小議高層建筑光環境設計應用

【摘要】光學環境在高層建筑實踐中的作用和地位是人所共知的，它是建筑環境的重要組成部分。舒適的高層建筑，首先必須有充足的陽光。社會的文明和進步，對高層建筑中的采光設計和施工，提出了愈來愈高的要求。因此，建筑學家們，必須充分重視建筑中的采光設計應用，以便為人們創造一個理想的光學環境。建筑中的光學環境主要包括自然光學環境和人工照明環境。本文主要分析自然光環境以及人工光環境的設計應用，并展望未來高層建筑光環境的設計。

【關鍵字】高層建筑；光環境；光環境設計

隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，人民對建筑，特別是高層建筑的要求也越來越高，成功的高層建筑環境設計，必須使用戶一年四季都能得到滿意的采光。因此，高層建筑光環境設計對建設合適的建筑光環境是十分重要的工作。

1、自然光環境設計應用

室內的自然光源來源于太陽和天空，這是天然形成的光學環境；這種自然光即有助于環境的美化，也是生活中所必需的。自然光，可單獨作為室內光源，也可與人造光配合使用。當自然采光不能滿足人們工作的需要時，就必須考慮以人工照明來補充自然光。決定什么時間使用人工照明，不僅取決于室外自然光的照度水平，還取決于是否有足夠限度的自然光透入室內。

1.1自然光環境設計內容

天然光環境設計是以建筑方案設計為基礎互相結合進行的。天然光環境設計內容可考慮以下項目：（1）根據房間的使用功能和使用人的情況，明確視覺工作的類別、工作環境的要求及室外環境的影響。（2）根據光氣候、采光標準確定采光窗的位置、形式、大小、構造、材料，從而保證室內的空間、表面、色彩效果。（3）進行采光計算，并進行必要的修正。（4）采用避免眩光、遮光、控光、增加輔助照明、隔熱等措施。（5）運用光的處理技法，創造天然光的環境藝術。（6）進行經濟分析比較，確定合理的設計方案。

1.2自然光環境設計原則

自然光環境設計不同于采光設計，它有更高層次的要求，也就是說，不僅要滿足功能需要，而且還需要創造天然光的環境藝術。以下為自然光設計的基本原則：（1）自然光本身要發揮自然的功能，體現高層建筑室內的存在感，滿足室內居住人員在行為、生理以及心理方面的需要。（2）在光和影的變化和對比中，運用光的質感、方向性以及光輝，表現出立體感、表面效果和水影效果。（3）運用室內空間比例、尺度等建筑特征，取得光的最佳分布。

1.3自然光的控制和調節

（1）房間大小 由于單側垂直窗采光的房間，其室內水平面上的照度隨離開窗墻距離的增加而減少，特別是當有其他建筑物時，這種效果就更加明顯。居住建筑層高取2.5～3m時，從照度的觀點看，房間的進深限制在4～6m比較理想，這取決于房間的寬度和遮擋物的性質；對于近深大的房間，只有采用雙側窗、頂棚或輔助人工照明裝置，才可獲得較好的照明效果。

（2）遮擋 當用垂直窗側面采光時，任何遮擋物都會減少室內水平面上的照度。在現代的城市中，林立的高樓群，濃密的綠化林，交疊的立交橋，架高的行車道，都是引起這種遮擋的重要因素。建筑采光的計算過程中，必須把這些減少光透射的因數加以認真考慮。同時還必須注意，從參考點可看到的天空部分，還會因陽臺、雨篷以及窗前面固定的遮陽設備而減少。由參考點看到的這些遮擋物的邊緣，決定了窗的高度角和方位角，如圖7—27所示。

當遮擋物的張角大于25。～30。時，日光的穿透明顯減少。增加窗的高度和寬度可以在一定程度上解決這些問題。采用頂部采光的房間，遮擋物的影響一般很少，甚至不存在；但是采取這種形式采光的房間畢竟較少，而且底層無法采取。

