邹桂然

摘要：当今建筑自然采光的研究随着不断的实践逐步得到广泛的发展，在多种使用功能的建筑中均可以看到自然采光设计在建筑设计中的结合，本文从几个方面阐述了建筑自然采光。

关键词：建筑；自然采光；技术；空间组织

Abstract: With the constant practice gradually gained a wide range development， the construction of natural light in the construction of multiple use function combine with natural lighting design in the architectural design, this paper analyzed several aspects of the construction of natural lighting.Key words: architecture; natural light; technology; spatial organization

中图分类号：B845.63 文献标识码： A 文章编号：

建筑采光是指建筑需要进行照明使用面采取的利用天然光源与人工光源对建筑室内进行照明的行为。

目前我们的建筑采光还主要是利用天然采光和人工采光，天然采光主要是利用光线在白天为建筑室内进行照明。而人工采光则能在天然采光不足以满足采光要求时进行补充和替代，在夜里人们则完全依赖人工照明来维持现代文明社会的正常生活。由于天然采光没有成本、没有污染，又无须设备投资，所以人们还是喜欢尽量地利用大自然的资源。人工照明则可以给人们提供自由、丰富、多变、方便的照明效果。

一、建筑自然采光技术的发展

随着完全人工环境下对自然环境的气候特征征服的全球化推广，伴随着地域主义对其忽略各个不同地域环境特征和文化特点的批判，国际式逐渐暴露出了种种弊端。它不仅是对地方气候特性和文化特征的一种同质化，同时也极大地隔绝了人与自然的联系，并且造成了大量的能源消耗。建筑照明设计作为建筑能耗中的一个重要部分，随着对自然采光的深入研究以及自然采光与建筑设计相结合的不断发展，建筑自然采光设计在世界范围内的建筑实践中已经成为一个越来越重要的因素，一方面在建筑设计的初期就成为整个建筑设计构思的考虑方面之一，在整个建筑空间和功能的组织和实现上产生了重要的影响；另一方面建筑围护系统作为建筑自然采光设计的一个重要环节，同时还关系到建筑对外的能量交换和自然通风，已经逐步发展为综合建筑自然采光、遮阳、自然通风的一个复合系统。

并且伴随着建筑围护系统的复合化以及对自然光源控制的深入研究，太阳光不再是一个单一的建筑研究对象，而是集合了其可见性、红外热效应、紫外辐射效应、运行轨迹和反射性等多种特性的多重系统。通过对有益的自然光线的利用和不利因素的控制，建筑自然采光的适用范围也逐步得到了广泛的应用和实践发展，自然光源存在着稳定性不足、变化较大，热效应和紫外辐射问题已经通过控制系统的不断发展逐渐形成了一个越来越完善的综合体系。并且随着自然光源控制水平的不断提高，自然光源在很多情况下可以代替人工光源成为主要的建筑照明手段，而人工光源则作为必要情况下的辅助光源系统。

二、砌体结构的自然采光

砌体结构根据材料主要包括砖砌体结构和石砌体结构。选择砖墙或者石墙作为承载整个重量的结构，首先由于砖和石的承压型能远远高于承拉性能。但由于要考虑到承重墙的抗震性能，因此在承重外墙上洞口的开设大小就存在的一定的限制，通常在洞口上方可以看到使用砖砌拱或者石拱券以承载上部传递的压力，或者通过钢筋混凝土过梁的方法，但一般洞口宽度都不大。

长期以来的通过采用窗地比限制来控制各房间的自然采光，但窗墙比仅规定了面积的大小，对于空间的进深、窗的形状、位置等相关因素均没有要求，就有可能造成虽然窗地比值满足要求，但是室内采光不均匀，窗空口处由于控制不当导致采光过量，而内部由于缺乏适当的导光措施过暗，这两种情况下都无法为使用者创造一个舒适的光环境，导致在自然光充足的情况下，室内窗帘或百叶紧闭，电灯全部开启的情况出现。而这种由于设计不当造成的不必要浪费完全可以在设计师在控制房间进深、结合外墙采用适当的窗口位置、形状以及相应的反光措施，从很大的程度上缓解该情况的出现。

