淺析住宅空間中自然光環(huán)境的營(yíng)造

黃子航HUANG Zihang　劉亞蘭LIU Yalan東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱150040（Northeast Forestry University ， 150040 Haerbin）

淺析住宅空間中自然光環(huán)境的營(yíng)造

黃子航HUANG Zihang劉亞蘭LIU Yalan
東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱150040（Northeast Forestry University ， 150040 Haerbin）

生態(tài)住宅的提出使住宅中自然光室內(nèi)環(huán)境越來(lái)越引起人們的重視。從對(duì)自然光在住宅空間的重要性著手，分析空間內(nèi)部自然采光的設(shè)計(jì)手法、遮光的必要性和手段，以及自然光在住宅空間的作用，探討如何更充分全面地營(yíng)造住宅內(nèi)部自然光環(huán)境。

住宅空間；自然光；設(shè)計(jì)

自然光在所有可見(jiàn)光中是光線最柔和、顯色度最高的一種，它的先天優(yōu)勢(shì)使其在住宅空間設(shè)計(jì)中被諸多設(shè)計(jì)師所親睞，在住宅設(shè)計(jì)中具有重要地位。住宅空間中充分利用自然采光，可達(dá)到節(jié)能降耗，為舒適自然的生活環(huán)境提供保障。如何合理的設(shè)置玻璃位置，選用生態(tài)玻璃，采取科學(xué)的遮光措施，是住宅空間自然采光的關(guān)鍵。

一、自然光在住宅光環(huán)境中的魅力

《創(chuàng)世記》是這樣記載的，“第一天，上帝說(shuō)要有光，就有了光。” 人類(lèi)之初就在太陽(yáng)光環(huán)境下生活，融入自然光的住宅環(huán)境有益于人類(lèi)身心健康的發(fā)展?！稖睾徒ㄖ发僦幸苍岬皆谧匀还庀律羁梢栽黾有腋８?。自然采光的優(yōu)勢(shì)，一方面自然光主要指太陽(yáng)光，太陽(yáng)光直射可以殺滅細(xì)菌，通過(guò)在外線的照射可以破環(huán)細(xì)菌內(nèi)部結(jié)構(gòu)，令其無(wú)法繁殖或死亡。另一方面為避免室內(nèi)空間照明能耗的過(guò)度支出合理地設(shè)計(jì)利用自然光源可以減少能源大大減少了能源的浪費(fèi)，同時(shí)太陽(yáng)光照射會(huì)產(chǎn)生一定的熱輻射在一定程度上減少了室內(nèi)取暖能耗，是人們作為低價(jià)、可持續(xù)發(fā)展能源的最佳選擇［1］。最后自然光在還具有強(qiáng)烈的親和性及天然美，有機(jī)地應(yīng)用自然采光可以形成自然的裝飾美感，增強(qiáng)其藝術(shù)感染力［2］122。

1. 玻璃是創(chuàng)造天然光環(huán)境的重要手段

現(xiàn)代住宅內(nèi)部采光一般是采用透明玻璃、玻璃馬賽克、鋼化玻璃、夾層玻璃等，這些玻璃鑲嵌在在門(mén)、窗或墻上利用不同處理技法來(lái)塑造自然光環(huán)境。人們?yōu)榱吮ＷC住宅內(nèi)部明亮和室外相容，在室內(nèi)可以向遠(yuǎn)處眺望，于是在室內(nèi)連續(xù)安裝玻璃。隨著時(shí)間的推移，為了更好呈現(xiàn)住宅中的自然光環(huán)境，在住宅建筑建造之初就采用玻璃幕墻的建造形式，玻璃幕墻安裝在鋁合金的玻璃框架上，以吸熱玻璃、隔熱玻璃、鍍膜以及透明玻璃等為主，自然光通過(guò)玻璃幕墻，使光照能充分地射入住宅空間內(nèi)部，達(dá)到清透明亮的室內(nèi)光環(huán)境效果，并且從外觀看上去使整個(gè)住宅建筑變得輕巧，具有很大的裝飾效果。

