淺析自然采光設(shè)計(jì)在大型建筑中的應(yīng)用

徐 沛

（寧夏建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，寧夏 銀川 750001）

1 概述

建筑采光以及開始變成目前建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，隨著技術(shù)的變革以及發(fā)展，自然光的利用反而成為了建筑照明設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，充分的利用自然光不僅能夠減少照明所需的能耗，同時(shí)還能夠有效改善建筑內(nèi)部的環(huán)境以及空間生態(tài)，這是對節(jié)約型社會建設(shè)的相應(yīng)。這種綠色節(jié)約型建筑勢必會成為將來建筑也發(fā)展的主要方向。

當(dāng)今城市的發(fā)展速度已經(jīng)不僅僅是快速可以形容的了，而建筑領(lǐng)域中各種類型的建筑拔地而起，并且外觀上呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)。但是與此同時(shí)，建筑的能耗問題也成為了現(xiàn)代城市發(fā)展的主要弊病，尤其是公共建筑，雖然總面積僅為正式建設(shè)面積的4%，但是能耗卻能夠占到總消耗量的22%。每年大型公共建筑耗電量同住宅耗電量相比較能夠高出4-14倍，作為建筑能耗的集中領(lǐng)域，如何能夠有效降低公共建筑能耗成為了當(dāng)下的熱點(diǎn)話題。

2 自然采光技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

國外對自然采光的研究涉及的面也比較廣，起步也較早。有部分研究者從建筑環(huán)境專業(yè)的角度出發(fā)，對視覺環(huán)境進(jìn)行了測試與定量分析，甚至還進(jìn)行了模擬、數(shù)學(xué)建模的研究。Ying Hua Anne oswald and Xiao di Yang等人建立了一個(gè)名為post-occupancy視覺環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室，主要研究如何創(chuàng)造一種視覺環(huán)境以滿足室內(nèi)人員的視覺舒適度和滿意度。通過對使用者的調(diào)查、訪談，以及對建筑長時(shí)間的照度測量，整合了大量對采光設(shè)計(jì)有幫助的數(shù)據(jù)。并模擬研究了在建設(shè)大學(xué)校園時(shí)應(yīng)注意的采光問題。

浙江大學(xué)的徐蕾等人的《基于能耗控制的采光中庭空間形態(tài)構(gòu)成影響因子研究》指出在夏熱冬冷地區(qū)，采光中庭是建筑設(shè)計(jì)中一種常用的空間形式，并且具有良好的采光、通風(fēng)效果，起到了豐富建筑空間的作用。廣東工業(yè)大學(xué)的謝浩等人的《公共建筑天窗的設(shè)計(jì)策略》研究了天窗的基本形式及其采光特點(diǎn)，并從采光要求、藝術(shù)處理、支承結(jié)構(gòu)和節(jié)能分析四個(gè)方面詳細(xì)探討了有關(guān)公共建筑天窗的設(shè)計(jì)問題。

3 自然采光設(shè)計(jì)

3.1 常用的采光設(shè)計(jì)方法

（1）設(shè)計(jì)位置以及朝向設(shè)計(jì)

由于我國處在北半球以此建筑的難免受到的自然光照時(shí)間較久，即建筑南邊可以接受更多的光照量。而背面的光照則主要來自空中漫反射的光線。所以在設(shè)計(jì)建筑的采光時(shí)需要根據(jù)建筑的位置以及太陽的角度和朝向等因素，繼而根據(jù)各個(gè)因素之間的關(guān)系予以設(shè)計(jì)，使得建筑依靠自身的結(jié)構(gòu)能夠最大程度的接受光能。

