劉永鑫 酒泉市建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司

1 前言

隨著生活水平的不斷提高，人們對自身居住環(huán)境也提出了更好的要求。針對這一現(xiàn)象，建筑師需要轉(zhuǎn)變以往的設(shè)計理念，在建筑設(shè)計當(dāng)中科學(xué)的引入自然光，保障室內(nèi)采光效果，根據(jù)住戶需求來進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計，提高人們生活質(zhì)量。

2 自然光應(yīng)用的現(xiàn)狀

2.1 自然光在建筑造型中的應(yīng)用

查看建筑外部造型，主要依靠光線及其在建筑外墻所留下的光影來實現(xiàn)的，通過這種方式更好觀察建筑外部造型，了解其美感。古埃及金字塔能夠通過光線留下的陰影來呈現(xiàn)出純凈又雄偉的體量，在自然光照射下反映出高光、反光等內(nèi)容的層次感，更好反襯出建筑的構(gòu)造美。作為中國古老建筑挑檐經(jīng)過陽光投射能夠投射出既清晰又優(yōu)美的陰影，使其在一定空間內(nèi)充分展現(xiàn)出自身裝飾成果。

2.2 自然光對于空間氛圍的營造

陽光不僅可以為我們帶來光明，其還能在一定程度上映射出不同情緒。在陽光強(qiáng)度、方向等內(nèi)容不斷改變的背景下，光線影響著我們對空間的感知——放松、壓迫等，進(jìn)而還會影響到我們情緒——慌張、積極、活力四射等。

2.3 自然光與動態(tài)關(guān)聯(lián)

設(shè)計師的設(shè)計歸屬于靜態(tài)建筑，而光線、建筑以及時間存在著四維關(guān)系。沒有靜止不動的光線，任何形式的自然光都會隨時間而呈現(xiàn)出不同強(qiáng)度、方向等內(nèi)容。日本著名建筑師在設(shè)計石原邸住宅設(shè)計時，其內(nèi)院設(shè)計是最令人震撼的部分，他將大片的玻璃磚引入設(shè)計當(dāng)中，構(gòu)建了一個能夠與外部直接進(jìn)行接觸的室內(nèi)外建筑——光井，在白天室內(nèi)被自然光照射的非常明亮，夜間則黑暗靜謐，被室內(nèi)燈光所照亮，這種設(shè)計模式可以讓住戶充分的體驗四季變化并感受生活。

3 自然光在當(dāng)下建筑設(shè)計中的作用

3.1 自然光的應(yīng)用能夠起到調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境作用

自然光對現(xiàn)階段室內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵性作用，對于自然光照射偏少的建筑來說更為重要，與此同時自然光還能調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。四季變化對室內(nèi)溫度影響極大，在冬季，多數(shù)建筑都是依靠空調(diào)等機(jī)械系統(tǒng)來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，而處于高緯度的地區(qū)，其主要利用燃燒煤炭等內(nèi)容來取暖，通過這種方式不僅會加大能源消耗，還會降低室內(nèi)空氣的流動性，甚至還會提高一氧化碳中毒等不良現(xiàn)象發(fā)生率，對人們生命健康構(gòu)成威脅。而科學(xué)的運(yùn)用自然光能夠有效降低資源浪費(fèi)，使建筑能夠保持健康舒適的室內(nèi)環(huán)境。

3.2 自然光的應(yīng)用能夠改變建筑視覺效果

自然光對建筑視覺效果的改變有著積極影響。以建筑設(shè)計的實際情況為根本出發(fā)點(diǎn)，合理的把控建筑空間和光照條件，以便能夠達(dá)到更好的關(guān)照效果，在對建筑物光照角度等內(nèi)容進(jìn)行合理調(diào)整后，能夠使其在視覺上達(dá)到多樣化效果，受到了人們的喜愛。

3.3 自然光的應(yīng)用促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展

隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑自然光使用也取得了巨大突破。將自然光科學(xué)的引用到現(xiàn)階段建筑設(shè)計當(dāng)中，其不僅可以有效的解決建筑能源消耗的問題，還滿足當(dāng)下我國低碳節(jié)能的理念，為我國生態(tài)文明建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

