室内空间中的自然光环境探析

陈岩，晏伟，岳美含，胡沈健

（大连理工大学 建筑与艺术学院，辽宁 大连 116024）

一、感知空间中的自然光

近年来，室内空间设计的关注点一直在不断变化，逐渐从“独立”创造转向了“联系”共生。相对封闭的空间已经无法满足当代人对室内环境的要求，为了赋予室内空间新的内涵，引入自然光成为设计师的常用解决手段。

阳光作为连通室内外空间的绝佳媒介，是重要的自然设计要素之一。它自身的阴晴变化，会使人感知时间与季节的不同。相对于室内空间中的人造光源，自然光本身就是一种极具创造力的设计元素。勒·柯布西耶曾说：“建筑是各种体量在光线中熟练的、正确的、华丽的组合。”对于室内空间而言，这句话同样适用。光影是表达体积的必要条件，与人造光源不同，自然光线更容易表现出空间的力量感，这也是它自身的价值所在。

从历史上具有代表性的教堂及纪念性建筑可知，国外的建筑师很早便开始探讨自然光的运用，同时还巧妙地利用光线赋予了空间救赎、重生等意味（图1）。而国内对于自然光环境的思考，则主要集中在近几年。由于起步较晚，研究尚不够成熟，设计师对于自然光环境的思考更多地集中在照明方面，往往忽视了自然光对空间内涵的营造。因此，通过改变自然光的运用途径，增强光与人的互动关系，在有限的空间中完成更多的光线感知体验，便成为了自然光环境的设计重点。

二、探究室内空间中自然光的价值

（一）实用价值

自然光在室内空间中的实用价值，首先表现在信息传达上。有了光，才有了阴影，而光与影的共存，又在保证能见度的同时，明确了万物的形体边界，塑造出空间的体量与形象（图2）。由于空间中光照射入量的不同，光线对于物体的刻画也有着不同的表现。局部强光对于细节的描述更为清晰，并在空间中起着导向作用；而弱光则更适合打造宁静专注的氛围；均匀的强光可能给人眼带来负担，但同时也让人清醒；均匀的弱光则使得空间更加柔和。所以自然光所传递的不仅仅是光明，它还具备着划分区域、支配情感、引导路线的作用。

自然光的另一个实用价值则体现在健康与可持续发展方面。自然光无色无味，不消耗能源，对于它的合理设计，无疑也是对可持续发展战略的积极响应。在健康层面，自然光对热量的发散及防潮杀菌方面具有优势，并且更为绿色环保。同时，自然光的摄取能够平衡人体内分泌，补充人体所需的维生素D，强健骨骼、调节生命节律，防止疾病及抑郁的产生。这对于如今长期处于室内环境的人来说十分必要。因此无论是功能相对单一的住宅、学习和办公空间，还是复合型的公共空间都应尽量引入自然光，优化光环境。

> 图1 罗马万神庙

> 图2 光之教堂

> 图3 小筱住宅

> 图4 安东尼奥·格雷夫兹住宅

（二）审美价值

自然光包含光与影两个构成要素，二者共同塑造出空间中的自然美感。安藤忠雄的小筱住宅便是通过三种塑造手法，体现出光线的不同旋律：工作室及一层客厅采用大面积落地窗，将大片阳光进引入室内，展现明亮而又清透的美；走廊运用条形窗，不仅保证了采光，而且在建筑表皮上，映射出不同时节的光影，是变幻有趣的美；工作室、客厅及走廊位置的顶部运用天窗采光，光线从缝隙、豁口中钻入，是生动而又难以琢磨的美。混凝土的建筑墙面因为有了光的介入，不再那么冰冷；摒弃了装饰的空间也因为有了光影的介入，变得丰富而灵动。（图3）

相较于安藤忠雄对自然光的直白表述，伊东丰雄则选用微妙含蓄的手法。他所设计的T住宅大面积使用多层半透光材料，通过对光的选择与控制，营造出一种安全的曼妙空间。此时，戴着面纱的自然光又表现出另一种朦胧的美感。自然光环境的审美价值来自于光影的层次和节奏。它既可以被控制，又丰富多彩，它不仅仅是光线的载体，还像墙体、家具等实物一样，起着装饰空间的作用。

（三）情感价值

人的情感会随着时间和空间的变化表达出不同的情绪。场景中情感塑造的过程，也是各要素共同作用的过程，自然光在这一历程中发挥着重要的作用。舒适的感受，紧张的情绪，静谧的氛围，都是人从光的大小、远近、强弱、冷暖变化中得到的心理反馈。早期人们用火把照明、取暖；随后衍生出篝火，装点节日的喜庆；再发展至将火光搬至室内空间，大到使用壁炉取暖及渲染气氛，小到用餐桌上的蜡烛营造温馨氛围，都离不开光。光的设计更像是一场不断变化的体验，体验值的高低，在于设计者能否使人在光环境下有所联想，能否妥帖地照顾到人心所需的边角。自然光的设计给每个场景赋予了不同的表情，正是因为这些情绪，空间才在光与人的互动中显现出意义。

三、理性优化室内环境中的自然光

（一）引光入室

室内自然光线的来源有两种：一是天空直射光，二是漫反射光，而漫反射光中又包含外部反射光与内部反射光。光线的强弱会受到众多因素的影响，外部的影响因素包括空间所处的纬度、太阳的移动方位、建筑周边的自然及人工环境、建筑本体的体量等。而内部的影响因素则包括空间的高度、进深、窗洞的大小、位置等因素，同时也受到各元素的促光及抑光作用的限制。因此引入自然光，创造宜于光线发散的环境，就成为改善室内空间光照条件的必要手段。

