談可持續(xù)的建筑天然采光設(shè)計(jì)

【摘要】可持續(xù)發(fā)展是一種注重長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，指既滿足當(dāng)代人的需求，又不損害后代人滿足其需求的能力，是科學(xué)發(fā)展觀的基本要求之一。1997年中共十五大把可持續(xù)發(fā)展確定為我國(guó)現(xiàn)代化必須實(shí)施的戰(zhàn)略。因此可持續(xù)的天然采光這一繼續(xù)被業(yè)界廣泛關(guān)注。本文通過對(duì)當(dāng)前的天然采光的模擬預(yù)測(cè)、及時(shí)監(jiān)控技術(shù)以及擴(kuò)大天然采光的方式。本文也通過實(shí)際的事例得到結(jié)論，獲得效益，呼吁人們建立起可持續(xù)的新的采光方式。

【關(guān)鍵詞】可持續(xù)；采光設(shè)計(jì)

從古以來，天然光一直扮演著重要的角色。以前，許多建筑師對(duì)天然光所呈現(xiàn)出來的魅力十分感興趣。如今，許多提倡可持續(xù)發(fā)展的建筑設(shè)計(jì)師對(duì)于這個(gè)可持續(xù)發(fā)展的天然光越發(fā)關(guān)注，這也引起了許多國(guó)際建筑界和照明界的高度重視。

在建筑建造中使用天然光可以滿足人的生理需要，并且在一定程度上影響人們的情緒，從而提高效率。這也很符合“以人為本”的需求，對(duì)于提供一個(gè)愉悅的居住環(huán)境帶來了許多便利，此外天然光是清潔的可再生資源，通過天然光的使用代表大量對(duì)于電光源照明的減少以及能源消耗的降低，這也有利于提倡的“節(jié)約能源”“保護(hù)環(huán)境”的口號(hào)。因此我們可以認(rèn)識(shí)到，隨著當(dāng)今社會(huì)能源的緊缺以及污染的日益加劇，人們肆意破壞環(huán)境，加上人們開始對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入探討，天然光的應(yīng)用也逐步深入探討中。

一、可持續(xù)天然采光的內(nèi)涵

使用天然光對(duì)于建筑有許多便利之處，但是沒有經(jīng)過處理的天然光會(huì)影響建筑內(nèi)的環(huán)境。比如不符合現(xiàn)實(shí)的天然采光會(huì)導(dǎo)致市內(nèi)溫度增加，并且影響空調(diào)制冷，導(dǎo)致電源消耗過多，與“綠色可持續(xù)發(fā)展”不相符合，不能夠很好的實(shí)行“冬暖夏涼”的無電源狀態(tài)。除此之外，我們還可以看到陽光直射的危害：炫光、紫外線。這些都能夠?qū)Ψ课輧?nèi)部的舒適以及功能產(chǎn)生不少的影響，甚至影響光線的分布率；采光效果也受到很多因素的影響，比如季節(jié)，云彩等條件的影響。然而建筑的天然采光經(jīng)過設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)改良后能夠很好的解決上述的許多問題。

建筑師們通過利用天然光的各種有利之處，使天然光能夠很好的進(jìn)行使用照明，達(dá)到光的最大利用效率。隨著科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，我們能夠?yàn)樘烊还獾陌l(fā)展提供一個(gè)平臺(tái)，讓它能夠很好的為人們所利用，從而使室內(nèi)的光源變得越發(fā)舒適。其次，在計(jì)算機(jī)普及之前，通過對(duì)不同天空的建模，加上對(duì)數(shù)據(jù)的采樣分析，用建筑學(xué)的理論進(jìn)行分析，但這并不能夠很好的對(duì)天然光進(jìn)行精確的數(shù)字化的測(cè)量。

二、天然采光的徽擬預(yù)洲與坪價(jià)

