建筑方案的天然采光性能及方法综述

摘要建筑设计中的天然采光的运用不仅仅是为了生态节能，它并不独立于建筑设计中的其他设计因素，自然光运用还与建筑形态、场所体验、自然通风等方面密切相关。本文通过建筑设计的体量与平面形式、插入“孔隙”、剖面设计、窗体设计和采用技术手段五方面来探索建筑设计中的自然光运用与建筑建造之间的关系，对自然光的设计的技术因素进行了探讨。关键词建筑天然采光设计方法中图分类号S611文献标识码A文章编号自然采光并不是单纯的外墙开窗，而要在开始设计就综合系统地考虑涉及与自然光运用相关的各项问题，之后在不同的设计阶段采取相应适宜的自然采光策略，进行建造及构造的组织和调整，最终形成一个有效的、合理的自然光运用设计，为特定的空间提供特定的光照。虽然人工光线可以提供优质的照明效果，但却无法取代自然光无论是生理还是心理上的舒适性。对于空间需求而言，人们对采光的实用性需求容易得到满足，然而心理需求却往往很难以简单的方式得以解决。因此，没有自然光，一个空间无法成为真正的建筑。建筑设计中自然光运用可从几个方面展开阐述建筑体量与平面形式、插入“孔隙”、剖面的设计、窗体的设计、采用技术手段。1总平面设计在建筑设计的开始阶段，往往要做的是总平面设计，这时需要控制的是建筑物的间距和建筑物的体量和平面形式。合适的间距不使建筑物之间产生遮挡而影响后排建筑物的自然采光，最常用的方法是控制日照间距并对建筑群体进行全天候的模拟，保证全年每个房间都会获得一定量的太阳光。建筑体量与平面形式对室内的采光效果起决定性作用。一般来讲，大体量集中式的建筑形式不大容易获得良好的光照，其大进深的房间较难使室外光线从侧窗入射到房间内部离窗较远处，因此，大体量集中式的建筑物可以采用分散式的布局方法，化整为零，将大体量转化为小体量，扩大建筑与外界交流的外表皮面积，提高射入建筑物内部的光量。2插入“孔隙插入“孔隙”具体是指在建筑体量中插入庭院、平台或采光井，这个“孔隙”可以是垂直的，可以是水平的，也可以是倾斜或弯曲的。孔隙的插入为建筑及人增加了与外界的接触，以利于自然采光、自然通风和新鲜空气的进入。“孔隙”是解决大进深建筑体量不易得到良好自然采光的最佳手段。由于建筑顶层以下空间的自然采光要比顶层困难得多，自然光被限制在每层平面的边缘区域，这时插入庭院、平台和采光井可以使建筑物内部获得额外的侧面采光或屋顶采光，通过插入“孔隙”，把大体量建筑分散成一系列进深较小的房间并形成开放空间，以改善室内靠窗较深处的照度水平。对于多层建筑采取合适的中庭高宽比就可以满足中庭内部的光照要求，而对于高层建筑的中庭自然光设计，中庭的高度要远远大于其宽度，直射光线很难直接到达中庭底部，中庭的光线来源其实主要是漫反射光，这时中庭内壁的材料选择就显得尤为重要。选择反射率较高的材料，如光滑的饰面或玻璃材质等，使自然光可以通过它们反射向下传递，形成了运输光线的光通道，照亮建筑物底部的中庭空间。在建筑的自然采光设计中，经常使用到采光井这一采光方式，不仅是地下建筑，在多层甚至高层建筑中都能运用得到。采光竖井一般贯穿多层，将自然光从屋顶向下方引入，或是将自然光从地表引向地下。3剖面的设计在建筑的剖面的设计中，剖面的形式、层高和进深的比例控制以及天花墙体的构造做法等对建筑的自然采光起到了至关重要的作用。在剖面形式中，矩形的剖面形式与曲线形的剖面形式会采用不同的自然采光的方式方法，一般情况下矩形的剖面中，只有顶层可以采用天窗采光，下面的楼层只能采用侧面采光，而在曲线的剖面中每个楼层都有可能采用顶部采光。福斯特设计的伦敦市政厅整体呈倾斜的椭球体，经过对当地全年太阳轨迹的分析，椭球体的倾斜程度为31。它逐层的向南退台，不仅形成了效果显著的南向水平自遮阳，而且在北向为下层建筑空间留出屋顶作为采光面，接受北向较为均匀、稳定的漫射光。通常情况下，自然光能够到达室内的深度为地板到窗体顶部高度的15倍，因此，层高在一定程度上决定了自然光的入射深度，而良好的层高进深比可以反映出室内的光照质量。当因为建造场地、策划需求、美学因素等原因无法避免大进深空间时，必须对空间体量进行雕琢，以最大限度地获得自然光照。