建筑设计中自然光设计的技术因素分析
摘要：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自然光的运用与建筑建造之间的关系，对自然光设计的技术因素进行了分析。
关键词：建筑设计；自然光；分析
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：
在建筑自然光设计中，经常面临有两个较严重的问题———自然光运用不够与室内产生眩光。由于自然光不能满足房间照度要求或由于产生有较强的眩光，并没有采取有效的控光措施而迫使使用者进行遮挡如拉上窗帘等，当下有很少公共建筑真正能够做到在白天完全依靠自然光。电灯的发展与应用使人类对自然光的需求大大降低，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。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 建筑体量与平面形式(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1.5 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 结语
建筑设计中的自然光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。因此，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。
参考文献：
