建筑設(shè)計(jì)中自然光設(shè)計(jì)手法的應(yīng)用

許亞軍

（中城科澤工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，江蘇東臺(tái) 224200）

在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，自然光的有效利用，能夠降低部分能源資源的消耗，因此，我們必須加強(qiáng)對(duì)自然光設(shè)計(jì)手法的應(yīng)用分析，從而最大程度的提高建筑設(shè)計(jì)中自然光的利用效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光資源的有效利用。

1 自然光的特征

自然界中非人為因素產(chǎn)生的光線統(tǒng)稱為自然光。自然光隨著地球的運(yùn)轉(zhuǎn)而不斷地發(fā)生改變，由于地球運(yùn)轉(zhuǎn)具有一定的規(guī)律性可尋，跟隨地球運(yùn)轉(zhuǎn)而變化的自然光也具有一定的規(guī)律可尋。同時(shí)，自然光在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，對(duì)事物的明暗照明效果也有著相應(yīng)的規(guī)律性變化，是可以通過(guò)人為操作對(duì)其進(jìn)行控制的。再者，自然光的折射角度和照射角度，在不同時(shí)段會(huì)呈現(xiàn)出不同的入射角度和折射角度，當(dāng)光線入射角偏小時(shí)，自然光的光波會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化，導(dǎo)致自然光光線色溫下降，反之，當(dāng)光線入射角度偏大時(shí)，光線色溫會(huì)提升，這種角度變化帶來(lái)的光線色溫變化同樣有據(jù)可循。有研究表明，光線色溫和光譜成分會(huì)影響自然景物的色彩，因?yàn)椴煌淖匀痪拔镉兄煌墓庾V成分，其在光線色溫的照射下，會(huì)產(chǎn)生不同的視覺(jué)感受，進(jìn)而導(dǎo)致自然景物顏色間出現(xiàn)差異。

2 建筑設(shè)計(jì)中自然光應(yīng)用的關(guān)鍵意義

2.1 調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的明暗

光線充足明亮的建筑室內(nèi)空間，會(huì)給人帶來(lái)精神和視覺(jué)上的雙重享受，讓人放松心身，帶來(lái)良好的居住感。設(shè)計(jì)人員在建筑設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)自然光的應(yīng)用，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的明暗度，起到改變建筑內(nèi)部居住環(huán)境的作用。在部分冬日日照充足的地區(qū)，足夠的日照時(shí)長(zhǎng)還能起到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，降低供暖設(shè)備能源消耗的作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。此外，建筑設(shè)計(jì)中自然光的應(yīng)用，還能夠有效減少居住者在白日里對(duì)照明燈具的使用率，降低不必要的電能損耗，減少相關(guān)費(fèi)用的產(chǎn)生。

2.2 調(diào)節(jié)建筑物的視覺(jué)效果

自然光的有效應(yīng)用能夠調(diào)節(jié)建筑的視覺(jué)效果，不過(guò)這種調(diào)節(jié)效果多適用于建筑的外觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造，通過(guò)光線的明暗度變化來(lái)強(qiáng)化建筑外觀設(shè)計(jì)的立體感和個(gè)性化。在實(shí)際的建筑物外形設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)外觀構(gòu)造需求，對(duì)建筑空間和物體的光照效果進(jìn)行有效控制，通過(guò)改變自然光對(duì)建筑的光照形式、光照角度、光照位置、光照強(qiáng)度等，讓建筑的反射光線與折射光線呈現(xiàn)出多樣化的視覺(jué)效果，以此保障建筑在不同時(shí)刻的自然光照射下都能呈現(xiàn)出特定的視覺(jué)效果，從而加深人們對(duì)建筑的印象，提高建筑物的知名度。

2.3 推動(dòng)能源的可持續(xù)發(fā)展

實(shí)際上，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)有的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠有效的改變建筑原有的大能耗行為。在建筑設(shè)計(jì)中對(duì)自然光進(jìn)行有效控制，無(wú)異于錦上添花。自然光的引入能夠有效調(diào)節(jié)室內(nèi)的明暗度，讓人們?cè)谔鞖馇缋实陌滋?，無(wú)需采用照明設(shè)備來(lái)對(duì)室內(nèi)的光線明暗度進(jìn)行調(diào)整，大大節(jié)省不必要的電力資源消耗。同時(shí)，自然光是一種很好的太陽(yáng)能資源，充足的太陽(yáng)光照能夠?yàn)槭覂?nèi)帶來(lái)大量的熱度，提高室內(nèi)的溫度，減少空調(diào)設(shè)備、制暖設(shè)備等的使用頻率，節(jié)約電力資源。對(duì)某些采用煤炭供暖的北方地區(qū)，加長(zhǎng)太陽(yáng)光照時(shí)常可以有效降低煤炭資源的損耗。因此，在建筑物設(shè)計(jì)中加強(qiáng)對(duì)自然光的利用，可以有效降低能源消耗，貫徹環(huán)保、低碳、節(jié)能的建筑理念，推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 建筑設(shè)計(jì)中自然光設(shè)計(jì)手法的實(shí)際應(yīng)用