4 建筑設(shè)計中利用自然光的技術(shù)策略

4.1 誘導(dǎo)式采光設(shè)計

經(jīng)研究表明，自然光對人們的心理和生理健康起著積極影響，而建筑的采光情況也是衡量建筑內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。因此，科學(xué)的自然采光不但可以避免由于人工照明帶來的資源浪費(fèi)，而且還可以輔助工程師設(shè)計出一個更加溫暖、舒適的建筑內(nèi)環(huán)境。不同的生態(tài)建筑師在設(shè)計上都會對自然采光有著不同見解，他們會根據(jù)建筑的實際情況來制定相應(yīng)建設(shè)措施。其中高技術(shù)生態(tài)建筑是現(xiàn)階段設(shè)計師廣泛使用的建設(shè)策略之一，它在運(yùn)用時主要采用透光性材料，其最大優(yōu)勢就是能夠最大限度的增加采光面積。此外，誘導(dǎo)式采光主要以建筑的內(nèi)部光照為根本出發(fā)點(diǎn)來設(shè)計的，主要運(yùn)用自然采光，避免人工照明帶來的人員成本消耗。誘導(dǎo)式采光設(shè)計包括遮陽設(shè)施、安裝百葉窗等內(nèi)容，其既可以為顧客提供充足的自然光照，又能降低能源消耗等不良現(xiàn)象的發(fā)生幾率，尤其是太陽收集器等高科技的應(yīng)用，為我國生態(tài)建筑的發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。

4.2 誘導(dǎo)式恒溫恒濕圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

太陽光熱能對誘導(dǎo)式恒溫恒濕圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計有著積極影響，其能夠最大限度減少機(jī)械設(shè)備的使用，經(jīng)過科學(xué)的設(shè)置和挑選材料，使室內(nèi)溫度濕度達(dá)到最佳狀態(tài)。這種設(shè)計合理的運(yùn)用了自然運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律，屬于綠色化建設(shè)設(shè)計手法，其最常應(yīng)用在“雙層皮”玻璃幕墻的設(shè)計當(dāng)中?！半p層皮”幕墻可以借助其巧妙的表皮設(shè)計來吸收自然光，其中透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠更好的降低建筑能源消耗，并受到了眾多建筑師的青睞，被稱為“可呼吸的建筑皮膚”?！半p層”玻璃幕墻能夠很好的解決以往建筑能耗高、空氣質(zhì)量差等問題，提高工程建筑水平，為工程建筑走向綠色化道路打下堅實基礎(chǔ)。

在冬季，“雙層皮”的特殊構(gòu)造能夠起到空氣預(yù)熱作用，其不但可以減少建筑表皮熱量消耗，而且還能降低室內(nèi)噪音值，為人們營造一個健康舒適的生活環(huán)境。在高層建筑中，“雙表皮”可以有效抵抗建筑內(nèi)層的風(fēng)壓，為建筑自由開創(chuàng)通風(fēng)提供了有利條件，進(jìn)而降低高層建筑中機(jī)械通風(fēng)所帶來的能源消耗，推動了我國生態(tài)文明的發(fā)展。由于“雙層皮”的自然和機(jī)械相結(jié)合設(shè)計原理，其可以確保建筑在晚上利用率較低時，依然保持自然通風(fēng)的狀態(tài)?！半p層皮”玻璃幕墻可以有效進(jìn)行熱能集中并實現(xiàn)循環(huán)利用，降低能源消耗。所以，“，“雙層皮”玻璃幕墻是現(xiàn)階段生態(tài)建筑中不可或缺的一部分，它能夠隨著氣候變化做出積極反應(yīng)。

4.3 誘導(dǎo)式中庭氣候交換系統(tǒng)

誘導(dǎo)式中庭交換系統(tǒng)主要由誘導(dǎo)式采光和誘導(dǎo)式通風(fēng)作用而成的，其對生態(tài)文明的發(fā)展起著積極作用，且廣泛應(yīng)用于現(xiàn)階段生態(tài)建筑當(dāng)中。透光中庭是最為傳統(tǒng)的設(shè)計，它能夠充分體現(xiàn)出人們自然光的喜愛。在20世紀(jì)60年代，美國在大型公共建筑設(shè)計上引入中庭，由此，中庭設(shè)計的性質(zhì)發(fā)生了巨大改變：在人們面前呈現(xiàn)出了都市氣息，其在設(shè)計上具有多樣化特點(diǎn)，能夠給人帶來足夠的公共空間。在科技和建筑不斷發(fā)展的背景下，中庭的作用不僅僅局限于公共空間，其還有著室內(nèi)氣候調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，保障室內(nèi)環(huán)境水平。在現(xiàn)階段生態(tài)建筑當(dāng)中，這種高效益中庭設(shè)計往往會成為生態(tài)建筑師內(nèi)容設(shè)計的首選。

生態(tài)建筑主要把“綠化引入”等內(nèi)容作為建設(shè)的根本出發(fā)點(diǎn)，其不僅可以有效的降低資源消耗，而且還能調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境和溫度，為建筑內(nèi)環(huán)境水平的提高奠定了堅實基礎(chǔ)。透光中庭的綠化引入是依靠自然光熱效應(yīng)實現(xiàn)的，它可以確保中庭設(shè)計的建筑在冬季利用溫室效應(yīng)達(dá)到室內(nèi)保暖效果，夏季采用熱煙囪效應(yīng)根據(jù)熱壓原理使建筑實現(xiàn)自然通風(fēng)，從而達(dá)到散熱的效果。與此同時，中庭設(shè)計的引入不僅可以降低機(jī)械通風(fēng)帶來的能源消耗，還能夠使回收的熱能實現(xiàn)循環(huán)使用，使能源得到充分利用。