三、框架结构的自然采光

随着现代建筑运动的发展，钢筋混凝土多米诺体系迅速取代旧的砌体结构成为现代建筑的标志之一，随之而来的建筑外墙从承重结构的限制中解放，出现了现代建筑通长的条状窗。伴随着Mies幕墙技术最终发展形成的全通透的玻璃建筑，自然采光和建筑围护之间的矛盾已经消融，如何获得充足的采光似乎已不再是问题，但是当玻璃幕墙席卷世界，出现在纽约、伦敦、东京、上海以及世界各地的时候，一方面大面积的玻璃幕墙造成的光污染开始引起人们的关注。同时，过度采光造成的视觉不适似乎通过在室内安装窗帘或百叶就很容易的解决。玻璃本身作为维护材料，其传热系数是普通砖墙的两倍，同时引入大量自然光也带来了温室效应。

但是由此造成的室内热环境的问题在空调的发明和便宜的能源价格被暂时掩盖。直到70年代第一次能源危机，现代建筑内在隐藏的一些能源问题才逐渐受到广泛的关注，其中一项就在于这种基于能量的大量消耗而维持的人造环境是不可持续的。建筑师开始重新审视建筑与环境，建筑与社会之间的矛盾，同时，大量生态建筑理念开始逐渐在全世界范围内引起关注。而自然采光作为可持续建筑中的重要组成部分，也开始朝着生態、节能的道路发展。

四、可持续建筑背景下的自然采光

可持续建筑思想作为一个关于建筑、自然、人类、社会的重新审视，一方面由于能源危机导致的巨大的社会问题，同时另一方面也植根与面对现代建筑全球化而引发的批判的地域主义的再思考。建筑与能耗的全面关注，作为可持续建筑焦点之一，对建筑围护系统的导热性能、主动式太阳能系统、被动式太阳能系统、自然采光系统的研究也逐渐广泛的发展起来。在自然采光方面，如何处理过量的光线导致的眩光、自然光引发的热效应、以及围护结构的构造导致巨大的能量消耗、自然光采集与光伏转换等问题，开始随着低能耗，甚至零能耗建筑研究在欧美国家得到更加深入的发展。

同时随着现代建筑对于光线作为建筑元素的思想进一步发展，亦有自然采光结合建筑创作的经典之作，并且随着技术的发展，自然采光不再作为电气照明的补充地位而逐渐在建筑设计的初期便融入整个建筑构思之中，而逐渐成为不可或缺的元素之一。自然采光实现的范围和手段均呈现出极大的多样化，同时形成结合自然通风、采光和隔热等多重目的复合维护系统。

当今自然采光不再是一个单纯的采集过程，而是一个包括采集、过滤、存储的复合过程。随着计算机模拟技术的发展，建筑照明设计逐渐成为一项可以量化控制的过程，通过计算的模拟计算，建筑师可以更加直观、更加客观的评估建筑围护系统的设计。自然采光的控制不再仅仅是一个根据经验数值，一个简单的窗墙比，而是一个结合建筑维护系统构造方式、材料等动态影响的过程。

五、住宅采光设计

（一）日照

住宅室内阳光对居民的心理影响很大，甚至相当于其他因素对人的影响的综合。荷兰的勃脱和凡尔莱达两人选择112户，记录其住宅日照时间并询问住户对日照现状的意见和愿望。通过调研分析他们认为住宅起居室冬至日的日照时间应不小于2小时，观测点定在窗台内缘的中点。

影响日照评价的另一个因素是在室内的活动。一般说来，室内工作位置越固定，阳光的不利影响越大；反之，若居民根据日照情况改变其视线方向及工作位置的灵活性越大，则阳光的副作用越小。

我们可以通过一个地区的长期气象资料计算出该地区的全年日照总时数及不同朝向的日照时数。例如，处于北纬51.5°的某地区朝南的窗全年日照可达1200小时，而东北向和西北向的窗年日照时数则不超过300小时。

通过研究我们认为住宅日照标准应该定为该地区平均全年日照总时数的1/4~1/3，这样能基本满足居民的要求，及住宅的全年日照时数不小于400~500小时，日照时数还必须分布在每年6个月里。

（二）日照间距

住宅日照间距主要满足后排房屋（北向）不受前排房屋（南向）的遮挡，并保证后排房屋底层南面房间有一定的日照时间。日照时间的长短，是由房屋和太阳相对位置的变化关系决定的，这相对位置以太阳高度角和方位角表示。它和建筑所在的 、建筑方位以及季节、时间有关。通常以建筑物正南向，当地冬至日（大寒日）正午十二时的太阳高度角作为依据。根据日照计算，我国大部分城市的日照间距约为1~1.7倍前排房屋高度。一般越往南的地区日照间距越小，往北则越大。