建筑天然采光 牟均.doc

建 筑 天 然 采 光
牟均
重庆工程职业技术学院

摘要：自古以来，人们都更喜欢在天然光的状态下学习、工作或生活。天然光从始至终都是建筑室内外视觉活动的首选光源。对天然光条件下人们居住满意度及喜好的调查和观测是有效利用天然光、创造更加适宜的建筑天然光环境的一项基础工作。本文对居住建筑天然采光质量的量化评价方法和评价指标，有助于优化居住建筑采光设计相关原则，有利于提高设计人员在实际方案中的可操作性，在倡导绿色建筑的前提下更好地实现天然光的利用。
关键词：居住建筑，天然采光，质量，评价，眩光
0 绪论
英国著名建筑师理查德·罗杰斯曾经说过：“建筑是捕捉光的容器, 就如同乐器如何捕捉音乐一样, 光需要使其展示的建筑。” 当建筑在光与影的共同渲染之下，不仅可以提升周围环境的整体质量，同时也可以将人们带进不同的意境之中，产生不同的精神感受。尤其是在一个连续的空间序列当中，光影带给建筑的非凡影响力就更加突出。也正是由于在建筑的整理空间概念中引入了时空因素，从而使人们改变了单一的欣赏角度，带给人们多角度、多层次的观赏空间。所以可以这样说，建筑已经不再是凝固的音乐，而成为可以体验的流动的空间序列，在这样的前提下，采光设计便成为建筑设计中举足轻重的一个环节。与此同时，问题也相应提出，采光设计与建筑设计之间的矛盾越来越受到建筑设计师的高度重视。
1 天然采光研究的背景
在建筑设计中，常见的照明方式有普通照明及泛光照明等，但随着人们生活品质的不断提高，对生活质量的要求也日益提高，基本的照明方式已经不能满足人们日益增长的需求。于此同时，环境、资源的可持续性的提出，需要设计师在进行建筑设计的同时还要考虑节能等一系列的问题。因此，如何需找和挖掘出更加适宜社会、能源、人体自身需要的洁净能源成为现阶段的一个主要目标。天然的太阳光便成为采光设计中优先考虑的绿色能源。
光环境的设计对建筑空间和非空间因素都起着至关重要的作用，忽视任何一方均不可，只有两者完美结合才能使建筑的整体效果达到极致。
1.1 天然采光与节约能源
世界各国用于照明的电量约占总发电量的9﹪～25﹪,我国约占10﹪，而我国电力的四分之三是由火力发电厂提供的,因此燃烧煤和石油时排放大量的二氧化碳、二氧化硫和烟尘等,这些有害的物质会引起温室效应、酸雨和严重的环境污染。
1.2 天然采光与建筑节能
节能建筑这一概念经过长时间的补充、完善、发展，经过了三个阶段：节省能源—减少热量散失—提高能源利用率。节能建筑并不是单纯地只注重节能，更重要的是保证使用者的舒适度，这就要求更加现实的手段。节能建筑最大的好处就在于减少建筑能耗，从而降低维护所需的费用。按北欧的经验，节能建筑在初期投入成本阶段比一般建筑要高出3﹪，但在后期维护费用方面却可降低 60﹪。在发达国家，建筑所消耗的能源一般占该国能源消费总量的30﹪～40﹪，在我国建筑耗能占能源消费总量的28﹪。目前我国能源消耗的形势相当严峻，但是我国建筑节能的水平比较低，所以我国在能源利用效率方面还存在着很大的提高空间。
1.3 天然采光与人体健康
光对人身体的影响主要体现在两点：第一，通过神经系统影响整个内部环境；第二，通过皮肤作用于人的健康。在白昼时,人体会在光的刺激下,加快蛋白质的分解,进而加快排出二氧化碳,而氧气吸收则增加,即加快新陈代谢的速率。
日光与人体健康的关系是密不可分的，其影响也是直接的，舒适合理的光环境有利于人体的健康，过度、不均衡的光环境则严重影响人体的健康，甚至危害人体的生理机能，同时也对精神因素产生十分不利的影响。因此合理、健康、舒适就成为衡量建筑采光设计的一项重要指标，这也是设计师所追求的设计目标。
1.4.天然采光与精神因素
实际上,光对人体健康的影响是多方面的,既有生理方面的作用,又有心理方面的作用。
光对人体精神的影响主要是作用于大脑皮层，通过影响大脑皮层的活动导致心理活动的各种复杂变化。舒适、明亮的环境下，自然使人们心情愉快，精神振奋；杂乱、多变的强烈光照之下，就会引起烦躁、目眩等反应。这是因为强烈变化的有色光干扰了大脑皮层，使大脑的中枢神经不能正常活动，因此打乱了人体固有的平衡状态，造成多种不适症状。
当今社会人口的增加时不能忽视的现状，建筑也必须不断增多，人均的建筑面积则会相应减少，由此不难推理出，我们可以享受到的天然采光相对的也会越来越少。住宅区的高度密集已经成为社会发展的主流，伴随这种趋势产生的室内采光不足的现象逐渐引起设计者和使用者的共同关注。人工光源在生产、应用和回收的全过程中会产生对资源、能源和环境的极大污染，为了适应人们对采光需求的不断提高，同时不增加社会和自然的代谢负担，健康、绿色、可持续的新型采光技术在实际运用中越来越受到人们的欢迎。
天然光的益处不胜枚举，在舒适的光环境中，人们学习、工作和生活的效率都会得到一定程度的提高，并在活动的过程中身心舒畅，延缓疲劳。特别是针对老年人群，由于全球的老年化进程逐渐加快，老年人成为使用居住建筑大部分时间的主要人群。

