建筑設計中自然光設計手法的應用

許亞軍

（中城科澤工程設計有限責任公司，江蘇東臺 224200）

在現代建筑設計中，自然光的有效利用，能夠降低部分能源資源的消耗，因此，我們必須加強對自然光設計手法的應用分析，從而最大程度的提高建筑設計中自然光的利用效率，實現對自然光資源的有效利用。

1 自然光的特征

自然界中非人為因素產生的光線統稱為自然光。自然光隨著地球的運轉而不斷地發生改變，由于地球運轉具有一定的規律性可尋，跟隨地球運轉而變化的自然光也具有一定的規律可尋。同時，自然光在運轉的過程中，對事物的明暗照明效果也有著相應的規律性變化，是可以通過人為操作對其進行控制的。再者，自然光的折射角度和照射角度，在不同時段會呈現出不同的入射角度和折射角度，當光線入射角偏小時，自然光的光波會發生對應的變化，導致自然光光線色溫下降，反之，當光線入射角度偏大時，光線色溫會提升，這種角度變化帶來的光線色溫變化同樣有據可循。有研究表明，光線色溫和光譜成分會影響自然景物的色彩，因為不同的自然景物有著不同的光譜成分，其在光線色溫的照射下，會產生不同的視覺感受，進而導致自然景物顏色間出現差異。

2 建筑設計中自然光應用的關鍵意義

2.1 調節室內空間的明暗

光線充足明亮的建筑室內空間，會給人帶來精神和視覺上的雙重享受，讓人放松心身，帶來良好的居住感。設計人員在建筑設計中通過對自然光的應用，可以調節室內空間的明暗度，起到改變建筑內部居住環境的作用。在部分冬日日照充足的地區，足夠的日照時長還能起到調節室內溫度，降低供暖設備能源消耗的作用，實現節能環保的目的。此外，建筑設計中自然光的應用，還能夠有效減少居住者在白日里對照明燈具的使用率，降低不必要的電能損耗，減少相關費用的產生。

2.2 調節建筑物的視覺效果

自然光的有效應用能夠調節建筑的視覺效果，不過這種調節效果多適用于建筑的外觀結構構造，通過光線的明暗度變化來強化建筑外觀設計的立體感和個性化。在實際的建筑物外形設計上，設計人員會根據外觀構造需求，對建筑空間和物體的光照效果進行有效控制，通過改變自然光對建筑的光照形式、光照角度、光照位置、光照強度等，讓建筑的反射光線與折射光線呈現出多樣化的視覺效果，以此保障建筑在不同時刻的自然光照射下都能呈現出特定的視覺效果，從而加深人們對建筑的印象，提高建筑物的知名度。

2.3 推動能源的可持續發展

實際上，隨著我國科學技術的快速發展，現有的建筑節能設計已經能夠有效的改變建筑原有的大能耗行為。在建筑設計中對自然光進行有效控制，無異于錦上添花。自然光的引入能夠有效調節室內的明暗度，讓人們在天氣晴朗的白天，無需采用照明設備來對室內的光線明暗度進行調整，大大節省不必要的電力資源消耗。同時，自然光是一種很好的太陽能資源，充足的太陽光照能夠為室內帶來大量的熱度，提高室內的溫度，減少空調設備、制暖設備等的使用頻率，節約電力資源。對某些采用煤炭供暖的北方地區，加長太陽光照時常可以有效降低煤炭資源的損耗。因此，在建筑物設計中加強對自然光的利用，可以有效降低能源消耗，貫徹環保、低碳、節能的建筑理念，推動建筑行業的可持續發展。

3 建筑設計中自然光設計手法的實際應用

3.1 建筑總平面

建筑群體空間布局格式是建筑總平面設計的具體體現，而建筑的空間布局格式又會影響設計人員對自然光的控制。因此，為保障建筑中平面設計的科學合理性，設計人員要在協調建筑物結構與自然環境的基礎上，充分結合建筑所在地的地形條件和光照條件，依據自然光的光照情況來對建筑群體空間布局格式進行設計，保障每一棟建筑都能夠獲得最佳的光照環境。

為此，設計人員可以通過科學技術模擬自然光照條件，觀察自然光照條件下建筑模型對自然光照的反應情況，并得出對應的分析結果，而后根據得到的結果對建筑群體的間距、朝向、總平面設計等進行調整，確保建筑內部空間的光照充足。如果建筑物總平面設計中，存在個別體量過大的建筑物，除確保建筑物內部擁有理論可行的最大自然光照射范圍外，還應避開建筑陰影對其他建筑物自然光照的影響，合理控制建筑群體間的間距，確保建筑群體間距的合理，防止因間距不合理而導致的自然光照射不足。

3.2 建筑物內部結構

設計人員在對建筑內部結構進行設計時，應充分考慮建筑所在地的自然光照條件，結合自然光照條件來設計建筑采光方案，對建筑物內部結構進行設計。這樣可以最大程度的改善建筑結構內部的采光設計，確保其在竣工驗收時，不會因不符合相關采光要求，而需重新進行設計整改，減少不必要的資源浪費。如果建筑的內部平面布局較為復雜，且不能更改，可以通過在墻面上設計采光槽、建筑天花板下部開設高窗、以及在建筑地下室設置采光通風井等辦法來提高室內的自然光照射面積和區域，調節室內空間的光線明暗度，從而減少電氣照明設備在白天的使用頻率。

另外，設計人員還可以根據自然光的折射角度和入射角度，計算太陽光在不同時段的角度變化和光照方向變化，借助一定的設計將自然光引入到建筑物的內部空間中，確保室內光線的充足。這種引入自然光的采光設計法，可以最大程度上改善建筑內部設計功能復雜且室內空間大進深的室內結構的光照不足問題，有效提高室內空間的采光率。

因此，為有效提高建筑內部空間的光照合理性，設計人員應結合當地的光照規律，同時結合建筑的實際需求，選擇透光性較高的建筑材料，避免因建筑材料透光率不達標而導致的室內光線昏暗。同時，建筑的室內裝修設計以及家具的陳列擺設，都應與建筑的內部結構設計息息相關，以此引導自然光投射在設計好的投射位置上，更好的將自然光引入到室內。最后，門窗作為影響自然光照射的主要因素之一，在設計的過程中，應在自然光投射強度弱的地方增加開窗面積，同時模擬自然光的投射強度，在自然光投射度較好的地方，做好遮陽處理，減少室內炫光的產生。

3.3 建筑物外部結構

好的建筑設計不僅體現在建筑的總平面設計與內部結構設計上，還體現在建筑物的外部結構設計上，三者缺一不可。在建筑物設計中，建筑外部結構設計要與建筑物總平面設計和內部結構設計進行密切配合，借助科學合理的建筑內外部自然光設計手法，有效的對建筑內外部的光照條件進行控制。在實際的設計過程中，設計人員可以根據過往設計中累計下的設計經驗，通過有效的基礎設備，如采光井、天窗、落地窗等，使房屋建筑內部即使在光線薄弱的條件下，也能擁有充足的自然光使用率。同時，設計人員還應通過與自然光相關的物理知識，輔助一些光影技術來對自然光的照射角度和照射方向進行有效處理，以此優化建筑外部的視覺效果和光照效果，在一定程度上保護好居民的視力。

4 結束語

綜上所述，建筑設計中自然光設計手法的應用，能夠有效改善建筑物外部的視覺效果、室內光線明暗以及調節室內溫度，減少不必要的照明設備與取暖設備的使用效率，提升居住環境舒適度的同時，實現節能減排的目的，增強建筑設計的環保節能效果。