另外，在剖面的设计中，还应确定房间内部是否会被隔断、家具或其他结构物阻隔室外自然光线的射入。天花墙体的构造做法可以使直射的自然光线转换成柔和的漫射光，避免室内产生眩光及温度过热。4窗体的设计窗体的位置、大小、形式、透光材料和构造做法决定了建筑空间自然光的艺术效果，巧妙的设置洞口，出奇地利用光线，可以使建筑空间活跃在光与影的变化中。根据窗体的位置，窗体的设计可分为天窗采光、侧窗采光及角窗采光。天窗采光可以最大限度地利用不同角度的自然光，不仅光线均匀，而且具有强烈的艺术表现效果。天窗采光的房间中，室内家具、隔断的摆放不必像侧窗房间中受到较大的限制，家具、隔断的移动并不会对采光分布造成较大影响。形式简单的天窗、遮阳设施、建筑细部设计以及空间布局可以创造出各种不同的自然光性质，获取不同的采光量，从而可以划分出不同的区域和层次。侧窗根据位置可以分为低侧窗、中侧窗和高侧窗。低侧窗可以创造机会来利用地面对光线进行反射，使光线从地板上反射进室内的深处。中侧窗一般用于欣赏室外景观以及作为最恰当的采光口和通风位置，窗户高度的增加会使空间的私密性增加大，高窗把视线抬高，将室内与天空联系起来。除了常见的天窗采光和侧窗采光，还有角窗采光。在建筑物内部中，房间角落常常是最为幽暗的，一般的采光方式较难照亮空间的角落部位。5采用技术手段建筑的自然光设计一般是指通过对建筑形式的控制，来使建筑物具备自然采光的条件，我们应该首先利用建筑设计手段来解决光照问题，然后才将技术手段考虑进来作为进一步的优化措施。对自然光线的引入固然重要，而对自然光线的控制也极为重要。而技术手段较多情况下与采光口设计结合起来以达到采光、控光、滤光、补光等目的。在技术手段中，遮阳设施的运用最为简易和广泛，遮阳设施不仅可以有效地防止室内眩光和温度过热，还可以将光线反射或折射到房间的深处，提高照度水平，使原来光线不能到达的区域获得自然光。常用的遮阳设施有反光板、百叶、遮阳帷幕和扩散体等，这些装置可以调节日光改善室内的自然光布局，并控制射入内部空间的自然光质量。除了遮阳设施外，还有导光管法、光导纤维法、采光搁板、导光板法和棱镜窗等技术手段在国内也得到了应用，并取得了较好的使用效果。6诱导式采光设计诱导式采光设计指的是在保证建筑内部光照度，使用自然采光，节约人工照明能耗。诱导式采光设计有安装百叶窗、设置遮阳设施、采用光导纤维、利用反光天棚等，既可以为我们提供舒适自然光，又能节约大量人工照明能耗，特别是光导纤维、太阳光收集器等技术应用和普及，推动着生态建筑向新高度进发。7结语电灯的发展应用使人类对自然光的需求大大降低了，而随之放开了自然光线对建筑物进深的约束，进深的增大，势必会减少建筑物内部与自然环境的联系。建筑经过自然采光设计，虽然并非一定具有很高的艺术价值，但自然采光设计至少不会成为建筑艺术美的障碍。在全面认识建筑空间艺术性和功能性基础上，通过选用恰当的采光器和遮光器，可以在选用自然采光设计的同时，营造出较高艺术价值的室内空间及立面造型。参考文献1大师编辑部诺曼福斯特M武汉华中科技大学出版社,20072大师系列丛书编辑部伊东丰雄的作品与思想M北京中国电力出版社,20053玛丽古佐夫斯基可持续建筑的自然光运用M汪芳,等译北京中国建筑工业出版,2004138【唯美句子】走累的时候，我就到升国旗哪里的一角台阶坐下，双手抚膝，再闭眼，让心灵受到阳光的洗涤。懒洋洋的幸福。顶3收藏2【唯美句子】一个人踮着脚尖，在窄窄的跑道白线上走，走到很远的地方又走回来。阳光很好，温暖，柔和。漫天的安静。顶7收藏7【唯美句子】清风飘然，秋水缓淌。一丝云起，一片叶落，剔透生命的空灵。轻轻用手触摸，就点碎了河面的脸。落叶舞步婀娜不肯去，是眷恋，是装点瞬间回眸，点亮了生命精彩。顶11收藏9【唯美句子】几只从南方归来的燕子，轻盈的飞来飞去，“几处早莺争暖树，谁家新燕啄春泥，”其乐融融的山林气息，与世无争的世外桃源，让人心旷神怡。