建筑设计中自然采光方法的发展趋势及特点

建筑设计中自然采光方法的发展趋势及特点

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。本文将致力于分析建筑设计中自然采光方法的发展趋势及其特点。

关键词：建筑设计；自然采光；发展趋势；特点

引言：

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。因此，现代建筑物设计施工中，已经通过采用新材料、新技术等，将自然采光作为环保节能的重要内容应用于建筑物设计中。

正文：

一、建筑与自然光

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、自然光与能源

维基百科把“可见光”定义为人类眼睛能够看到的电磁波波长。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。

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（SAD），即在冬天里因光照水平降低而导致的季节性抑郁症。将此类病人置于合适的光照下一段时间后（一般为几天或者几个星期）即可恢复。

二、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，但是于此同时也有许多问题需要解决。

第一，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。

第二，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。比如，Anidolic 屋顶采光系统装置需要有足够的高度才能进行安装，因此对建筑物的层高有很大影响。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拥有一定高度的空间。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。

第三，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，应当提高专业建筑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，要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。

三、建筑设计中自然采光方法的发展趋势及特点

1、自然采光方法的多样性

传统的建筑物主要通过窗户进行自然采光，现在自然采光的方法丰富多样，建筑物的各个部位都可以通过安装自然采光系统来解决屋内自然光不足的问题，

以提高室内的光照量和改善室内空间的生态质量。最常见的用以辅助进行天然采光的方法是应用异型百叶以及屋顶散射光的天顶全息导光玻璃系统。

异型百叶的原理是以遮阳、采光需求为基础，对百叶的断面进行不规则设计，使其具备定向反光的作用。冬天，由于太阳高度角小，该系统可以将日光反射到天花板上来增强室内光照；夏天，太阳高度角大，该系统百叶的不同表面可以将入射光线直接反射到期入射方向，从而起到良好的遮阳效果。

天顶全息导光玻璃系统，是把两块玻璃按照一定的角度来放置（一般为45度），然后在两块玻璃板直接夹入能产生全息衍射的聚合物薄膜板，以此来形成一个简单的自然采光辅助系统。该自然采光辅助系统的优点是能够改变光线的传播方向，尔后亦可根据需要射入其他预定的地点。其原理主要是通过对空中扩散光进行利用，主要适用于多云地区或者阴天天气较多的地区、拥有较高建筑物密度的城市、周边有高大遮挡物的建筑物或者基本得不到太阳直射光的部位。

2、自然采光技术的综合性

随着科学技术的发展与进步，自然采光涉及多个学科、领域，应用了大量的新技术、材料，多方技术紧密结合才能形成一套完备的自然采光案。其中，自然采光涉及的学科包括建筑、材料、光、热、机械和自动控制等诸多学科。天地全息导光玻璃系统是通过将先进的材料和精密的计算结合起来形成的，进而按照我们的需要来改变入射光线的方向。

地下建筑常常通过天然导光系统来将自然光线引入地下空间。天然导光系统是由集光、光线分配和导光三部分装置组成的，其中，集光装置是通过采用先进的智能光线跟踪装置，应用精准的自动化机械以及电子计算机，让其集光面向着太阳直射的方向。然后，通过光学透镜聚焦日光光线后将其输入导光管。导光装置能够减少导光管中的光线损耗，并能够将光线高效精准快速传到出光口，再由配光装置将其输送到室内的既定地点。在此过程中，应用到了光学透镜、光感技术、导光材料以及智能操控系统等诸多新方法、技术。

所以说自然采光系统是数个学科相互结合形成的结晶。

3、应用自然采光方法的兼容性

自然采光的先进设计，往往是将采光与通风、隔热等问题结合起来进行综合考虑，从而做出彼此关联的处理。一般来说，自然采光的构件不仅会参与到通风方面的运转，而且能够同时照顾到太阳能的利用，以便更彻底、更全面解决房间舒适方面的问题。在房间舒适得到满足后，要对自然采光结构、隔热系统、太阳辐射和散热等进行控制维护，对诸如太阳能、风能等天热资源予以充分利用，最大限度的降低空调能耗和照明损耗。

4、自然采光系统的职能化