在住宅空间的设计中，材质的选取对于光线的作用十分明显：镜面、玻璃、水体等各种透光与反光材质，对于光线的投射和反射都有促进作用。在建筑大师路易斯·巴拉干主持设计的安东尼奥·格雷夫兹住宅中，可以清晰地看到他对于大面积玻璃及水体的利用，以此丰富空间的光源层次（图4）。在色彩的选用上，占室内空间面积较大的顶棚、墙面、地面与家具，一般不宜使用深色，因为这类吸光的色彩会影响到室内环境的整体明暗。房屋构造同样可以影响到室内的采光，阿尔瓦·阿尔托在帕米欧疗养院的设计中曾做过此类尝试。他在复式公寓中把梁做成斜角，用上返梁代替下返梁增加局部顶棚高度，将更多的阳光引入室内，取得了明显的成效。（图5、图6）

（二）优化光线

室内自然光环境的设计不应仅局限于单纯的捕捉光源，而是要对它进行有效的组织与引导，同时为了保护用户的视力健康，应着重注意光源与室内物体之间的关系，避免眩光的产生。室内空间的平面布局是设计光环境的基础。每个房间的朝向、大小及进深，都对光照射入量有着巨大的影响。在室内设计过程中，应把控每个房间的功能及情感属性，设置符合空间特性的光照。

在室内设计过程中还要尽量考虑材料的光学特性，通过改变透光材料的形与色，创造新的光照表达形式与内容。如在窗户的设置上，应利用窗户的朝向、形式、材料等特征，通过角窗、天窗、条形窗、全景窗等不同的窗式组合调节光线。其次，运用半透明材料及织物、百叶等增加室内空间的漫反射，柔和光线，避免眩光（图7）。在光线过于强烈的时候，适当使用遮阳设备。同时注意墙与窗的关系，在面积的分配上，协调象征私密性的墙面与象征开放性的窗洞之间的比例，避免一味追求采光而忽视了对使用者的隐私保护。

四、营造空间中的自然光——以地铁站室内环境为例

随着城市化进程的不断加快，环境设计的空间对象也同样在拓展，地铁站便是其一。地铁以其快速、高效、准时、节约土地的运输模式，极大地缓解了地面交通堵塞的状况，是城市中极为重要的交通工具。同时，地铁站作为公共交通空间，长时间集聚大量的人流，其室内空间设计必然要遵循人性化、生态化的原则。地铁站引入自然光，不仅能够在满足照度、节约能耗上体现优势，同时对行人方向感的确定，视觉及心理感受的满足等方面也发挥着重要作用。

> 图5 帕米欧疗养院剖面图

> 图6 帕米欧疗养院

> 图7 室内空间中百叶窗的运用

> 图8 西班牙Bilbao地铁站出入口

> 图9 纽约富尔顿换乘中心

在地铁站的室内设计中，自然光的引入手段主要是通过出入口及透光中庭等建筑开口来实现的。通过合理选择建筑形式及材料，控制自然光的投射量，是地铁站创造宜光环境的基本手段。莫斯科Slavyansky Bulvar地铁站与西班牙Bilbao地铁站的出入口（图8）都是利用曲面钢架和玻璃，最大限度引入自然光的优秀案例。而位于布达佩斯多瑙河两侧的地铁站则通过将入口段地面全部打开的方式，让天光直接从复杂的混凝土支撑梁中析出，别有一番神秘之感。纽约富尔顿换乘中心设置了直径达16米的穹顶天幕，把自然光引入到地铁内部，同时搭配使用反光材料将车站大厅打造得富丽堂皇（图9）。位于北京地铁14号线的张郭庄站，更是在设置太阳能电池板的前提下，让地铁站屋顶采光率达到50%，对于地铁站内部空间节的能减排具有示范意义。

在无法直接利用建筑开口引入自然光的地铁站空间，主动式技术可以为自然采光利用提供更多的可能。根据季节与太阳位置的不同，收集和输送阳光可以采用许多种高效的技术工具，如镜面反射法、导光管导光法、光纤导光法、棱镜传光法、光伏效应间接采光法等等。虽然这些相关技术在与土建结合方式以及施工工艺上还有待完善，但它们仍是极具发展潜能的采光工具。

主被动相结合的采光模式，也是营造地铁站内自然光环境的有效手段。在此种模式下，丰富多元的自然光经过合理的规划与布置，对增强地面上下的联系、强化乘客对空间的认知、塑造绿色生态的地铁站内环境都大有裨益。

五、结语

在当代的室内环境设计中，自然光不论在空间功能层面还是在氛围营造层面，都扮演着极为关键的角色。科技的进步使当今的自然光环境设计有了更大的发展空间。设计师可以充分发掘自然光的潜力，利用散射、反射、着色、扩散等方式丰富室内空间的内涵，刻画其肌理，塑造其质感。诚然，自然光并不一定能够满足所有的室内光照需求，人造光源在照明及氛围营造方面同样起着至关重要的作用；但是，未来光环境发展的趋势必然是自然光源及人造光源联姻下的更为优质的光照服务。而我们设计师对于自然光环境的立场，也应由从前的不够重视尽快改变为鼓励和赞颂。唯有如此，自然光才会以更加有效、便捷的方式，在室内环境设计中释放出更大的能量。■