內的煙控系統(tǒng)產生的壓差也會對煙氣的流動產生影響。4.4火災煙氣的運動規(guī)律了解火災中煙氣運動和蔓延規(guī)律是十分重要的。一般情況下，煙氣的運動路線一般為：著火房間一相鄰房間或走道一樓梯間一室外。煙氣在著火房間內的運動在著火房間內，煙氣的運動過程可分為煙羽流、頂棚射流、墻壁附近流動和開口流動等。室內可燃物著火后就會在其上方形成由連續(xù)火焰區(qū)、間斷火焰區(qū)、無火焰熱煙氣區(qū)三個區(qū)域構成