自然光采光设计

瑞瑟雷尔工艺研究所附属的照明研究中心 ，美国，对生态 建筑学和人类学进行综合分析 。采取跨学科、跨专业研究， 以确定自然光线对人体生物机能的影响方式和原因。
1.在自然光照明的办公室上班的程序设计师比那些在无窗办公室工作的 人在电脑前工作时间更长
人的因素
健康和安宁，关注光照、健康和我们的 生理、心理愉悦之间的生态关系。 重视生活质量，阐述自然光与环境、社 会和精神联系之间的关系。 向自然学习，探索如何将运用自然光用 于我们的生态意识。
自然光的运用——环境因素
环境因素
采取生物区域方法：考察太阳和风等环 境因素如何形成自然光。 以少致多：阐述自然光是如何与其他涉 及问题相结合从而减少能量和自然资源 的消耗。 为发展而设计：探讨运用自然光时如何 具有适应性和灵活性。
自然光的运用——环境因素
采取生物区域方法
太阳运动 天空状况 色彩与形式 气候与场地 与环境之间的关系 建筑与环境——室内外空间的联系或分割程度； 与场地的形态或视觉联系；与太阳能、风、和 各种气味的关系。窗户设计将起到很大的作用。
包括对光线的需求量、时间、目的以及光照质量、空间和 美学效果等因素。可以从设计目标入手。 设计目标：生态因素（能量和自然资源的消耗及对环境的 影响）；任务和活动（定性和定量的照明要求）；各个系 统的整体性（照明、采暖以及制冷负荷）；人文体验（视 觉舒适度、健康和安宁、路线的确定和朝向、环境联系 等）；美学因素（空间、形式、结构和材料的表达以及等 级和秩序等） 重要的是，自然光设计的目标可以使设计者理解他们正在 努力获取什么，为什么以及如何做到。 （What…Why…How…）
自然光的运用——建筑因素
建筑体量
组团式
与集中式的建筑形式相比，成组团式的建筑形 式更容易获得良好的日照，因为成组团式的建 筑形式是由尺度较小的各种结构的空间体量所 构成的，大面积的建筑表皮利于设计顶部采光 或侧面采光。 文斯· 詹姆士——“类型与变量”住宅
自然光的运用——建筑因素
建筑平面和剖面
房间的进深和高度：
自然光的运用——人的因素
光的临床疗法
光线疗法：佝偻病，骨质疏松症，季节性阵 发症等。 生物钟疗法：建筑学和生物钟学结合，来调 节人工环境，使之与人体生物节律协调一致。 色光疗法：基于人神论之神秘信仰的建筑设 计。埃里克· 阿斯穆森，韦多门诊部
结语
随着三个层面的整合，我们便向着实 现“有生命的建筑”的目标迈进，可以 更加全面地支持生活、融入生活。 运用自然光仅仅是一张更大范畴的生 态图画中的一小部分，它体现着外部与 内部环境之间吸引人的交叉部分，这些 因素最终通过建筑形式来完成并产生重 要意义。
自然光的运用——建筑因素
研究机构
更好的建筑自然采光实验室，美国，研究、宣扬和推广自 然光照明 。 海斯冲•马洪工作室 ，美国，研究自然光照明如何改善人体 机能。
1.在标准的统一考试中，约有26％的在日光照明的教室上课的学生，比在人工照 明的教室上课的学生成绩好。 2.沃尔玛特连锁仓储超市中，位于天窗下、靠自然光照明的收银台比其他位置的多 收入40％。
自然光的运用——建筑因素
建筑体量
集中式
空间围绕中心核来组织。虽内向和外向景观并 存，但总体上具有内向型。插入门廊、采光井、 庭院来减小集中式的建筑形式进深的方法。 虽然有很多种设计手法可以借用，但是顶光不 可缺少。顶光成为一种对美学、经验及照明因 素进行组织和协调的设计手段。 路易斯· 康，英国艺术研究中心
自然光的运用——环境因素
采取生物区域方法
太阳运动
