淺析住宅空間中自然光環境的營造

黃子航HUANG Zihang　劉亞蘭LIU Yalan東北林業大學，哈爾濱150040（Northeast Forestry University ， 150040 Haerbin）

淺析住宅空間中自然光環境的營造

黃子航HUANG Zihang劉亞蘭LIU Yalan
東北林業大學，哈爾濱150040（Northeast Forestry University ， 150040 Haerbin）

生態住宅的提出使住宅中自然光室內環境越來越引起人們的重視。從對自然光在住宅空間的重要性著手，分析空間內部自然采光的設計手法、遮光的必要性和手段，以及自然光在住宅空間的作用，探討如何更充分全面地營造住宅內部自然光環境。

住宅空間；自然光；設計

自然光在所有可見光中是光線最柔和、顯色度最高的一種，它的先天優勢使其在住宅空間設計中被諸多設計師所親睞，在住宅設計中具有重要地位。住宅空間中充分利用自然采光，可達到節能降耗，為舒適自然的生活環境提供保障。如何合理的設置玻璃位置，選用生態玻璃，采取科學的遮光措施，是住宅空間自然采光的關鍵。

一、自然光在住宅光環境中的魅力

《創世記》是這樣記載的，“第一天，上帝說要有光，就有了光?！?人類之初就在太陽光環境下生活，融入自然光的住宅環境有益于人類身心健康的發展。《溫和建筑》①中也曾提到在自然光下生活可以增加幸福感。自然采光的優勢，一方面自然光主要指太陽光，太陽光直射可以殺滅細菌，通過在外線的照射可以破環細菌內部結構，令其無法繁殖或死亡。另一方面為避免室內空間照明能耗的過度支出合理地設計利用自然光源可以減少能源大大減少了能源的浪費，同時太陽光照射會產生一定的熱輻射在一定程度上減少了室內取暖能耗，是人們作為低價、可持續發展能源的最佳選擇［1］。最后自然光在還具有強烈的親和性及天然美，有機地應用自然采光可以形成自然的裝飾美感，增強其藝術感染力［2］122。

1. 玻璃是創造天然光環境的重要手段

現代住宅內部采光一般是采用透明玻璃、玻璃馬賽克、鋼化玻璃、夾層玻璃等，這些玻璃鑲嵌在在門、窗或墻上利用不同處理技法來塑造自然光環境。人們為了保證住宅內部明亮和室外相容，在室內可以向遠處眺望，于是在室內連續安裝玻璃。隨著時間的推移，為了更好呈現住宅中的自然光環境，在住宅建筑建造之初就采用玻璃幕墻的建造形式，玻璃幕墻安裝在鋁合金的玻璃框架上，以吸熱玻璃、隔熱玻璃、鍍膜以及透明玻璃等為主，自然光通過玻璃幕墻，使光照能充分地射入住宅空間內部，達到清透明亮的室內光環境效果，并且從外觀看上去使整個住宅建筑變得輕巧，具有很大的裝飾效果。

2. 窗對創造住宅自然光的重要性

窗是自然采光最為重要的媒介，在住宅空間設計中是集透光、通風、導熱、防噪音、阻擋灰塵蚊蟲、空間劃分等功能于一身。窗對重要性主要表現在：一方面，自然光透過窗射入住宅內部可以呈現出太陽光的強烈變化，使白天室內光環境自然變化，富有節奏感；另一方面，可以通過人為的控制自然采光，發揮光影的創造性，使住宅空間內部物體富有立體感，增添審美性，豐富生活情趣；還可以控制采光面積的大小，來創造有助于提高人們工作效率的室內光環境。

窗洞的分布在住宅建成時就已經基本定型，為保證住宅的安全以及空間合理性，窗洞的一般不允許隨意改動大小和位置。所以，住宅空間自然采光必須高度重視窗戶玻璃的選用，應充分了解玻璃材質的特性、透光系數、傳熱以及隔熱系數，保證可以最大采集自然光，盡可能減少住宅能耗，達到節能減排的效果

3.住宅空間中自然光采光設計手法

（1）頂部采光。頂部采光是室內獲取自然光源的主要方式，陽光自上而下的射進住宅內部充分照亮整個空間［2］123。它可以通過設計上的細節處理獲得柔和的自然光照，而將太陽輻射阻隔在外［3］。天窗是頂部采光的主要方式，天窗的設置有時與屋面頂部齊平，大面積的出現或者呈矩形，有時呈三角錐或穹頂突出。天窗采用單色厚片透明玻璃時自然光從窗戶入射，自上而下灑落在住宅空間地面上，營造空間內部充分的自然光照環境。若用半透玻璃取代透明玻璃，半透明玻璃會讓太陽光直射看起來沒有那么刺眼，空間內部會獲得均勻柔和漫射光照環境。