4.4 OM陽光體系

OM陽光體系具有多功能化的特點(diǎn)，其可以使建筑室內(nèi)實現(xiàn)空氣加熱或冷卻，對地面進(jìn)行加熱，保障室內(nèi)溫度，并提供大量熱水資源。太陽能屬于被動式系統(tǒng)，相關(guān)人員只需要采用有限的高技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)一年的室內(nèi)氣候調(diào)節(jié)。OM 陽光體系不僅僅采用了高技術(shù)，其在設(shè)計上主要將“高技術(shù)”和“低技術(shù)”進(jìn)行融合，使其保持簡潔性特點(diǎn)，建筑下通氣槽設(shè)計可以有效避免室外空氣的入侵，使其集中在屋檐之下，并在玻璃集熱板加熱下轉(zhuǎn)化成可利用的熱水，為每家每戶熱水和暖氣的供應(yīng)提供了有利條件。而高技術(shù)的應(yīng)用可以提高系統(tǒng)工作效率，使建筑中的玻璃集熱板設(shè)計充分發(fā)揮了其應(yīng)用價值。此外，相關(guān)人員需要對建筑內(nèi)的不同位置進(jìn)行檢測，以此更好的確定熱空氣導(dǎo)入或排出，具體措施如下。

空氣流動對熱量的收集和傳遞有著積極影響，其為建筑內(nèi)熱水的供應(yīng)創(chuàng)造了有利條件。地板下的熱能儲蓄室運(yùn)作原理如下，當(dāng)屋頂熱空氣被傳輸?shù)轿挥诘叵碌乃喟迳蠒r，熱空氣會作用于水泥厚板，對其進(jìn)行加熱，在經(jīng)過地板風(fēng)口為室內(nèi)送風(fēng)。此時，因為水泥板有著蓄熱性特點(diǎn)，其能夠在夜間實現(xiàn)輻射并儲存更多熱量，使太陽能更好實現(xiàn)晝蓄夜發(fā)的特點(diǎn)。因此，OM 陽光體系在不同時間或季節(jié)都有著不同的運(yùn)行方式，而這些措施的使用可以能夠有效加強(qiáng)建筑物與OM系統(tǒng)之間的聯(lián)系，使其能夠合理的依據(jù)大自然變化來運(yùn)轉(zhuǎn)，與氣候等內(nèi)容相互作用，使建筑全年都維持在舒適健康的環(huán)境下。

4.5 功能區(qū)和緩沖區(qū)設(shè)置

科學(xué)的設(shè)置功能區(qū)和緩沖區(qū)，最大限度的為每處功能空間提供充足采光和通風(fēng)等環(huán)境設(shè)計，降低建筑中的能源消耗。功能區(qū)和緩沖區(qū)的設(shè)置既相互獨(dú)立又有一定聯(lián)系，從功能的角度來講，這對功能區(qū)靈活性的提高起著關(guān)鍵性作用，而站在能源的角度來看，功能區(qū)和緩沖區(qū)具有獨(dú)立性特征，兩者可以對能源加以有效的利用，如陽光中庭緩沖區(qū)可以改善室內(nèi)環(huán)境，保障建筑采光等環(huán)境內(nèi)容等。在建筑上，功能區(qū)主要作用于建筑的功能層面，如辦公中不可缺少的辦公區(qū)等內(nèi)容，而緩沖服務(wù)區(qū)在建筑當(dāng)中起著輔助的作用。功能區(qū)具有較大的活動空間，其主要將功能和使用模式進(jìn)行合理調(diào)整，保障建筑在能源消耗最低的基礎(chǔ)上實現(xiàn)新的應(yīng)用功能。而緩沖區(qū)主要作用于功能區(qū)，它對高技術(shù)生態(tài)建筑內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)有著積極影響，其不僅可以輔助功能區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，還能為其營造一個良好的室內(nèi)外環(huán)境緩沖空間。

5 結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，以往的建筑設(shè)計已不能滿足現(xiàn)階段人們生活需求。針對這一現(xiàn)象，生態(tài)建筑設(shè)計師需要在室內(nèi)外設(shè)計上巧妙的利用自然光，根據(jù)建筑的實際情況來制定相應(yīng)方案，確保住戶能夠享受到充足的陽光，并生活在一個良好的室內(nèi)環(huán)境當(dāng)中。