每天的时间变化：自然光捕捉时间的绝佳案 例——安藤忠雄，六甲山教堂 季节变换：运用自然光方法捕捉到季节变化的 规律和特点——凯亚和海基· 西伦，芬兰奥塔尼 米礼拜堂。 地理与空间位置 ：芒特安杰尔图书馆 塞伊奈约图书馆
自然光的运用——环境因素
采取生物区域方法色彩与形式
美尼尔画廊的顶棚反射板细部
紫罗兰冷色调房间用 于患硬化症的病人
玫瑰暖色调房间的室 内用于患炎症的病人
自然光的运用——建筑因素
建筑因素
建筑形式引导自然光的流动 ：阐述在建 筑形式和美学实践中如何运用自然光因 素，从而与生态设计相关联。 采用适宜技术：探讨自然光技术和建筑 外维护结构所采用的新的生态手段。
自然光的运用——建筑因素
只有像从前一样，在形式和内容同 步发展或达到一致的设计中，我们才敢 说“前进了一步”，但作为独立元素， 形式将不再吸引我们。 ——阿尔瓦· 阿尔托
路易斯· 康，金贝尔艺术博物馆
自然光的运用——环境因素
以少致多
采取尽可能少的耗费或尽可能的经济的方法， 意味着以最少的资源和能量来获取最大的环境 和社会效益是可行的。 将自然光用于照明存在着很多人文和美学收益， 但最明显的生态效益则是可以减少高峰时段的 用电量，从而减少环境影响。 RH合伙人事务所——英国剑桥爱尼卡大楼
自然光的运用——建筑因素
建筑体量
直线形
集中式 组团式
自然光的运用——建筑因素
建筑体量
直线形
建筑朝向：长向沿东西布置，可以使建筑物获 得双倍的自然光线。南北布置，建筑物的形式 与东西方向的太阳运动之间构成了一种对比关 系，强化了白天太阳运动产生的光照效果。 形式变化：极简、复合平行或垂直、不同角度 交叉。自然光的设计方法跟体量的进深有关， 涉及到组合的体量。 圣地亚哥——卡梅尔山农场图书馆 金贝尔艺术中心
自 然 光 设 计
光的教堂:安藤忠雄 方形的混凝土盒 子与一个15°的自由 墙体相交。最出色的 特点：圣坛后部的墙 壁被与顶棚一样高的 十字架切开。
室内面向圣坛端部
室内向后看显示十 字架的图案
魏斯曼艺术博物馆正午时 分的西立面景观
魏斯曼艺术博物馆日落时 分的西立面景观
圣伊格内修斯礼拜堂圣坛的景观
自然光的运用——建筑因素
探索最有效地实现设计目标的形式之前，
首先确定设计标准
需要多少光线？应该安排在哪里？必须解决哪些季节性和 气候性问题……？ 设计标准（质量和数量）：照明等级（以策划工作、任务 和功能所希望的照明形式为基础，来确定照度的需求量）； 光线分配（以策划工作和任务为基础，确定光照模式和光 线的分配方式）；时间性因素（遮阳需求和角度、窗户的 朝向）；人文舒适度（景观场所、眩光控制、对比度及窗 体的距离等） 这些标准可以显示设计过程，并清晰地表达方案所面临的 具体优势和限制因素。 设计目标和标准越明确，设计者可以越早确定恰当的形式。
迈耶、谢勒&罗卡尔斯建筑师事务所，萨哈拉 西部图书馆和美术博物馆
表面形式和特征:
顶棚和墙壁:伦佐· 皮亚诺——休斯敦美尼尔画 廊采用多曲面反射设施来达到同样的光照效果。 窗户:窗户尺寸——安藤忠雄，六甲山教堂 窗户位置 窗户细部——柯布西耶，朗香教堂
自然光的运用——建筑因素
采用适宜技术
建筑的自然光设计：建筑物的形式和体量 设计。 技术的自然光设计：强调对各种辅助系统 和构件的利用，如遮阳设施和窗体组装设 备等。
自然光的运用——建筑因素
采用适宜技术