2. 窗對(duì)創(chuàng)造住宅自然光的重要性

窗是自然采光最為重要的媒介，在住宅空間設(shè)計(jì)中是集透光、通風(fēng)、導(dǎo)熱、防噪音、阻擋灰塵蚊蟲(chóng)、空間劃分等功能于一身。窗對(duì)重要性主要表現(xiàn)在：一方面，自然光透過(guò)窗射入住宅內(nèi)部可以呈現(xiàn)出太陽(yáng)光的強(qiáng)烈變化，使白天室內(nèi)光環(huán)境自然變化，富有節(jié)奏感；另一方面，可以通過(guò)人為的控制自然采光，發(fā)揮光影的創(chuàng)造性，使住宅空間內(nèi)部物體富有立體感，增添審美性，豐富生活情趣；還可以控制采光面積的大小，來(lái)創(chuàng)造有助于提高人們工作效率的室內(nèi)光環(huán)境。

窗洞的分布在住宅建成時(shí)就已經(jīng)基本定型，為保證住宅的安全以及空間合理性，窗洞的一般不允許隨意改動(dòng)大小和位置。所以，住宅空間自然采光必須高度重視窗戶(hù)玻璃的選用，應(yīng)充分了解玻璃材質(zhì)的特性、透光系數(shù)、傳熱以及隔熱系數(shù)，保證可以最大采集自然光，盡可能減少住宅能耗，達(dá)到節(jié)能減排的效果

3.住宅空間中自然光采光設(shè)計(jì)手法

（1）頂部采光。頂部采光是室內(nèi)獲取自然光源的主要方式，陽(yáng)光自上而下的射進(jìn)住宅內(nèi)部充分照亮整個(gè)空間［2］123。它可以通過(guò)設(shè)計(jì)上的細(xì)節(jié)處理獲得柔和的自然光照，而將太陽(yáng)輻射阻隔在外［3］。天窗是頂部采光的主要方式，天窗的設(shè)置有時(shí)與屋面頂部齊平，大面積的出現(xiàn)或者呈矩形，有時(shí)呈三角錐或穹頂突出。天窗采用單色厚片透明玻璃時(shí)自然光從窗戶(hù)入射，自上而下灑落在住宅空間地面上，營(yíng)造空間內(nèi)部充分的自然光照環(huán)境。若用半透玻璃取代透明玻璃，半透明玻璃會(huì)讓太陽(yáng)光直射看起來(lái)沒(méi)有那么刺眼，空間內(nèi)部會(huì)獲得均勻柔和漫射光照環(huán)境。

但是頂部天窗采光容易現(xiàn)照度不均勻、現(xiàn)溫度過(guò)高、眩暈等問(wèn)題。在解決這一問(wèn)題上，設(shè)計(jì)師一般采用化整為零的方法，將大天窗分散或分割為多個(gè)的小天窗（見(jiàn)圖1-圖3），這樣既能達(dá)到充分的自然光照又可以讓人在室內(nèi)活動(dòng)中避免眩光帶來(lái)的困擾。天窗的大小比例在避免室內(nèi)熱能的損耗的同時(shí)應(yīng)該根據(jù)其所處的地理位置的不同而設(shè)置，以達(dá)到更合理的數(shù)率，例如我國(guó)南方溫暖地區(qū)，開(kāi)窗率為 5% 時(shí)節(jié)能率達(dá)到 15%左右，節(jié)能效果明顯［4］10。

