建筑设计中自然采光方法应用中存在的问题及设计

建筑设计中自然采光方法应用中存在的问题及设计

摘要：随着社会的进步，当人们的物质生活日益的到满足时，就会把大量精力转向生活质量上。绿色生态空间可以满足人们对生活质量的需求，以及得到广泛的认可。自然光绿色无害，已被作为节能环保的重要内容应用于建筑物设计以及构建中。下面，本文简要对建筑的自然采光设计进行解析。

关键词：建筑设计自然采光设计

中图分类号: TU2文献标识码：A

自然采光是建筑设计中的非常重要的组成元素，不仅会影响建筑物的内部空间品质，而且能够减少建筑物照明造成的能源损耗，节约资源，节约成本。随着社会进步，人民的节能环保意识有了很大的提高，对绿色空间有着旺盛的需求。自然光作为一种绿色无害能源，取之不尽用之不竭。随着照明技术的进步和变革,充分利用自然光照明,不仅能够节约照明所消耗的电能,还能够改善建筑空间的生态环境,对降低建筑能耗和建设节约型城市具有非常重要的意义。

1、建筑自然光

自然光是建筑空间中非常重要的组成部分，往往会影响到建筑物的内部空间品质，而且能够减少建筑物照明造成的能源损耗。因此，随着现代建筑行业中新型材料和结构的发展，自然光成为了现代建筑物空间中的重要构建基石之一。

1.1自然光与能源

从科学的角度来说，光包括全部的电磁波波谱。从物理上来说，光由叫做“光子”的基本微粒构成，既具粒子性，又具有波动性，亦称“波粒二象性”。可见光的波长为380nm~770nm，仅占电磁光谱的很小一部分。此外，电磁波中的紫外和红外区也会对建筑物的性能产生影响。由于气候的分区差异，自然光热效应主要集中表现在冬季用其降低空调制暖造成的能源损耗的采暖地区和通过将光能转化为电能进而减少电能消耗的非取暖区两方面。在非取暖地段，过滤掉自然光中的红外线，以此减少其热效应，以及通过自然采光避免因白天开启照明设备而造成的能源损耗。

1.2自然光与健康

自然光中的紫外线能够杀死空气中的细菌，从而起到杀菌消毒的作用。但是，紫外线也会对建筑物的物理性能和家具等产生不利影响，因此要具体情况具体分析，根据实际情况采取合理的措施。自然光线可以满足人类在视觉舒适度以及心理上对光的需求。一个人假若长期生活在人工营造的与外界完全隔绝的人工环境中，其生物钟、生物功能会发生紊乱，其感受外界刺激并做出相应反应的能力也会减弱，甚至会发生季节性情绪失调，即在冬天里因光照水平降低而导致的季节

性抑郁症。

2、采光方法多样化

一般人对自然采光的理解还是局限于窗户，现代自然采光法已经完全实现了窗户的突破，采光方法呈现出多样性，针对建筑的不同部位特点运用辅助自然采光系统来增加自然采光，提高室内照明效果，下面简要介绍部分辅助系统。

2.1异型百叶。异型百叶是相对于普通百叶而言的，显著的区别就是这种新型百叶的断面形状，可以依据室内采光以及遮阳的实际需要，制作成不规则断面。如当前较为流行的“Okasoiar”异型百叶系统，能够发挥定向反光作用，百叶截面呈现出三角形状态，冬季由于太阳角度小，运用角度调节能够将阳光向天花反射，增强室内光照强度。在夏天，由于太阳角度大，可以调节角度和采用不同表面，将光线反射出去，体现遮阳效果。

2.2天顶全息导光玻璃系统。天顶全息导光玻璃系统主要原理就是运用夹在两块玻璃板之间聚合物薄膜发挥作用，通过全息衍射来开展辅助自然采光。运用天顶全息导光玻璃系统能够通过改变天顶和周边区域光线传播方向的方式，将其引入到室内，在使用上建议作为侧窗以及附加立面侧窗上部使用，与普通玻璃综合使用。设计安装在立面侧窗上部，要形成45度角。该系统主要运用天空扩散光，适用地区为多云与阴天为主的地区以及建筑密度高、周边遮挡多的建筑中，能够较好地解决建筑物背面采光不足问题。