但是頂部天窗采光容易現照度不均勻、現溫度過高、眩暈等問題。在解決這一問題上，設計師一般采用化整為零的方法，將大天窗分散或分割為多個的小天窗（見圖1-圖3），這樣既能達到充分的自然光照又可以讓人在室內活動中避免眩光帶來的困擾。天窗的大小比例在避免室內熱能的損耗的同時應該根據其所處的地理位置的不同而設置，以達到更合理的數率，例如我國南方溫暖地區，開窗率為 5% 時節能率達到 15%左右，節能效果明顯［4］10。

圖1　自然光天窗建筑②　

圖2　臥室自然光天窗②　

圖3　頂部分割小天窗②

（2）側窗采光。側窗采光是住宅內部側墻的窗戶由外而內射入的光，是空間內部最常用的采光的方式，（見圖4），窗戶形狀矩形居多，但在同一空間以及窗臺高度相同的情況下，正方形窗戶比矩形窗戶采光量多，圓形最少。側窗還可以布置為連續窗、角窗或凸窗，側窗自然光斜向射入，方向性明確、空間內部易形成陰影，使室內外空間具有貫通性，從而獲得寬敞通透的室內光環境。但是側窗采光的照度不均勻，從外往里的衰減速度很快，為了保證房間內有足夠的照度進深光照均勻，就必須使住宅空間內部進深小于或等于窗戶上緣高度的2倍或房間謹慎出的連線與地面所成角度不小于26度，而窗洞得大小應滿足采光的標準要求。

圖4　側窗采光③

（3）室內反射。室內反射是指在走廊、穿堂的頂部安裝大面積玻璃，自然光從玻璃射入到室內，利用鏡面反射取得引伸、遞進、擴展光量的作用，打造連貫、開敞、明亮的光環境［4］12。例如，不同墻面上安裝鏡子，通過光的反射光線傳播，可給人產生空間擴大的錯覺，增加自然光的反射量使住宅內部看上去更寬闊明亮通透，亦可保持室內空間的完整性。

（4）光影效果。陰影是伴隨著光出現的（見圖5）。光影效果是住宅空間內確定空間功能的情況下，控制好自然光與影的關系，自然光透過玻璃或墻面，射在空間中物體后，通過自然光一天之內入射物體的受光面和背光面轉變，創造出物體的立體感的變化。這種光影的變化是住宅空間中光環境所必須具備的。

圖5　光影效果④

二、科學的遮光措施

路易斯·康曾說過：“在沒有人工控制的情況下，太陽光有時對人類來說是充滿暴力的?！惫怆m然是明亮的使者，但伴隨其所出現的眩光和太陽輻射會很大的降低住宅空間的舒適度，為了完善室內的自然光環境要采取適當的遮光措施，在現代住宅空間營造光環境中常用的遮光措施主要有：選擇適當的玻璃材料的選擇和布置適當的遮光設施等。

1. 玻璃材料選擇

窗是主要的自然采光手段，其材料多以玻璃為主，在北方地區通常以雙層中空玻璃為主要采光材料，因為它的透光率高，在北方冬天光不充足的情況下雙層中空玻璃起到很好的采光性能，南方夏天溫度高太陽光照強烈，比起北方在南方紫外線和紅外線的力度更強，夏熱地區一般采用可以折光磨砂、印花玻璃或單銀或雙銀Low－E玻璃，為減少室內眩光還會采用環氧樹脂玻璃鋼替代普通平板玻璃降低太陽輻射熱的同時減少眩光［5］118。

內置百葉中空玻璃是中空玻璃和百葉窗的結合，將可調節百葉窗密封在中空玻璃的內，手動調節百葉片方向。其優點表現在：能更好的隔熱遮光、達到均勻的室內采光，它的隔音性能是普通中空玻璃的1.4倍左右。

2. 遮光設施

眩光的出現會使人視覺不舒適引起厭惡的情緒，降低眼睛對物體可見度、嚴重的話甚至喪失明視度。住宅內部適當布置遮光設施必不可少，一般選擇結構簡單、便于安裝維護、性價比高的設施，有遮光百葉、遮陽簾和遮陽紗幕等。遮光百葉中金屬百葉的效果最佳，但價格也最貴、其次是玻璃鋼百葉片、厚帆布百葉片［5］118。

遮陽簾材質有竹、布、紗及環保再生材料，它操作靈活，對光的獲取比較隨意，布簾因其質地薄厚不同，它的遮光效果可根據客戶喜好而定制，如厚帆布可很大程度上遮擋陽光，紗簾有半透明的遮光效果，還可以根據需求做成上透下遮的面料，可以照亮房間深處還可以減少進窗的眩光。遮陽紗幕是由玻璃纖維制成，遮陽隔熱、過濾90%以上的日光，與此的同時室外景觀清晰可見，在冬天對熱能的獲取又不會減少。

三、自然光在住宅設計中的作用

1.引導作用

人在黑暗環境中都會下意識的被光明的地方吸引。基于這一點在住宅空間中光的引導作用設計師們應該加以重視，通過整體把握透過天窗、側窗射入的自然光在室內的直射、反射、漫射、折射所照成的不同光影的變化，使空間光環境產生一種秩序感美。

