浅谈自然采光在现代建筑中的优化设计策略

李梦怡

（西安建筑科技大学华清学院 710000）

1 自然采光的相关概述

1.1 自然光的概念

自然光是自然界重要的能源，不仅安全高效，并且取之不尽用之不竭。阳光通过大气层到达地面，经过反射为人们照明。通常情况下，自然采光是指将自然光引入到建筑物内部，根据一定的设计方式，实现建筑物内部的照明效果。与传统的人工采光相比，自然采光有着重要的应用优势，不仅能够保证建筑物的内部照明需求，同时能够进行保暖和通气，提高建筑物室内的活动质量。

1.2 自然采光的发展

我国很久以前就有设计师利用自然采光进行相关建筑物的设计。例如，四合院就充分体现了自然采光的设计理念。国外很多古建筑也将自然采光进行了不用程度的应用。根据建筑物采光的技术应用程度，可以大致将自然采光的发展分为四个阶段。第一阶段，传统的建筑采光。通过门、窗等基本设施，保证有足够的光源能够射入到建筑物内达，到相应的照明效果。第二阶段，采用天窗等设计元素，增大阳光的照射量，并且能够有效地控制光源的照射程度，保证建筑物内部的热量。第三阶段，很多现代建筑物会采用一些光导照明技术来辅助采光效果，一些新技术、新材料能够有效改善自然光的照射均匀程度，提高自然光的利用效率。第四阶段，可持续的自然采光设计。对建筑物的整体系统进行全面分析，优化其中的维护结构、光照结构以及热量转换结构，保证自然光的可持续利用。

1.3 自然采光的特点

自然采光通常是一个采集、过滤、存储的动态过程。与人工照明相比，自然采光有着显著的应用特点。首先，自然采光设计方案与建筑物的整体充分融合，通过建筑物的细节元素来保证自然采光的应效果。同时，很多现代建筑物会使用大量的先进技术和新材料，对光源进行充分的利用。并且，最近几年很多设计师开始对自然采光进行智能化设计，提高建筑物对外界环境的变化适应性。利用智能技术来跟踪控制光感技术，增强自然采光装置的智能程度，满足当前人们的生活需求。

2 国内外自然采光应用现状

2.1 应用成果

目前国外建筑设计师对于自然采光的研究主要围绕不稳定性和热辐射两个方面。通常情况下，设计师要对自然光进行检测和调控，保证内部光源的稳定性。同时要结合相应的技术、材料推动自然采光产品的创新和研发。由于自然光源与人工光源相比，光照程度不稳定，并且会带来一定程度的热辐射，因此为了满足人们更高品质的生活需求，设计师需要对建筑物的自然采光系统进行优化设计。首先，要保证采光装置能够对周围环境进行适时准确的光热检测。通过引入调光玻璃、感光膜等材料，提高自然采光装置的检测效果。同时，设计人员要积极推动自然采光装置的创新发展，要充分发挥计算机技术的应用优势，对自然采光装置进行智能化设计。例如，德国国会大厦应用了光导纤维制成相应的自然采光装置，有效的提高了建筑物自然采光的供热效果。

与国外相比，我国对建筑物的自然采光研究还处于初级阶段。最近的十几年里，气象部门对全国各地的气候进行了数据整理，为建筑物的自然采光设计提供了相应的参考依据。并且，随着绿色低碳理念受到越来越多人的关注和重视，国内逐渐出现以自然采光为核心的办公楼和商业大厦，标志着未来我国建筑物的设计发展趋势。

2.2 存在的问题

从目前国内外建筑物的自然采光应用现状来看，尽管自然采光的设计理念得到了进一步发展，出现了很多经典的自然采光设计案例。但是随着人类社会的不断进步，自然采光需要发挥更加重要的应用作用。然而很多国内外相关工作人员往往注重自然采光技术，侧重于利用计算机建模软件对建筑物的自然采光进行分析和调整，很少有相关工作人员对建筑物自然采光的节能效果进行研究，导致建筑物的绿色低碳设计效果仍旧有待提高。