2 天然采光对住宅建筑的影响
天然采光技术是将零能耗的太阳光引入室内，并将其按照合理的规律进行分配，减少人工照明带来的一系列污染问题，达到更健康、更绿色、更舒适的光效果，这是天然采光最突出的优势。
2.1 在建筑空间内光环境的作用
2.1.1环境的时间性
一年中春、夏、秋、冬季节交替变换，一天里，日月星辰同样不断更替变化，光的性质、入射角因此不停地变化。不能把光这一因素只是看成一种感知的媒体，更重要是要注重在不同的空间状态下光所产生的不同效果。光对建筑空间有极强的修饰作用，不同的色彩、不同的强度、不同的光线组合都会带给人们不一样的感受，使室内空间形成不一样的效果。这也就是光的时间性的体现。
2.1.2光的心理性
随着长时间的设计习惯，设计师对天然日光的重视角度仅仅局限于照度高低的研究，甚至在相当长的一段时间内，很多人认为照度越高，视觉环境效果越好。在这种错误观念的引导下，甚至导致了美国年代提出工作效率最高的光环境是无窗的，认为只需要使用人工照明就可以解决视觉要求。这一做法导致大量的能耗，直到发生石油危机，人们意识到保护环境、节约能源和可持续发展的重要性，但已经有大量的建筑建成，错误无法弥补。惨痛的历史教训让我知道，只依靠光的强度和照度这两个指标，并不能合理判定室内采光水平的高低，单一的质量标准远远不是衡量室内采光水平的唯一标准。
2.2 光环境与眩光
在建筑室内照明中，眩光问题一直是困扰设计师的一个难题。眩光本身是一种视觉条件，产生这种现象的原因是由于视野内接受的亮度分布不适当或是由于亮度的变化幅度太大，再或者是由于空间或时间上存在着极端的对比，因此而引起的不舒适或是降低了观察物体的能力，或是同时产生这两种现象。不论因为何种情况引起的眩光，都对人体的生理和心理活动轻则有干扰，重则有十分严重的危害，有时还会产生视觉疲劳、引起人体的不适等种种危害，降低工作和学习效率。
3 居住建筑采光研究发展概况
伴随科技日新月异发展到今天，能源问题已经达到举世瞩目的程度，如何在建筑设计中充分利用最便宜、最干净的太阳能，运用天然光能来改进室内光环境，创造比人工照明更利于身心健康的视觉环境，成为众多设计人员的共同目标。世界各国的建筑工作者大量研究，同时也取得了众多崭新的研究成果。
3.1 目前我国采光研究现状
3.1.1我国的建筑遮阳现状
我国大部分地区具有夏季气候炎热、日照辐射强的特点，但建筑的遮阳设计还没能引起设计师的重视，因此大部分建筑均存在室内光环境过度的现象。良好的遮阳设计有许多对人、对建筑、对节约能源等各个方面的优点，总结起来主要包括以下几点：
1）能够有效的防止过多的太阳辐射进入室内，从而改善室内的热工环境，大大降低夏季的空调制冷所需的能源消耗。
2）可以避免维护结构由于被过度加热而通过二次辐射和对流的方式加重室内的热负荷。
3）能够有效的防止眩光的产生，起到优化室内光环境的作用。
4）可以防止直射日光中的有害物质，尤其是其中紫外线对室内物品的损害。许多材料，尤其是天然材料的制品对辐射极为敏感。
3.2我国对建筑采光的标准
《建筑采光设计标准》GB/T 50033—2001；主编部门：中华人民共和国建设部；批准部门：中华人民共和国建设部；施行日期：2001 年11 月1 日。
根据国家计委《关于印发一九九三年工程建设标准定额制订、修订计划的通知》(计综合[1993]110 号)的要求，由建设部会同有关部门共同对工业企业采光设计标准GB50033--91进行了修订，现更名为《建筑采光设计标准》，经有关部门会审，批准为国家标准，编号GB/T 50033-2001，自2001 年11 月1 日起施行，原《工业企业采光设计标准》GB 50033-91同时废止。
本标准是在国家标准工业企业采光设计标准GB50033-91 的基础上，总结了居住和公共建筑采光的经验，通过实测调查，并参考了国内外的建筑采光标准而制订的。
4 结束语
舒适的光环境对人至关重要，无论是人的身体健康还是心理健康，良好的天然光环境都有着不可取代的地位。本文旨在为居住者创造舒适、健康、优美的光环境，通过本文的工作，给居住建筑天然采光研究提供一种简便但可靠的方式。
在今后的研究中，希望可以克服上述各种不足之处，广泛调研，积极大量地收集数据，然后进行分析，这样才能确保结论的准确性和普遍性。同时，伴随着科技地不断进步，希望有更好的、更科学的方式对居住建筑天然采光做进一步地深入研究，提高以人为本的意识，积极倡导绿色建筑的早日真正实现。
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致谢：感谢重庆工程职业技术学院陈捷老师的指导和帮助。