《Measurement》：Analysis of measurement uncertainty in experimental methods applied to daylight in buildings
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摘要在建筑中，照明对于确保环境舒适性和能源效率起着至关重要的作用，因为它直接影响为视觉任务创造合适的视觉环境。室内空间的照明可以通过自然光、人工光实现，或者尽可能地结合两者使用。尽管目前已有动态日光指标，但日光系数（DF）依然是量化日光条件的重要指标，对于评估室内光照环境质量非常
摘要
在建筑中，照明对于确保环境舒适性和能源效率起着至关重要的作用，因为它直接影响为视觉任务创造合适的视觉环境。室内空间的照明可以通过自然光、人工光实现，或者尽可能地结合两者使用。尽管目前已有动态日光指标，但日光系数（DF）依然是量化日光条件的重要指标，对于评估室内光照环境质量非常有用。EN 12464–1标准为电气照明提供了测量室内光照条件的标准化指南，而EN 17037则提供了建筑日光设计的框架，不过在实际应用中其普及程度仍有限。虽然人工照明通常依据这些标准进行评估，但日光条件的测量则相对较少，这主要是因为难以准确考虑外部障碍物以及不同天空状况的影响。本文通过比较不同的实验方法，重点研究室外和室内照度测量不确定性的影响，探讨其准确性及改进方法，通过对比分析为验证测量方法以及为建筑和照明设计中的决策提供有力支持。
引言
日光是室内环境质量的重要组成部分，因为它会影响视觉舒适度、使用者健康以及建筑的能源性能。因此，评估日光可用性是建筑设计与性能评价的关键方面。在现有的各种日光指标中，日光系数（DF）仍是描述室内日光条件最常用的指标之一。它定义为阴天条件下室内照度与室外照度的比值，是一种简单且标准化的衡量建筑内日光可用性的方法[1]。
室内光照条件的评估通常依据EN 12464–1[1]标准针对电气照明，以及EN 17037[2]标准针对日光照明。虽然这些标准为照明性能要求提供了指导，但它们在测量不确定性以及实验性日光评估的可靠性方面提供的信息较为有限。尤其是在真实户外条件下进行的日光测量，会受到天空变化、外部障碍物、传感器特性以及测量方法等多种因素的影响。
尽管已经提出了多种实验方法来确定DF值，但对于这些方法所存在的不确定性，以及从单个测量结果到空间日光分布的不确定性传递问题，目前关注度相对较低。因此，当测量结果用于合规性评估或建筑性能评价时，往往难以确定日光评估的可靠性和可比性。
本文旨在弥补这一不足，通过分析使用不同测量方法进行DF实验测定时的测量不确定性，对四种DF测量方法进行了综述，并从计量学角度比较了三种基于照度的方法。该研究评估了点测量所带来的不确定性，并探讨了其如何影响空间日光分析，从而提升合规性评估和决策过程的稳健性[3]、[4]、[5]。所提出的框架旨在为更可靠的日光性能评估提供支持，也为建筑和照明设计中的基于不确定性决策提供依据。
章节节选
日光系数测试方法
在评估日光照明和电气照明时，人们通常会区分定量和定性两个方面，但实际上这两者相辅相成，共同作用才能营造出良好的室内光照环境。定量方面主要涉及工作平面上的照度大小及其空间分布，而定性方面则与视觉舒适度、使用者感知以及视觉性能相关。从测量角度来看，
作为空间不确定性传播基础的点照度测量不确定性
对日光照明性能的定量评估，本质上依赖于使用光度传感器在特定空间位置准确测量照度。在实验中，这些点测量数据是后续推导空间分布、等值线以及光度曲线的主要依据。因此，严格评估单一点位置照度测量所带来的不确定性是必要的
照度场二维空间映射中的不确定性传播
仅评估单一点照度测量带来的不确定性，虽然必要，但并不足以确保对建筑内日光照明性能的可靠评估。实际上，照度测量很少单独使用，而是会在空间网格上采集数据，进而处理生成二维（2D）分布图、等值线以及光度曲线，以此描述室内整体光照环境
照度与日光系数测量的空间相关性模型
在空间日光评估中，相邻网格点上获取的照度或DF值通常并非统计上独立的。这种相关性源于共同的仪器不确定性因素（如校准误差和光谱不匹配）、相同的环境条件，以及日光场的固有空间连续性。因此，明确建模空间相关性对于在二维光度分析中实现真实的不确定性传播至关重要
研究动机
无论是点测量还是基于二维表面绘制的DF值，最终都是用来评估室内环境质量以及是否符合EN 17037等日光标准。为了做出关于性能合规性的可靠决策，必须在各个阶段都充分考虑测量不确定性：
- •
单点DF值评估
- •
二维表面映射与空间相关场
- •
衍生指标（平均DF值、最小DF值、空间均匀性比率）
如果没有严格的
结论
本研究探讨了建筑中日光系数实验测定所涉及的计量学问题，重点分析了从点照度测量到空间日光表示的测量不确定性评估与传递过程。尽管DF值仍是评估建筑日光性能最常用的指标之一，但目前仍缺乏将测量不确定性纳入DF值测定过程中的标准化流程
CRediT作者贡献说明
António Santos：撰写——初稿、验证、软件、方法论、研究。 álvaro Silva Ribeiro：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、验证、方法论、研究、概念构建。 Luís Lages Martins：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、验证、方法论、研究。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
António Santos|álvaro Silva Ribeiro|Luís Lages Martins