建筑方法和技术方法运用的三种观点： 自然光设计方法与技术没有什么关系。这种方法 将自然光设计主要视为一种设计问题，与建筑物 的体量、剖面、平面、窗户形式等构成一个整体。 技术途径。采用各种技术系统来收集、散射和控 制自然光，如光线管、自然光收集器、高级窗体 系统（全息光栅、棱镜、可调节窗体）等以及自 然光反射装置等。 借助技术来支持建筑设计决策。
自然光的运用——环境因素
为发展而设计
建筑物不是你所完成的，而恰恰是你要开始 的——斯图尔特· 布兰德。 自然光的运用随着空间的改变而不断变化，必 须确定自然光、结构以及建筑外维护结构之间 的关系。 室内空间细部、材料和表面反射性能可以增强 运用自然光的灵活性和适应性。 窗户的设计可以调节隔断提供各种亮度的照明、 照明分配、光线性质。 面向现在和未来的设计需要借助一些有关空间 、 材料、结构和光照的新的思考方法。
自然光的运用
环境因素：阐述外部环境因素是如何影响自然 光的运用。包括太阳、风、以及环境资源，如 能量、材料和相关的废物问题。 建筑因素：探讨建筑形式和技术所具有的运用 自然光的生态潜力。 人的因素：阐述对于可持续设计来说，内部环 境因素及其对人类幸福的影响是如何与外部环 境因素的影响具有同等重要的意义。
自然光的运用——建筑因素
采光照明系统
采光照明系统是目前推崇的一种健康、节能和 环保的新型照明系统。 工作原理：室外的自然光透过采光罩导入系Байду номын сангаас 内重新分配，再经特殊制作的光导管传输和强 化后由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效 地照射到室内任何需要光线的地方，得到由自 然光带来的特殊照明效果。 优点：无频闪，利于保护视力和改变灯光疲劳 症（头晕头痛、眼睛干涩、心烦失眠、长期紧 张疲劳甚至心动过速）及满足对自然光的心理 需求。
冬夏两季太阳高度 角的变化，自然光掠过 东西两侧，展示着石材 墙壁的纹理和色泽。北 向窗户成为随季节变换 的取景框，南向天窗通 过自然光在内部空间描 绘季节的变化。
芒特安杰尔图书馆
塞伊奈约图书馆
爱尼卡大楼
卡梅尔山农场图书馆
英国艺术研究中心
类 型 与 变 量 住 宅
鲍斯韦教堂投射到室内的光
自然光
自然光是一个非常吸引人的设计切入点，其中体现 了各种环境、美学和人的因素。运用自然光能够从 各个角度进行拓展。 建筑科学家对自然光的能量和环境影响进行了研究； 设计师对其在形式和美学方面的含义进行了探索； 行为学家则对运用自然光的人文内涵进行了阐述。 将三位一体——环境、建筑和人的因素以一种生态 或可持续的设计方法结合起来。
某教堂天光照射在墙上， 创造出朦朦胧胧的感觉。
马萨诸塞州某研究所－强光和阴影对比强烈，无数的金属片 因为反射光而在黑暗的背景中闪烁，造成某种神秘的气氛。
可持续设计
……满足当代人的需要而不牺牲后代满足自身 需要的权利。时间因素是很明显的，他的内涵 中加入了对未来前景的思考。 美 国 建 筑 师 学 会 （ AIA） 和 国 际 建 筑 师 学 会 （UIA）进行的阐述其所包含的范畴和深度： 可持续设计结合了各方面的考虑，包括有：对 资源、能量的高效利用；健康建筑设计和材料 使用；生态和社会的敏感性土地利用，以及培 养一种具有激励、明确提升作用的美学敏感 性……
自然光的运用——建筑因素
建筑形式引导自然光的流动
自然光跟随建筑形式而流动，建筑形式跟 随自然光而改变。 建筑体量、平面设计、剖面设计和窗体设 计都是“形式”。 它们在同一空间之内和不同空间之间塑造 和引导光线的分配，称之为“自然光的流 动”。
自然光的运用——建筑因素
形式的塑造必须以 明确的照明目标和准则为基础