淺析自然采光設計在大型建筑中的應用

徐 沛

（寧夏建筑設計研究院有限公司，寧夏 銀川 750001）

1 概述

建筑采光以及開始變成目前建筑設計的重點內容，隨著技術的變革以及發展，自然光的利用反而成為了建筑照明設計的重點，充分的利用自然光不僅能夠減少照明所需的能耗，同時還能夠有效改善建筑內部的環境以及空間生態，這是對節約型社會建設的相應。這種綠色節約型建筑勢必會成為將來建筑也發展的主要方向。

當今城市的發展速度已經不僅僅是快速可以形容的了，而建筑領域中各種類型的建筑拔地而起，并且外觀上呈現出多元化的特點。但是與此同時，建筑的能耗問題也成為了現代城市發展的主要弊病，尤其是公共建筑，雖然總面積僅為正式建設面積的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域，如何能夠有效降低公共建筑能耗成為了當下的熱點話題。

2 自然采光技術應用現狀

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境專業的角度出發，對視覺環境進行了測試與定量分析，甚至還進行了模擬、數學建模的研究。Ying Hua Anne oswald and Xiao di Yang等人建立了一個名為post-occupancy視覺環境的實驗室，主要研究如何創造一種視覺環境以滿足室內人員的視覺舒適度和滿意度。通過對使用者的調查、訪談，以及對建筑長時間的照度測量，整合了大量對采光設計有幫助的數據。并模擬研究了在建設大學校園時應注意的采光問題。

浙江大學的徐蕾等人的《基于能耗控制的采光中庭空間形態構成影響因子研究》指出在夏熱冬冷地區，采光中庭是建筑設計中一種常用的空間形式，并且具有良好的采光、通風效果，起到了豐富建筑空間的作用。廣東工業大學的謝浩等人的《公共建筑天窗的設計策略》研究了天窗的基本形式及其采光特點，并從采光要求、藝術處理、支承結構和節能分析四個方面詳細探討了有關公共建筑天窗的設計問題。

3 自然采光設計

3.1 常用的采光設計方法

（1）設計位置以及朝向設計

由于我國處在北半球以此建筑的難免受到的自然光照時間較久，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。所以在設計建筑的采光時需要根據建筑的位置以及太陽的角度和朝向等因素，繼而根據各個因素之間的關系予以設計，使得建筑依靠自身的結構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計有中庭，這種結構能夠有效的對自然光進行利用，但是在對建筑中設置中體需要對其空間的形式以及高寬比例和透明度等進行綜合考慮，只有各種條件協調、科學、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遠小于其高度，那么其自然光的利用其實非常小。這是由于利用中體進行采光的主要依賴于建筑內部的漫反射和內部結構反射等，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構，由于開在屋頂因此被稱作為天窗，打破了屋頂的封閉式平面結構，如此一來光線便可以直接穿過屋頂進到建筑內部。雙層天窗的結構應用能有效對自然光進行利用，尤其是大型建筑的設計天窗能夠更好的提高建筑內部的照明狀況，但是該種方式不適用于住宅型建筑。

3.2 設計流程

在傳統的采光評價中，其優劣大多僅僅通過經驗進行判斷，并且粗放的設計只有在使用中才能真正的了解到作用。這種設計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行確定。不但要對內部空間予以考慮，同時建筑的外部形態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、過弱都是不可取的設計，若是出現過強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行解決。

4 發展

4.1 突破時間限制

自然光源想要在晚上使用則需要采用蓄能等方式，即太陽能的轉換，將其轉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，但是由于能源轉化的技術成本較高，所以該種形式的照明方法旨在某些特定的環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行反射鏡的設計以及定日鏡的設計，通過多重反射將陽光引入需要進行照明的地方。有些建筑空間中無法進行設置窗戶進行彩光，例如地下室以及建筑的特殊空間，都無法通過開設窗戶的方式進行彩光，這種方式都較為適用。但是這種方式需喲啊跟蹤裝置精準度高，并且在傳送過程中光的損失量少，保證具有有效的擴散光纖裝置。并且由于這種方式只對直射光，且為很強的直射光采用作用，所以人工照明的輔助是必不可少的，當自然光不足時，便通過人工照明予以補充，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計—記雁南歸影視文化中心方案設計[J].南華大學學報（自然科學版），2005（S1）.

[2]許東亮.照明設計業務的嘗試[D].綠色建筑與建筑物理—第九屆全國建筑物理學術會議論文集（一），2004.

[3]常志剛.基于光視空間概念的光與空間一體化設計研究[D].清華大學，2005.