顶0收藏2【唯美句子】流年清浅，岁月轮转，或许是冬天太过漫长，当一夜春风吹开万里柳时，心情也似乎开朗了许多，在一个风轻云淡的早晨，踏着初春的阳光，漫步在碧柳垂青的小河边，看小河的流水因为解开了冰冻而欢快的流淌，清澈见底的的河水，可以数得清河底的鹅软石，偶尔掠过水面的水鸟，让小河荡起一层层的涟漪。河岸换上绿色的新装，刚刚睡醒的各种各样的花花草草，悄悄的露出了嫩芽，这儿一丛，那儿一簇，好像是交头接耳的议论着些什么，又好象是在偷偷地说着悄悄话。顶3收藏4【唯美句子】喜欢海子写的面朝大海春暖花开，不仅仅是因为我喜欢看海，还喜欢诗人笔下的意境，每当夜深人静时，放一曲纯音乐，品一盏茶，在脑海中搜寻诗中的恬淡闲适。在春暖花开时，身着一身素衣，站在清风拂柳，蝶舞翩跹的百花丛中，轻吹一叶竖笛，放眼碧波万里，海鸥，沙滩，还有扬帆在落日下的古船，在心旷神怡中，做一帘红尘的幽梦。顶0收藏2【唯美句子】繁华如三千东流水，你只在乎闲云野鹤般的采菊东篱、身心自由，置身置灵魂于旷野，高声吟唱着属于自己的歌，悠悠然永远地成为一个真真正正的淡泊名利、鄙弃功名利禄的隐者。顶1收藏3【唯美句子】世俗名利和青山绿水之间，你选择了淡泊明志，持竿垂钓碧泉绿潭；权力富贵和草舍茅庐之间，你选择了宁静致远，晓梦翩跹姹紫嫣红。顶2收藏3【唯美句子】那是一株清香的无名花，我看到了它在春风夏雨中风姿绰约的模样，可突如其来的秋雨，无情的打落了它美丽的花瓣，看着它在空谷中独自凋零，我莫名其妙的心痛，像针椎一样的痛。秋雨，你为何如此残忍，为何不懂得怜香惜玉，我伸出颤抖的双手，将散落在泥土里的花瓣捧在手心。顶4收藏5【唯美句子】滴答滴答，疏疏落落的秋雨，赶着时间的脚步，哗啦啦的下起来。听着雨水轻轻地敲击着微薄的玻璃窗，不知不觉，我像是被催眠了一样，渐渐的进入了梦乡。顶3收藏5【唯美句子】在这极致的悲伤里，我看到了世间最美的爱，可谁又能明白，此刻的我是悲伤还是欢喜，也许只有那拨动我心弦的秋季，才知道潜藏在我心中的眼泪。顶4收藏3【唯美句子】看着此情此景，我细细地聆听。像是听到了落叶的呢喃，秋风的柔软，在这极短的瞬间，他们一起诉说着最美的爱恋，演绎着永恒的痴缠。当落叶安详的躺在大地，露出幸福的模样，你看，它多像一个进入梦乡的孩子。突然发现，秋风并非是想象中的刽子手，原来它只是在叶子生命的最后一刻，让它体会到爱的缠绵，飞翔的滋味。顶1收藏1【唯美句子】很感谢那些耐心回答我的人，公交上那个姐姐，还有那位大叔，我不知道他们是不是本地人，但我们遇到的一个交警协管，一位头发花白的大姐，她是上海本地人，很和善，并不像有些人说的上海人很排外。事实上，什么都不是绝对的。顶2收藏0【唯美句子】我嗅到浓郁的香奈尔，却也被那种陌生呛了一鼻。也许，我却不知道，那时的感受了。那里没有那么美好，没有安全感，归属感。我想要的自由呢，不完全地体验到了。顶2收藏1【唯美句子】那些繁华的都市，车水马龙，灯红酒绿，流光溢彩，却充斥着一种悲哀，浮夸。我看到各种奢华，却也看到各种卑微，我看到友善亲和，也看到暴躁粗鲁，我看到金光熠【优美语句】踏过一片海，用博识的学问激起片片微澜；采过一丛花，正在聪慧的碰碰外送来缕缕清喷鼻；无过一个梦，决定从那里启程。顶0收藏0【优美语句】人生如一本书，应该多一些精彩的细节，少一些乏味的字眼；人生如一支歌，应该多一些昂扬的旋律，少一些忧伤的音符；人生如一幅画，应该多一些亮丽的色彩，少一些灰暗的色调。顶0收藏0【优美语句】母爱是一滴甘露，亲吻干涸的泥土，它用细雨的温情，用钻石的坚毅，期待着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点，而是一条流动的河，这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。顶0收藏0【优美语句】生活如海，宽容作舟，泛舟于海，方知海之宽阔；生活如山，宽容为径，循径登山，方知山之高大；生活如歌，宽容是曲，和曲而歌，方知歌之动听。顶0收藏0【优美语句】母爱就是一幅山水画，洗去铅华雕饰，留下清新自然；母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