圖1　自然光天窗建筑②　

圖2　臥室自然光天窗②　

圖3　頂部分割小天窗②

（2）側(cè)窗采光。側(cè)窗采光是住宅內(nèi)部側(cè)墻的窗戶(hù)由外而內(nèi)射入的光，是空間內(nèi)部最常用的采光的方式，（見(jiàn)圖4），窗戶(hù)形狀矩形居多，但在同一空間以及窗臺(tái)高度相同的情況下，正方形窗戶(hù)比矩形窗戶(hù)采光量多，圓形最少。側(cè)窗還可以布置為連續(xù)窗、角窗或凸窗，側(cè)窗自然光斜向射入，方向性明確、空間內(nèi)部易形成陰影，使室內(nèi)外空間具有貫通性，從而獲得寬敞通透的室內(nèi)光環(huán)境。但是側(cè)窗采光的照度不均勻，從外往里的衰減速度很快，為了保證房間內(nèi)有足夠的照度進(jìn)深光照均勻，就必須使住宅空間內(nèi)部進(jìn)深小于或等于窗戶(hù)上緣高度的2倍或房間謹(jǐn)慎出的連線與地面所成角度不小于26度，而窗洞得大小應(yīng)滿(mǎn)足采光的標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖4　側(cè)窗采光③

（3）室內(nèi)反射。室內(nèi)反射是指在走廊、穿堂的頂部安裝大面積玻璃，自然光從玻璃射入到室內(nèi)，利用鏡面反射取得引伸、遞進(jìn)、擴(kuò)展光量的作用，打造連貫、開(kāi)敞、明亮的光環(huán)境［4］12。例如，不同墻面上安裝鏡子，通過(guò)光的反射光線傳播，可給人產(chǎn)生空間擴(kuò)大的錯(cuò)覺(jué)，增加自然光的反射量使住宅內(nèi)部看上去更寬闊明亮通透，亦可保持室內(nèi)空間的完整性。

（4）光影效果。陰影是伴隨著光出現(xiàn)的（見(jiàn)圖5）。光影效果是住宅空間內(nèi)確定空間功能的情況下，控制好自然光與影的關(guān)系，自然光透過(guò)玻璃或墻面，射在空間中物體后，通過(guò)自然光一天之內(nèi)入射物體的受光面和背光面轉(zhuǎn)變，創(chuàng)造出物體的立體感的變化。這種光影的變化是住宅空間中光環(huán)境所必須具備的。

圖5　光影效果④

二、科學(xué)的遮光措施

路易斯·康曾說(shuō)過(guò)：“在沒(méi)有人工控制的情況下，太陽(yáng)光有時(shí)對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)是充滿(mǎn)暴力的?！惫怆m然是明亮的使者，但伴隨其所出現(xiàn)的眩光和太陽(yáng)輻射會(huì)很大的降低住宅空間的舒適度，為了完善室內(nèi)的自然光環(huán)境要采取適當(dāng)?shù)恼诠獯胧?，在現(xiàn)代住宅空間營(yíng)造光環(huán)境中常用的遮光措施主要有：選擇適當(dāng)?shù)牟ＡР牧系倪x擇和布置適當(dāng)?shù)恼诠庠O(shè)施等。

1. 玻璃材料選擇

窗是主要的自然采光手段，其材料多以玻璃為主，在北方地區(qū)通常以雙層中空玻璃為主要采光材料，因?yàn)樗耐腹饴矢?，在北方冬天光不充足的情況下雙層中空玻璃起到很好的采光性能，南方夏天溫度高太陽(yáng)光照強(qiáng)烈，比起北方在南方紫外線和紅外線的力度更強(qiáng)，夏熱地區(qū)一般采用可以折光磨砂、印花玻璃或單銀或雙銀Low－E玻璃，為減少室內(nèi)眩光還會(huì)采用環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼替代普通平板玻璃降低太陽(yáng)輻射熱的同時(shí)減少眩光［5］118。

內(nèi)置百葉中空玻璃是中空玻璃和百葉窗的結(jié)合，將可調(diào)節(jié)百葉窗密封在中空玻璃的內(nèi)，手動(dòng)調(diào)節(jié)百葉片方向。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：能更好的隔熱遮光、達(dá)到均勻的室內(nèi)采光，它的隔音性能是普通中空玻璃的1.4倍左右。

