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1天然采光設計研究

自然光環境設計的原則一般不同于采光設計，相對采光設計而言，它有更高層次的需求。換種方式來說，它不僅需要滿足室內空間功能的需求，還要利用自然光創造出空間的藝術效果。在進行自然光的設計過程中，首先我們需要發揮光本身的屬性，來實行室內需要的功能，確保滿足人的生理、心理的需求，也就是在采光設計的基礎上，我們在進行建筑光環境藝術的創作。其次，我們需要了解建筑特征，例如建筑空間尺度的大小、體量的大小、比例的均衡性等等，利用建筑的結構構件，如建筑的外墻、穹頂，來進行光的設計，以確保光分布達到最佳。最后，我們將對光的設計進行特殊處理，采用對比、節奏等方法，用天然光進行構圖，創造出優質的室內空間效果。例如利用光設計室內空間著名建筑，日本建筑大師安藤忠雄設計的光之教堂，利用在建筑外墻開一個十字洞口，將光線引進來，在地面上形成了秀長的十字造型，隨著時間的變化，形成不同的室內光影效果，給身處其中的人們，帶來強烈的心靈震撼。

1.1建筑開窗朝向的選擇

對于室內空間進行天然采光而言，室內最不利的開窗位置位于建筑的東側和西側，因東西側位置接受太陽光的直射，且太陽高度角較低，容易造成室內的嚴重眩光，對于視覺來說，產生嚴重的不舒適感。所以說，建筑室內采光最有利的位置應位于該房間的南側與北側。對于北方建筑，室內空間應需要采暖，開窗位置不應布置在房間的北側，不利采暖，應布置在房間的南側，如此處理，該房間在冬季，室內能得到充分的陽光直射光，降低室內采暖能耗；另外，對于炎熱地區來說，房間的開窗位置宜布置在房間的北側，太陽光線不能直射入室內，這樣在滿足建筑室內采光均勻度的同時，也能將室內的空調能耗降到最低。

1.2采光口形式的選擇

人們在建筑設計的過程中，為取得室外的天然光照，通過在建筑的外圍護結構開設不同形式的洞口，并在其外表面裝上各種透明材質，例如有機玻璃、普通玻璃等等，以防大自然各種氣候變化導致的各種侵襲(雨、雪等），這些透明的洞口統稱為采光口。一般來說，室內光照、照度的好壞、采光系數的均勻性于建筑室內采光口的形式及位置密切相關，它決定了室內光環境的好壞，也決定了室內以自然采光還是以人工照明為主。建筑基本的采光形式大致可分為三種，分別為側窗式采光、高窗式采光、頂窗式采光。側窗式采光：側窗窗戶的構造簡單，太陽光線直射入室內，光線充足，但是當房間室內進深過大，會造成室內照度的分布出現明顯的不均勻，而且眩光容易在進窗的位置形成，所以側窗對于室內進深較小的房間而言，比較適宜。高窗式采光：高窗一般位于房間外圈偏上部位，距地大概2.5m左右，稱為高窗。室內房間采用高窗采光，能提高室內較深區域的照度，同時減少眩光的產生，但對于高窗，一般室內層高較高，對于層高較低的建筑不適宜。頂窗式采光：頂窗采光一般有兩種形式，一種是在屋頂上直接開天窗采光，另一種是通過采光屋面進行采光。這種形式一般都能讓室內得到適宜的光照分布，提高室內采光效率。但是由于采光面位于屋頂，清理起來比較繁瑣，使用較少。作為建筑師，除了對建筑采光位置及形式設計外，還可以對室內空間進行進一步地細化設計，比如，設置太陽光線擴散設備；改變室內墻面材料，選用新型墻面材料，增大室內墻面的反射系數；布置采光天井；設置擋光板等等，來調控室內的照度及均勻度。自然采光的局限性：上面我們分析了室內空間提升自然采光效率的各種方式，但是在陰雨天，或者沒有太陽直射的情況下，無論你使用什么用的采光方式，對于室內的照度改善無任何幫助。因此，在這種情況下，我們必須引入人工照明來彌補自然采光的不足，從而改善室內的光環境。

2照明設計研究

2.1照明能耗分析

據查閱相關數據表明，地球上每年在照明上消耗大量的能源，據可靠數據統計，全球每年花費在照明上的費用高達2000多億美元，成本相當巨大。但是如果我們運用照明節能技術設計來進行人工照明，每年預計可節約照明能耗高達1000億美元。建筑照明節能設計作為建筑設計過程中必要的環節，大致受到兩方面因素的影響，一方面是內在因素的影響，包括人日常行為的影響，例如能否做到人走燈關等等；另一方面就是外在因素的影響，主要指建筑本身、建筑的外在環境因素等。一般來說，一個優秀的光環境設計通常是利用調研獲取的相關數據，了解室內的采光系數、照度，然后利用一些新型裝置來優化室內光環境，以此達到怡人的室內光環境效果。