小筱邸住宅⑤是安藤忠雄⑥早期的作品，用混凝土網格和先進的施工工藝修建的兩層高住宅，最具代表的地方是起居室，白天陽光透過側窗照在混凝土墻壁上產生豐富的光影變化室內外融為一體，灑落在走廊上，光照由強變弱逐漸柔和達到了光的導向作用，從而明亮整個空間內部（見圖6）。夜晚，平滑細膩的墻面在光的漫反射作用下，仿佛被罩上一層光暈，弱化混凝土墻的冰冷僵硬的感覺，使人產生想撫摸它的沖動。

圖6　小筱邸住宅⑦

2.分割與聯系

光亮度的強弱讓人潛意識的劃分空間，同時對每個空間不同強度的陽光滲入，通過空間的循環相連，組成跳躍式的流動空間。安藤忠雄認為光使物體的實有，喜歡用一束不經意的光線刺破昏暗，一束獨立的光線停留在物體表面，拖下陰影。在設計住吉的長屋⑧中，外觀沒有設置窗戶看上去像是一個不透光的矩形盒子，但進去你就會發現光是在整個空間塑造的重要因素，庭院而十分明亮，光線從天空灑落在庭院中，落在墻與柱之間，陰影印在在墻和院子里，住宅街道凹入的墻板將太陽光反射在街道上，把住吉的長屋與街道相聯，實現了通過光線獲取與環境的聯系（見圖7）。長屋墻面都開有與相鄰住宅之間100mm縫隙的小地窗，這個地窗在通風換氣的同時，也起到了自然采光的作用。

圖7　住吉的長屋⑦

四、結語

光是一種設計語言，是設計師對藝術理念追求的一種表現，著名建筑師貝聿銘先生表達了光在設計中的重要作用：Light is the key。住宅室內自然光的表現是一個復雜且講究的設計，除了前述玻璃材料選擇、遮光設施的應用這些設計外，還要根據室內的裝飾布局，盡量減少墻面不必要的裝飾，空間的劃分對光的要求各不相同，臥室是休息的地方的光應盡量柔和、書房和客廳的自然光應盡可能明亮等，要盡可能針對空間職能的不同，合理規劃自然光環境。

注釋

① 《溫和建筑》集中反映了美國建筑師馬爾科姆·韋爾斯的建筑設計觀點，提倡設計對環境有利的建筑物.

② 圖片來源：http://abc.2008php.com/ tuku/2014/0826/936559.html.

③ 圖片來源：http://www.3lian.com/ show/2015/04/21745.html.

④ 圖片來源：http://game.sina.com.tw/weibo/ user/youthvision/3745701730844037.

⑤ 小筱邸住宅（Koshino House），安藤忠雄的代表作之一，位于日本兵庫縣蘆屋市.

⑥ 安藤忠雄（1941年9月13日－），日本大阪人，日本著名建筑師，最具影響力的世界建筑大師之一.

⑦ 圖片來源：安藤忠雄——世界著名建筑師系列2［M］.鄭州:河南科學技術出版社，2004:109，86.

⑧ 住吉的長屋，安藤忠雄最早期的作品之一，是一棟坐落于日本大阪府大阪市住吉區的兩層樓私人住宅建筑.

［1］付祥釗.夏熱冬冷地區建筑節能技術［M］.北京:中國建筑工業出版社，2002:71-72.

［2］彭慧，劉文良.生態視野下的住宅室內自然采光設計［J］.裝飾，2015（5）:122，123.

［3］費雙.建筑遮陽條件下的自然采光設計策略［J］.中外建筑，2011（11）:105.

［4］彭鵬，鄭潔，周玉禮，朱磊.頂部采光的節能分析［J］.照明工程學報，2007 （3）:10，12.

［5］余熙文.基于節能目的的室內自然光環境設計研究［J］.棗莊學院學報，2014（2）:118.

（責任編輯曾琎）

On Construction of the Natural Light Environment in Residential Space

Есоlоgiсаl rеsidеnсе hаs аrоusеd mоrе аnd mоrе реорlе’s аttеntiоn оn thе nаturаl light in thе rеsidеntiаl indооr еnvirоnmеnt. Ваsеd оn thе imроrtаnсе оf nаturаl light in rеsidеntiаl sрасе， this рареr аnаlуzеs thе dеsign mеthоds оf nаturаl lighting аnd thе nесеssitу аnd mеthоd оf light blосking in thе intеrnаl sрасе， аs wеll аs thе rоlе оf nаturаl light in rеsidеntiаl sрасе， аnd еxрrеssеs hоw tо fullу build nаturаl light еnvirоnmеnt in intеrnаl rеsidеntiаl аrеаs.

rеsidеntiаl sрасе；nаturаl light；dеsign

J022

Adoi：10.3963/j.issn.2095-0705.2015.06.020（0115-05）

2015-10-21

黃子航，東北林業大學材料與工程學院碩士生；劉亞蘭，東北林業大學材料與工程學院教授。