隨著人們開始對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐步深入，以及對(duì)居住環(huán)境的追求，對(duì)計(jì)算機(jī)模型天然光的計(jì)算建模開始逐漸發(fā)展起來，相對(duì)于實(shí)體模型，能夠提供更加精確、細(xì)致的數(shù)據(jù)。詹姆士·本雅（James Benya）曾說：“到現(xiàn)在為止，恰如其分的天然采光設(shè)計(jì)如此困建難的原因就是缺相應(yīng)的設(shè)計(jì)工具?！钡拇_，我們可以看到，數(shù)字化對(duì)天然光的采集有很大的便利，這也為建筑師們?cè)O(shè)計(jì)提供了很多的便利，通過預(yù)測(cè)天然采光效果，從而進(jìn)行尤為準(zhǔn)確的采光設(shè)計(jì)。這就是說設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)方面必須將“采光”設(shè)計(jì)考慮到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中。當(dāng)今國(guó)外搭建了許多數(shù)字化的天然采光分析模型，這里簡(jiǎn)單介紹其中的幾種模型。由微軟公司開發(fā)，在EXCEL的平臺(tái)上搭建而成，面對(duì)對(duì)象是建筑頂部的設(shè)計(jì)，通過建立天然的采光分析模型，使氣候和建筑能夠很好的通過這個(gè)平臺(tái)得到計(jì)算，使建筑師通過所得數(shù)據(jù)得到自己想到的采光率。對(duì)于分析照明情況，AG1 32 和Lu m en Oe -51 g n er通過分析計(jì)算達(dá)拉斯一年中太陽運(yùn)行軌道的精確數(shù)據(jù)，建立了三維遮擋曲線，以此為基礎(chǔ)建立了以中國(guó)形似貝殼的鋁型鑄件。這些由特殊材質(zhì)制作的五十萬個(gè)貝殼，以開口向北的方式很整齊的排列在屋頂，通過吸收向北朝向的陽光，并且阻止直射陽光帶來的紫外線的投入，很好的避免了建筑物的展品吸收那些有害的成分，從而對(duì)人體進(jìn)行損害。

三、天然采光的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)

我們可以透過室內(nèi)看到室外的天空。這個(gè)博物館通過吸收天然光的照射，達(dá)到穩(wěn)定光照的效果，從而避免了展品吸收大量紫外線而產(chǎn)生不良的陰影，影響視覺效果。馬克·諾爾夫勒《Mar k Lo efl er ）說：“這是一個(gè)吸引人的、別具一格的、完美組合的建筑學(xué)上的解決方案，提供了豐富的自然光，光影效果豐富，隔熱裝l巧妙，讓人感覺愉悅，視線自由、透明、通暢?？梢灾币曁炜?。太陽在一年中的變化都會(huì)使建筑物采光的均勻度降低。太陽直射的熱量會(huì)使夏天空調(diào)的制冷系數(shù)降低，增加了空調(diào)以及能源的消耗率和負(fù)擔(dān)。

四、天然光照明范圍的擴(kuò)大

為保證室內(nèi)光環(huán)境、熱環(huán)境的舒適性與穩(wěn)定性。人們?cè)谔烊徊晒庀到y(tǒng)中采用一系列的技術(shù)手段來實(shí)時(shí)控制天然光及熱的攝入量。首先是在采光材料上出現(xiàn)了革新。采光材料能夠自己感知光與熱的變化從而調(diào)節(jié)采光量?，F(xiàn)已研制出多種類型的調(diào)光玻璃，這些調(diào)光玻璃和吸熱玻璃、熱反射玻璃不同，它們能夠隨著外界光、熱條件的變化而變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)陽光射入量的控制，為建筑提供理想的光、熱環(huán)境。目前的調(diào)光玻璃主要有四種類型：光致變色、電致變色、溫致變色和壓致變色。

美國(guó)新墨西哥州的一家太陽能技術(shù)公司在2003年9月發(fā)明了一種能夠自動(dòng)控制熱量和陽光射入量的預(yù)制屋頂和墻板構(gòu)件。這種構(gòu)件內(nèi)含有一層由水溶性碳水聚合物制成的透明薄膜，只要調(diào)整聚合物中各種成分的比例，就可以改變薄膜對(duì)陽光的射入和反射性能。從而可使室內(nèi)溫度控制在15.5℃一65.6℃中的任何一處。

美國(guó)建筑能源公司目前正在開發(fā)一種傳感器定位和定向工具，簡(jiǎn)稱這是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制程序，只要在適當(dāng)?shù)奈?，安放傳感器。就可以?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電光和天然光的光照情況，并可以輸出照度變化曲線、電光和天然光在一年中的照明狀況、一定時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生的光電能等信息。

結(jié)語

通過對(duì)天然采光的合理利用，可以收獲許多的經(jīng)濟(jì)效益。建于2000年的美國(guó)安可尼的愛荷華州市政公司辦公樓，通過設(shè)計(jì)師的完美搭配，將光與環(huán)境的完美融合，使建筑物周遭的工作空間能夠在白天都使用天然光進(jìn)行照明，使電的使用達(dá)到最小，減少能源的排放率。此外，與同等規(guī)模的建筑辦公大樓而言，這項(xiàng)引進(jìn)天然光的設(shè)計(jì)可以節(jié)約百分之五十的資源，從而降低了公司成本，使人們能夠更好的生活。與此同時(shí)，天然光的可持續(xù)發(fā)展能夠?yàn)楣?、社?huì)和人們帶來無數(shù)的效益，也讓建筑師們更加關(guān)注這一課題。