2. 遮光設(shè)施

眩光的出現(xiàn)會(huì)使人視覺(jué)不舒適引起厭惡的情緒，降低眼睛對(duì)物體可見(jiàn)度、嚴(yán)重的話甚至喪失明視度。住宅內(nèi)部適當(dāng)布置遮光設(shè)施必不可少，一般選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝維護(hù)、性?xún)r(jià)比高的設(shè)施，有遮光百葉、遮陽(yáng)簾和遮陽(yáng)紗幕等。遮光百葉中金屬百葉的效果最佳，但價(jià)格也最貴、其次是玻璃鋼百葉片、厚帆布百葉片［5］118。

遮陽(yáng)簾材質(zhì)有竹、布、紗及環(huán)保再生材料，它操作靈活，對(duì)光的獲取比較隨意，布簾因其質(zhì)地薄厚不同，它的遮光效果可根據(jù)客戶(hù)喜好而定制，如厚帆布可很大程度上遮擋陽(yáng)光，紗簾有半透明的遮光效果，還可以根據(jù)需求做成上透下遮的面料，可以照亮房間深處還可以減少進(jìn)窗的眩光。遮陽(yáng)紗幕是由玻璃纖維制成，遮陽(yáng)隔熱、過(guò)濾90%以上的日光，與此的同時(shí)室外景觀清晰可見(jiàn)，在冬天對(duì)熱能的獲取又不會(huì)減少。

三、自然光在住宅設(shè)計(jì)中的作用

1.引導(dǎo)作用

人在黑暗環(huán)境中都會(huì)下意識(shí)的被光明的地方吸引?；谶@一點(diǎn)在住宅空間中光的引導(dǎo)作用設(shè)計(jì)師們應(yīng)該加以重視，通過(guò)整體把握透過(guò)天窗、側(cè)窗射入的自然光在室內(nèi)的直射、反射、漫射、折射所照成的不同光影的變化，使空間光環(huán)境產(chǎn)生一種秩序感美。

小筱邸住宅⑤是安藤忠雄⑥早期的作品，用混凝土網(wǎng)格和先進(jìn)的施工工藝修建的兩層高住宅，最具代表的地方是起居室，白天陽(yáng)光透過(guò)側(cè)窗照在混凝土墻壁上產(chǎn)生豐富的光影變化室內(nèi)外融為一體，灑落在走廊上，光照由強(qiáng)變?nèi)踔饾u柔和達(dá)到了光的導(dǎo)向作用，從而明亮整個(gè)空間內(nèi)部（見(jiàn)圖6）。夜晚，平滑細(xì)膩的墻面在光的漫反射作用下，仿佛被罩上一層光暈，弱化混凝土墻的冰冷僵硬的感覺(jué)，使人產(chǎn)生想撫摸它的沖動(dòng)。

圖6　小筱邸住宅⑦

2.分割與聯(lián)系

光亮度的強(qiáng)弱讓人潛意識(shí)的劃分空間，同時(shí)對(duì)每個(gè)空間不同強(qiáng)度的陽(yáng)光滲入，通過(guò)空間的循環(huán)相連，組成跳躍式的流動(dòng)空間。安藤忠雄認(rèn)為光使物體的實(shí)有，喜歡用一束不經(jīng)意的光線刺破昏暗，一束獨(dú)立的光線停留在物體表面，拖下陰影。在設(shè)計(jì)住吉的長(zhǎng)屋⑧中，外觀沒(méi)有設(shè)置窗戶(hù)看上去像是一個(gè)不透光的矩形盒子，但進(jìn)去你就會(huì)發(fā)現(xiàn)光是在整個(gè)空間塑造的重要因素，庭院而十分明亮，光線從天空灑落在庭院中，落在墻與柱之間，陰影印在在墻和院子里，住宅街道凹入的墻板將太陽(yáng)光反射在街道上，把住吉的長(zhǎng)屋與街道相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)光線獲取與環(huán)境的聯(lián)系（見(jiàn)圖7）。長(zhǎng)屋墻面都開(kāi)有與相鄰住宅之間100mm縫隙的小地窗，這個(gè)地窗在通風(fēng)換氣的同時(shí)，也起到了自然采光的作用。