（2）中庭法

很多公共建筑中都會設(shè)計(jì)有中庭，這種結(jié)構(gòu)能夠有效的對自然光進(jìn)行利用，但是在對建筑中設(shè)置中體需要對其空間的形式以及高寬比例和透明度等進(jìn)行綜合考慮，只有各種條件協(xié)調(diào)、科學(xué)、合理，建筑才能夠利用中庭有效提升對自然光的利用率。如果建筑中庭的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其高度，那么其自然光的利用其實(shí)非常小。這是由于利用中體進(jìn)行采光的主要依賴于建筑內(nèi)部的漫反射和內(nèi)部結(jié)構(gòu)反射等，而高度過高的中庭由于直射的陽光較少，而過高的高度會影響漫反射，因此自然光的接收效率便會隨之降低。

（3）采光天窗法

天窗在建筑中是一種常用的采光結(jié)構(gòu)，由于開在屋頂因此被稱作為天窗，打破了屋頂?shù)姆忾]式平面結(jié)構(gòu)，如此一來光線便可以直接穿過屋頂進(jìn)到建筑內(nèi)部。雙層天窗的結(jié)構(gòu)應(yīng)用能有效對自然光進(jìn)行利用，尤其是大型建筑的設(shè)計(jì)天窗能夠更好的提高建筑內(nèi)部的照明狀況，但是該種方式不適用于住宅型建筑。

3.2 設(shè)計(jì)流程

在傳統(tǒng)的采光評價(jià)中，其優(yōu)劣大多僅僅通過經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，并且粗放的設(shè)計(jì)只有在使用中才能真正的了解到作用。這種設(shè)計(jì)往往會造成兩種情況，要么采光效果差，要么采光形式過于單一。事實(shí)上，自然采光的效果會受到很多因素的影響，需要考慮到建筑的場地、平面以及空間狀況，甚至采光的方位都要進(jìn)行確定。不但要對內(nèi)部空間予以考慮，同時(shí)建筑的外部形態(tài)要是重要的參考因素。另外，采光需要人員感覺舒適，不但要考慮光的問題，還要考慮熱的問題。光想郭強(qiáng)、過弱都是不可取的設(shè)計(jì)，若是出現(xiàn)過強(qiáng)或者過熱的采光情況，則需要添加遮陽或者采用適合的玻璃材料進(jìn)行解決。

4 發(fā)展

4.1 突破時(shí)間限制

自然光源想要在晚上使用則需要采用蓄能等方式，即太陽能的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成為可以儲蓄的電能，留至晚上使用，通過這種方式基本上在形式上等同于人工照明，但是不同于人工照明的是其能源來自太陽能，但是由于能源轉(zhuǎn)化的技術(shù)成本較高，所以該種形式的照明方法旨在某些特定的環(huán)境以及條件下才會適用。

4.2 突破空間限制

通過陽光跟蹤原理進(jìn)行反射鏡的設(shè)計(jì)以及定日鏡的設(shè)計(jì)，通過多重反射將陽光引入需要進(jìn)行照明的地方。有些建筑空間中無法進(jìn)行設(shè)置窗戶進(jìn)行彩光，例如地下室以及建筑的特殊空間，都無法通過開設(shè)窗戶的方式進(jìn)行彩光，這種方式都較為適用。但是這種方式需喲啊跟蹤裝置精準(zhǔn)度高，并且在傳送過程中光的損失量少，保證具有有效的擴(kuò)散光纖裝置。并且由于這種方式只對直射光，且為很強(qiáng)的直射光采用作用，所以人工照明的輔助是必不可少的，當(dāng)自然光不足時(shí)，便通過人工照明予以補(bǔ)充，所以人們對這種形式的照明方式的看法感覺和人工照明差不多，無法滿足人與自然的交流溝通。

[1]陳蕾，唐飚.公共建筑功能空間的設(shè)計(jì)—記雁南歸影視文化中心方案設(shè)計(jì)[J].南華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（S1）.

[2]許東亮.照明設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的嘗試[D].綠色建筑與建筑物理—第九屆全國建筑物理學(xué)術(shù)會議論文集（一），2004.

[3]常志剛.基于光視空間概念的光與空間一體化設(shè)計(jì)研究[D].清華大學(xué)，2005.