浅析自然采光设计在大型建筑中的应用

徐 沛

（宁夏建筑设计研究院有限公司，宁夏 银川 750001）

1 概述

建筑采光以及开始变成目前建筑设计的重点内容，随着技术的变革以及发展，自然光的利用反而成为了建筑照明设计的重点，充分的利用自然光不仅能够减少照明所需的能耗，同时还能够有效改善建筑内部的环境以及空间生态，这是对节约型社会建设的相应。这种绿色节约型建筑势必会成为将来建筑也发展的主要方向。

当今城市的发展速度已经不仅仅是快速可以形容的了，而建筑领域中各种类型的建筑拔地而起，并且外观上呈现出多元化的特点。但是与此同时，建筑的能耗问题也成为了现代城市发展的主要弊病，尤其是公共建筑，虽然总面积仅为正式建设面积的4%，但是能耗却能够占到总消耗量的22%。每年大型公共建筑耗电量同住宅耗电量相比较能够高出4-14倍，作为建筑能耗的集中领域，如何能够有效降低公共建筑能耗成为了当下的热点话题。

2 自然采光技术应用现状

国外对自然采光的研究涉及的面也比较广，起步也较早。有部分研究者从建筑环境专业的角度出发，对视觉环境进行了测试与定量分析，甚至还进行了模拟、数学建模的研究。Ying Hua Anne oswald and Xiao di Yang等人建立了一个名为post-occupancy视觉环境的实验室，主要研究如何创造一种视觉环境以满足室内人员的视觉舒适度和满意度。通过对使用者的调查、访谈，以及对建筑长时间的照度测量，整合了大量对采光设计有帮助的数据。并模拟研究了在建设大学校园时应注意的采光问题。

浙江大学的徐蕾等人的《基于能耗控制的采光中庭空间形态构成影响因子研究》指出在夏热冬冷地区，采光中庭是建筑设计中一种常用的空间形式，并且具有良好的采光、通风效果，起到了丰富建筑空间的作用。广东工业大学的谢浩等人的《公共建筑天窗的设计策略》研究了天窗的基本形式及其采光特点，并从采光要求、艺术处理、支承结构和节能分析四个方面详细探讨了有关公共建筑天窗的设计问题。

3 自然采光设计

3.1 常用的采光设计方法

（1）设计位置以及朝向设计

由于我国处在北半球以此建筑的难免受到的自然光照时间较久，即建筑南边可以接受更多的光照量。而背面的光照则主要来自空中漫反射的光线。所以在设计建筑的采光时需要根据建筑的位置以及太阳的角度和朝向等因素，继而根据各个因素之间的关系予以设计，使得建筑依靠自身的结构能够最大程度的接受光能。

（2）中庭法

很多公共建筑中都会设计有中庭，这种结构能够有效的对自然光进行利用，但是在对建筑中设置中体需要对其空间的形式以及高宽比例和透明度等进行综合考虑，只有各种条件协调、科学、合理，建筑才能够利用中庭有效提升对自然光的利用率。如果建筑中庭的宽度远远小于其高度，那么其自然光的利用其实非常小。这是由于利用中体进行采光的主要依赖于建筑内部的漫反射和内部结构反射等，而高度过高的中庭由于直射的阳光较少，而过高的高度会影响漫反射，因此自然光的接收效率便会随之降低。

（3）采光天窗法

天窗在建筑中是一种常用的采光结构，由于开在屋顶因此被称作为天窗，打破了屋顶的封闭式平面结构，如此一来光线便可以直接穿过屋顶进到建筑内部。双层天窗的结构应用能有效对自然光进行利用，尤其是大型建筑的设计天窗能够更好的提高建筑内部的照明状况，但是该种方式不适用于住宅型建筑。

3.2 设计流程

在传统的采光评价中，其优劣大多仅仅通过经验进行判断，并且粗放的设计只有在使用中才能真正的了解到作用。这种设计往往会造成两种情况，要么采光效果差，要么采光形式过于单一。事实上，自然采光的效果会受到很多因素的影响，需要考虑到建筑的场地、平面以及空间状况，甚至采光的方位都要进行确定。不但要对内部空间予以考虑，同时建筑的外部形态要是重要的参考因素。另外，采光需要人员感觉舒适，不但要考虑光的问题，还要考虑热的问题。光想郭强、过弱都是不可取的设计，若是出现过强或者过热的采光情况，则需要添加遮阳或者采用适合的玻璃材料进行解决。

4 发展

4.1 突破时间限制

自然光源想要在晚上使用则需要采用蓄能等方式，即太阳能的转换，将其转换成为可以储蓄的电能，留至晚上使用，通过这种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来自太阳能，但是由于能源转化的技术成本较高，所以该种形式的照明方法旨在某些特定的环境以及条件下才会适用。

4.2 突破空间限制

通过阳光跟踪原理进行反射镜的设计以及定日镜的设计，通过多重反射将阳光引入需要进行照明的地方。有些建筑空间中无法进行设置窗户进行彩光，例如地下室以及建筑的特殊空间，都无法通过开设窗户的方式进行彩光，这种方式都较为适用。但是这种方式需哟啊跟踪装置精准度高，并且在传送过程中光的损失量少，保证具有有效的扩散光纤装置。并且由于这种方式只对直射光，且为很强的直射光采用作用，所以人工照明的辅助是必不可少的，当自然光不足时，便通过人工照明予以补充，所以人们对这种形式的照明方式的看法感觉和人工照明差不多，无法满足人与自然的交流沟通。

[1]陈蕾，唐飚.公共建筑功能空间的设计—记雁南归影视文化中心方案设计[J].南华大学学报（自然科学版），2005（S1）.

[2]许东亮.照明设计业务的尝试[D].绿色建筑与建筑物理—第九届全国建筑物理学术会议论文集（一），2004.

[3]常志刚.基于光视空间概念的光与空间一体化设计研究[D].清华大学，2005.