（3）采光的均勻度 照度的均勻度用室內參考水平面上測得的最低照度與平均照度之比來表示。 室內的自然光環境可以通過以下的設計手段來改善： 一、在兩側或多側設窗； 二、在窗的前后設置水平和垂直的、固定和移動的擋板；三、選擇不同窗的型式（包括在外墻上窗的分布）；四、采用棱鏡玻璃；五、選用高反射比的房間內表面和室內家具。

（4）采光的眩光限制 如果相鄰表面的亮度差過大，人們會感覺到眩光。這意味著相對和絕對亮度過大會損害眼睛的視覺功能。各種眩光，包括來自太陽的直射眩光和從拋光表面來的反射眩光都必須避免。表面強烈的亮度對比所引起的室內眩光也應避免。各類由于設計不當或其他人為因素所形成的眩光，實際上就形成了一類光污染，當然它是人類所不能接受的，也是應當努力避免的。

2、人工光環境設計應用

由于自然光的約束條件、不穩定因素太多，且不易控制，因此，高層建筑對于自然光的依賴是非常大的。如何設計應用人工光環境是必須認真考慮的問題。

2.1人工光環境設計的標準

人工光與自然采光不同，在人工光中，將有更多的因素影響著視覺效果，它也是產生光污染的最大源頭；這是因為電裝置及其布置是多種多樣的，并且受到技術上和經濟上種種條件的制約。人工光環境設計的標準包括正式規定的工作制度、眩光污染的限制及照度的均勻性等。這些都可以認為是人工光功能方面的，它們與人工光的美觀效果是對立的。在具體的人工光環境設計中，常須在兩種對立的要求之間取得平衡，雖然其中某些要求有時甚至是互相

2.1人工光環境設計主要內容

（1）選擇照明方式。根據室內工作場所與視覺工作需要選擇合適的照明方式。

（2）確定照明標準。由室內視覺工作識別最小尺寸、識別對象與背景亮度對比等特征，并考慮房間照明方式，依據國家或行業制定的照明標準，從照明數量和質量兩方面來確定室內照明標準。

（3）計算照度、確定光源和安裝功率。設計時應綜合考慮室內光環境的舒適與能耗問題，考慮光環境評價參數與照明節能指標綜合確定。

（4）選擇或設計燈光的控制方案。

（5）確定供電電壓、電源。

（6）選擇配電網絡形式

（7）選擇導線型號、截面和敷設方式。

（8）選擇和布置配電箱、開關、熔斷器和其他電器設備。

（9）繪制照明布置平面圖，匯總安裝容量、開列設備材料清單，編制預算和進行經濟分析。

2.2人工光源和燈具的選擇

（1）在選擇光源類型之前，首先要確定場所的具體情況，根據對光源光譜特性、發光效率、使用條件和造價上的要求，進行選擇。

（2）燈具的選擇根據照明場所的空間尺度和照度要求確定燈具形式、布置方案。在滿足人工光環境質量的條件下，應該盡可能采用效率高且空曠性能合理的燈具。在公共建筑中，還應考慮到它的藝術效果。懸掛高度對照度影響較大。

（3）燈具的布置 這里是指一般照明的燈具布置。它要求照亮整個工作場地，故希望工作面上照度均勻，一般可通過確定燈具的高度和間距的適當比例獲得，即通常所說的距高比。它隨燈具配光不同而異。

3、結語

高層建筑光環境與人們的生活、工作息息相關，是在高層建筑設計施工時必須要注意的問題。隨著節能減排理念在我國的深入貫徹，各行各業都應嚴格遵守，高層建筑光環境設計未來可以在以幾個方面實踐貫徹：首先，在設計時，最大程度的采用自然光其次，節能不等于降低標準，在進行人工光環境設計時要多多采用高效節能光源。最后，綠色技能作為一種新型的節能方式，要進行大力的推廣宣傳，早節能減排的同時也能創造優良的生存環境。

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