3 自然采光在现代建筑物中的优化策略

由于自然采光充分迎合了当前低碳环保的行业发展趋势，因此为了提高自然采光在现代建筑物中的应用效果，需要从建筑设计的角度进行优化创新，满足建筑物的照明和节能需求。

3.1 在建筑物侧向进行优化设计

通常情况下，为了保障有足够的光源能够照射到建筑物内部，需要在建筑物侧部进行开窗。窗户作为建筑物的重要组成形式，能够有效调节建筑物内部光源，并且能够发挥过滤作用，是室内与外界进行交换的重量媒介。因此，现代建筑物要发挥侧向采光的优势作用，要结合建筑物的形体特点，在侧向进行采光载体的设计。首先，要进行平面形式的优化。设计师应当利用计算机软件对建筑物内部的接受光源进行模拟分析，对内部组织结构进行调整，从而保证各个房间能够接受到足够的自然光源，满足内部的采光环境建设需要。要避免周围建筑物的遮挡，需要调整建筑物的形态来获取最大的自然采光量。例如，意大利的扭曲金融大厦屹立于密集的写字楼之中，但是凭借其独特的形态，能够获得足够的光源。同时，要在建筑物的剖面形式上进行优化。设计师应当围绕建筑物的高度、剖面形式和进深比例进行分析，采用不同的采光方式进行对比。通常情况下，建筑物顶层可以采取天窗，下层的楼层采用侧面采光设计，从而增加建筑物各部分的接受光源。另外，在侧向窗户上进行优化。窗口的结构形式对建筑物的自然采光效果有着重要的影响。设计师为了提升建筑物的节能性和舒适性，要对建筑的差异化立面进行准确分析，根据不同角度的阳光射入量进行窗户的位置调整，并且要调整建筑物的高度和取向，在不同的位置设置遮阳板，调节自然光的热辐射。

3.2 在顶部采光进行优化设计

通常情况下，一些大型的写字楼、商场都会采用顶部采光的设计方式，保证建筑物内部不会出现采光死角。在现代建筑设计案例中，顶部采光有着重要的应用优势。设计师首先应当进行水平天窗的优化设计，要对水平天窗的构造进行灵活调整，与建筑物的侧向结构相适应。同时，要对锯齿天窗形式进行相应的优化。所谓的锯齿形天窗是一种单侧采光的天窗形式，在我国北方地区应用广泛，能够有效调节阳光的照射量，并且保证室内的温度和湿度。与传统的天窗相比，锯齿身天窗更加美观，并且能够有效彰显现代建筑物的设计美学。另外，要对特殊天窗形式进行优化。最近几年，随着人们审美水平的不断提升，越来越多的现代化建筑会采用特殊的天窗形式。因此，设计师需要结合建筑物整体的设计风格，天窗进行相应的设计，既要满足基本的照明需求，也要给人们带来与众不同的设计美感。

3.3 中庭采光的优化设计

由于越来越多的现代化建筑利用中庭作为缓冲空间，因此设计师需要对中庭进行相应的优化设计，要根据光线在建筑物内部的漫反射特点进行调整，充分考虑到建筑物的平面和剖面设计特征，对中庭的比例结构进行优化，增强建筑内部的设计感和节能效果。首先，要对中庭的结构形式进行创新。设计师要合理分析中庭与其他空间的间距，通常需要将中庭的高度与宽度比例设置为3：1，保证有足够的空间能够接受光源。同时，设计师需要对中庭的透光性进行优化，采用透光性更强的顶棚来进行建筑物设计，引用大面积的玻璃天窗能够保证建筑物的透光量，并且能够将有害的光线进行阻挡，避免自然光的热辐射。另外，要对中庭的反射性能进行优化。设计师应当选择更加先进有效的反射材料，对材料表面的粗糙程度进行严格控制，从而增加光线的漫反射效果。

4 结语

随着社会的不断发展，人们对建筑物的节能效果和设计美感提出了更高要求。与传统的人工照明相比，自然采光有着显著的应用优势，不仅能够增加内部空间的空气流通和照明程度，并且能够给室内人们营造一种舒适的氛围。设计师在对现代建筑物进行自然采光设计的过程中，要围绕建筑物的空间结构和尺寸比例进行优化调整，对于各个部分进行自然采光的创新设计，利用更加先进的材料和技术进行自然光源的模拟分析，从而最大程度上发挥自然采光的优势作用，给人们带来更加舒适的体验。