3、建筑设计中自然采光方法应用中存在的问题

自然光在建筑物设计中的广泛应用令人欣慰，但是与此同时也有许多问题需要解决。

3.1自然光采光的先进技术，常常因为其成本太高，而不能得以广泛的应用。例如，采用了新技术、材料的天顶全息导光玻璃系统，虽然采光性能良好，在采光方面相对于其他系统而言，具有很强的优势，但是其高昂的造价往往使得业主望而却步，因此得不到广泛应用。

3.2部分技术方案常常对建筑物及其结构有着特殊的要求，因而不具有普遍适用性，只局限于某些方面，范围较窄，导致不能被广泛应用。如果该建筑物还要安装中央空调的话，其通风管道和其他设备又会占用去一定高度的空间。这样一来，不可避免会导致建筑物层高加大，从而导致其造价上升。再比如，以散射光天顶光线为主的天顶全息导光玻璃系统，如果安装在建筑物的侧立面，那么该建筑物的立面就不能有太多的出挑部分，否则会遮挡系统的受光面积，减少对自然光的接收。因此，立面造型非常丰富或者体量造型的变化较多的建筑物，不适合采用天顶全息导光玻璃。

3.3建筑师作为建筑物设计中的核心人物，应当对自然采光新旧技术有透彻的了解，提高自身业务水平；业主作为建筑物的使用者应当提高自身的节能环保

认识，为环保贡献一己之力。我国相当一部分建筑设计专业人员对建筑物环保节能设计知之甚少，知识匮乏，不具有相应的知识储备，因此做设计时鲜少将其纳入考虑范围。相关知识的贫瘠，带来的后果就是不能充分采用先进的自然采光技术进行环保节能的建筑物设计。所以，应当提高建筑专业设计人员的相关知识储备和业务素质，通过多种方式向其介绍最新的或当下最好的自然光采光方法。另外，作好建筑物使用者业主的工作，提高其环保节能意识，以便于建筑师能够和其进行良好的沟通，从而促进生态环保工作的实施和落实以及促进新兴技术的进一步发展。

4、自然采光设计

自然光在改善使用者舒适度和减少人工照明能耗方面，如何对自然光进行利用变得越来越重要。普通透光玻璃在获得自然光线的同时，往往还吸收了过多的太阳辐射，导致室内温度的升高，所以对自然光的利用，必须经过细致的设计。采光效果与建筑体量、平面组织形式、平面进深和剖面层高、窗户的朝向、倾斜度、窗户面积、周围的遮挡情况（植物配置、其他建筑等）、周围建筑的阳光反射情况、窗户内外遮光装置的设置等都有很大关系。在建筑设计中对自然光照进行考虑时要注意下面一些要点。

4.1总图设计和平面布局

在总图设计和平面布局时应考虑采光问题，充分考虑用地周围环境、建筑等对新建建筑的影响，如果外部环境过于遮挡用地则要适当考虑减少建筑的平面进深。

4.2窗户的方向、数量和面积

南向窗采光效率高，可以获得大量太阳反射热，需要结合遮阳装置等措施来有效地利用自然光线；北向窗采光特点是采光均匀、稳定、无眩光，尤其适合美术展览、阅读；东西方向采光可以得到最少太阳光。在普通的开窗情况下，一般日照光照射深度为窗户的2.5倍，开窗数量与面积，应根据建筑功能，结合自然采光、自然通风和能耗等条件综合确定。大面积的窗户会透过更多的自然光，但同时也带来更大的热损失或者热获得，增加室内热负荷。一般来说，窗户面积最好是室内面积的20%左右。对人的心理舒适度而言，室内可看见的天空面积是个重要的因素而不仅仅是光线的照度，窗户的高度最好能使室内使用者看见室外更大面积的天空。

4.3玻璃的选择

在进行自然采光设计时应和建筑的热工性能和自然通风结合起来考虑。窗户玻璃的选择将是影响建筑热工性能的关键因素。透明的纯净玻璃允许自然光和热辐射进入。反射玻璃可以在夏季高效率地减少太阳辐射热但也减少了冬季的热获得。因此玻璃的选择应该根据其具体的地理环境和日照条件来确定，并且应该综合考虑各个季节的综合效应，大面积的西向玻璃幕墙应该尽量避免。