3.1 建筑總平面

建筑群體空間布局格式是建筑總平面設(shè)計(jì)的具體體現(xiàn)，而建筑的空間布局格式又會(huì)影響設(shè)計(jì)人員對(duì)自然光的控制。因此，為保障建筑中平面設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，設(shè)計(jì)人員要在協(xié)調(diào)建筑物結(jié)構(gòu)與自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合建筑所在地的地形條件和光照條件，依據(jù)自然光的光照情況來(lái)對(duì)建筑群體空間布局格式進(jìn)行設(shè)計(jì)，保障每一棟建筑都能夠獲得最佳的光照環(huán)境。

為此，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)科學(xué)技術(shù)模擬自然光照條件，觀察自然光照條件下建筑模型對(duì)自然光照的反應(yīng)情況，并得出對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果，而后根據(jù)得到的結(jié)果對(duì)建筑群體的間距、朝向、總平面設(shè)計(jì)等進(jìn)行調(diào)整，確保建筑內(nèi)部空間的光照充足。如果建筑物總平面設(shè)計(jì)中，存在個(gè)別體量過(guò)大的建筑物，除確保建筑物內(nèi)部擁有理論可行的最大自然光照射范圍外，還應(yīng)避開(kāi)建筑陰影對(duì)其他建筑物自然光照的影響，合理控制建筑群體間的間距，確保建筑群體間距的合理，防止因間距不合理而導(dǎo)致的自然光照射不足。

3.2 建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮建筑所在地的自然光照條件，結(jié)合自然光照條件來(lái)設(shè)計(jì)建筑采光方案，對(duì)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣可以最大程度的改善建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的采光設(shè)計(jì)，確保其在竣工驗(yàn)收時(shí)，不會(huì)因不符合相關(guān)采光要求，而需重新進(jìn)行設(shè)計(jì)整改，減少不必要的資源浪費(fèi)。如果建筑的內(nèi)部平面布局較為復(fù)雜，且不能更改，可以通過(guò)在墻面上設(shè)計(jì)采光槽、建筑天花板下部開(kāi)設(shè)高窗、以及在建筑地下室設(shè)置采光通風(fēng)井等辦法來(lái)提高室內(nèi)的自然光照射面積和區(qū)域，調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的光線明暗度，從而減少電氣照明設(shè)備在白天的使用頻率。

另外，設(shè)計(jì)人員還可以根據(jù)自然光的折射角度和入射角度，計(jì)算太陽(yáng)光在不同時(shí)段的角度變化和光照方向變化，借助一定的設(shè)計(jì)將自然光引入到建筑物的內(nèi)部空間中，確保室內(nèi)光線的充足。這種引入自然光的采光設(shè)計(jì)法，可以最大程度上改善建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)功能復(fù)雜且室內(nèi)空間大進(jìn)深的室內(nèi)結(jié)構(gòu)的光照不足問(wèn)題，有效提高室內(nèi)空間的采光率。

因此，為有效提高建筑內(nèi)部空間的光照合理性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓庹找?guī)律，同時(shí)結(jié)合建筑的實(shí)際需求，選擇透光性較高的建筑材料，避免因建筑材料透光率不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的室內(nèi)光線昏暗。同時(shí)，建筑的室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)以及家具的陳列擺設(shè)，都應(yīng)與建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)息息相關(guān)，以此引導(dǎo)自然光投射在設(shè)計(jì)好的投射位置上，更好的將自然光引入到室內(nèi)。最后，門窗作為影響自然光照射的主要因素之一，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)在自然光投射強(qiáng)度弱的地方增加開(kāi)窗面積，同時(shí)模擬自然光的投射強(qiáng)度，在自然光投射度較好的地方，做好遮陽(yáng)處理，減少室內(nèi)炫光的產(chǎn)生。

3.3 建筑物外部結(jié)構(gòu)

好的建筑設(shè)計(jì)不僅體現(xiàn)在建筑的總平面設(shè)計(jì)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，還體現(xiàn)在建筑物的外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，三者缺一不可。在建筑物設(shè)計(jì)中，建筑外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要與建筑物總平面設(shè)計(jì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行密切配合，借助科學(xué)合理的建筑內(nèi)外部自然光設(shè)計(jì)手法，有效的對(duì)建筑內(nèi)外部的光照條件進(jìn)行控制。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)過(guò)往設(shè)計(jì)中累計(jì)下的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)有效的基礎(chǔ)設(shè)備，如采光井、天窗、落地窗等，使房屋建筑內(nèi)部即使在光線薄弱的條件下，也能擁有充足的自然光使用率。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)通過(guò)與自然光相關(guān)的物理知識(shí)，輔助一些光影技術(shù)來(lái)對(duì)自然光的照射角度和照射方向進(jìn)行有效處理，以此優(yōu)化建筑外部的視覺(jué)效果和光照效果，在一定程度上保護(hù)好居民的視力。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑設(shè)計(jì)中自然光設(shè)計(jì)手法的應(yīng)用，能夠有效改善建筑物外部的視覺(jué)效果、室內(nèi)光線明暗以及調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，減少不必要的照明設(shè)備與取暖設(shè)備的使用效率，提升居住環(huán)境舒適度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)的環(huán)保節(jié)能效果。