2.2照明節能

（1）綠色照明設計

綠色照明是上個世紀90年代初由美國環保局提出的一個全新理念。綠色照明通常包含4個指標，分別為舒適、環保、安全、節能，這是必不可少的。以幼兒園為例，在兒童活動室、數據室、游戲區等，我們可以使用具有高顯色指數和良好光效的三色熒光燈；在一些狹小的空間，比如衛生間、走廊等等，我們可以選用緊湊型的熒光燈。此外，燈具的使用效率還會直接影響室內空間的照明的效果與能耗，所以，在室內空間不發生眩光的前提下，我們最好選用直接型燈具。查詢相關規范了解到，室內燈具的使用效率不不宜低于70%，室外燈具的使用效率不宜低于55%。根據室內房間的類型不同，采用的燈具也有所不同，如多平面的發光鏡定向射燈、蝸蛹翼配光燈具、板塊式高效燈具等等。

（2）選用智能化照明技術

智能照明是指互聯網技術的選擇，有線/無線通信技術，電力載波通信技術，嵌入式計算機智能信息處理，與分布式照明控制系統組成節能控制等技術，實現照明設備的智能控制。照明控制方法和控制光開度的合理性與后期照明的節能效果直接相關。在照明的控制方式上，我們可以按照建筑的平面布局功能，分區域來控制燈光；另外，在燈光后期的開啟上我們可以按照天然光在室內的照度變化，合理地去使用人工照明，使室內達到必要的采光效果。對于公共場所的照明，建筑物外部環境的照明，我們可以使用遠程管理，集中管理，自動光控設備等。另外，還可采用定時開光，光電自動控制開光等等。

2.3照明的設計方式

（1）按照明的空間分類

根據空間分類，它可以分為三種類型：普通照明，分區普通照明和局部照明。一般照明需要保證滿足室內工作需要。同時，對于一般照明，還有室內照度均勻度的要求。照度均勻性通過工作表面上的最小照度與平均照度的比率來識別，并且通常不應小于0.7。根據CIE規定，室內空間的照度均勻度應不小于0.8，兩個相鄰區域的建筑照明比例不應超過5：1，室內工作室一般位置的平均照度不應低于工作位置平均照度的1/30。分區普通照明是指房間中被困區域的特定功能要求。部分照明指的是室內空間的未被普通照明照射的區域中的位置。混合照明是指結合普通和混合照明以滿足室內空間照明需求的照明形式。

（2）室內空間照明設計的構圖

白晝過去，到了夜間，由于無法采用自然光照明，必須賦予人工照明，以顯示室內物體、構件的顏色，來賦予室內相應的藝術效果。室內空間照明的構圖方式如下：

①從室內空間布置的光源，燈光和燈具中獲得一定的空間藝術效果。

②室內空間具有移動的照度、亮度，分布均勻，室內平均采光系數不低于相關國家規范要求，同時室內避免眩光，給人帶來一定的舒適感，不疲勞。

③根據室內房間使用功能的定位，合理布置室內燈光源，以此取得合理的功能空間效果。

（3）室內空間照明設計的方式

①直接照明

燈具發射出的燈光光線，大概有90%以上的光通量發射到工作面上，這種直接型的照明方式，采光效率高，但是也存在一定缺點，一旦室內空間大，將會造成很強的明暗對比環境，使人容易產生疲勞感。

②間接照明

燈具發射出的光線，10%以下的光通量直接打到工作面，還有90%左右的管線將通過反射，再作用到假定的工作面上。雖然通過反射的光線來照明，光線比較柔和，但也存在一定的缺點，就是需要消耗大量的光能，所以在一般的情況下，間接照明將與其他照明混合使用。

③半直接照明

燈具發出的光，約60％~90％的光通量直接到達假定的工作面，其他光線將反射到工作面。半直接照明的優點：室內空間光照效果較柔和，明暗對比不明顯，層次分明。

④半間接照明

燈具發射的光線，大概有10%~40%之間的光通量直接到達假定的工作面，其余的光通量將通過多次反射，到達指定的工作面。它的主導照明方向是指向非工作面的，主要通過反射來對工作面進行照明。

⑤擴散照明

燈具發射的光線，范圍廣，向四周發射光線，照明區域最大，光線柔和。

2.4室內空間照明的藝術意義

在黑暗的空間，燈光可以營造室內的空間氣氛。作為建筑師，必須充分了解，利用“光”，才能對光進行很好的設計，以此滿足人們對光的空間及心理需求。隨著全球科技的不斷發展，各式各樣的光源涌現，現代燈具的不斷推陳出新，都為照明設計提供了廣闊的發展前景。影響室內設計的主要因素包括形、光、色、質，其中顏色與質地是在光的作用下形成的。所以說，照明設計不僅可以營造良好的光環境，還可以配合其他設計元素，營造良好的空間效果。因此，在室內照明設計過程中，建筑師不僅要仔細觀察室內布局，還要滿足業主對室內空間的需求，讓業主感受室內空間的藝術效果，為業主營造溫馨的室內空間。

3結語

本論文通過對天然采光設計研究與人工照明設計研究二個方面出發，探討了人工照明與天然采光在室內設計過程中的應用。光是室內設計過程中最重要的一個環節，它能影響室內空間的整體藝術效果，作為建筑設計師，在室內照明設計的過程中，必須遵守室內空間照明設計的原則，熟悉室內照明設備的布置，更好地去進行照明設計，避免在照明設計中出現強烈眩光的現象。總之，在建筑室內照明設計的過程中，需要給人以最大的舒適感。

參考文獻：

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[4]GB50033-2013，建筑采光設計標準[S].[5]GB/T50378-2014，綠色建筑評價標準[S].

作者:沈思凱 譚良斌 單位:昆明理工大學建筑與城市規劃學院