圖7　住吉的長(zhǎng)屋⑦

四、結(jié)語(yǔ)

光是一種設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是設(shè)計(jì)師對(duì)藝術(shù)理念追求的一種表現(xiàn)，著名建筑師貝聿銘先生表達(dá)了光在設(shè)計(jì)中的重要作用：Light is the key。住宅室內(nèi)自然光的表現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜且講究的設(shè)計(jì)，除了前述玻璃材料選擇、遮光設(shè)施的應(yīng)用這些設(shè)計(jì)外，還要根據(jù)室內(nèi)的裝飾布局，盡量減少墻面不必要的裝飾，空間的劃分對(duì)光的要求各不相同，臥室是休息的地方的光應(yīng)盡量柔和、書(shū)房和客廳的自然光應(yīng)盡可能明亮等，要盡可能針對(duì)空間職能的不同，合理規(guī)劃自然光環(huán)境。

注釋

① 《溫和建筑》集中反映了美國(guó)建筑師馬爾科姆·韋爾斯的建筑設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，提倡設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境有利的建筑物.

② 圖片來(lái)源：http://abc.2008php.com/ tuku/2014/0826/936559.html.

③ 圖片來(lái)源：http://www.3lian.com/ show/2015/04/21745.html.

④ 圖片來(lái)源：http://game.sina.com.tw/weibo/ user/youthvision/3745701730844037.

⑤ 小筱邸住宅（Koshino House），安藤忠雄的代表作之一，位于日本兵庫(kù)縣蘆屋市.

⑥ 安藤忠雄（1941年9月13日－），日本大阪人，日本著名建筑師，最具影響力的世界建筑大師之一.

⑦ 圖片來(lái)源：安藤忠雄——世界著名建筑師系列2［M］.鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社，2004:109，86.

⑧ 住吉的長(zhǎng)屋，安藤忠雄最早期的作品之一，是一棟坐落于日本大阪府大阪市住吉區(qū)的兩層樓私人住宅建筑.

［1］付祥釗.夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002:71-72.

［2］彭慧，劉文良.生態(tài)視野下的住宅室內(nèi)自然采光設(shè)計(jì)［J］.裝飾，2015（5）:122，123.

［3］費(fèi)雙.建筑遮陽(yáng)條件下的自然采光設(shè)計(jì)策略［J］.中外建筑，2011（11）:105.

［4］彭鵬，鄭潔，周玉禮，朱磊.頂部采光的節(jié)能分析［J］.照明工程學(xué)報(bào)，2007 （3）:10，12.

［5］余熙文.基于節(jié)能目的的室內(nèi)自然光環(huán)境設(shè)計(jì)研究［J］.棗莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（2）:118.

（責(zé)任編輯曾琎）

On Construction of the Natural Light Environment in Residential Space

Есоl(xiāng)оgiсаl rеsidеnсе hаs аrоusеd mоrе аnd mоrе реорlе’s аttеntiоn оn thе nаturаl light in thе rеsidеntiаl indооr еnvirоnmеnt. Ваsеd оn thе imроrtаnсе оf nаturаl light in rеsidеntiаl sрасе， this рареr аnаlуzеs thе dеsign mеthоds оf nаturаl lighting аnd thе nесеssitу аnd mеthоd оf light blосking in thе intеrnаl sрасе， аs wеll аs thе rоl(xiāng)е оf nаturаl light in rеsidеntiаl sрасе， аnd еxрrеssеs hоw tо fullу build nаturаl light еnvirоnmеnt in intеrnаl rеsidеntiаl аrеаs.

rеsidеntiаl sрасе；nаturаl light；dеsign

J022

Adoi：10.3963/j.issn.2095-0705.2015.06.020（0115-05）

2015-10-21

黃子航，東北林業(yè)大學(xué)材料與工程學(xué)院碩士生；劉亞蘭，東北林業(yè)大學(xué)材料與工程學(xué)院教授。