探究自然光在养老建筑设计中的应用及采光效果

2019-11-29邢昌江

商品与质量 2019年22期

邢昌江

沈阳华夏易都建筑设计有限公司辽宁沈阳 110000

随着时代的发展，人们越来越认识到人与自然和谐共生的重要性，明确人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然。光是自然界最普遍的一种物质，也是一种极为重要的取之不尽、用之不竭的绿色能源，对人的身体健康具有十分重要的影响。在绿色发展理念下，人们在建筑设计时越来越重视自然光的采集，重视建筑物的采光效果。

1 自然光概述

1.1 自然光与能源

根据科学研究，光的本质就是一种电磁波，因此光谱的范围在本质上讲就是电磁波的范围。在电磁波中，存在着紫外区和红外区，这两种光区都会对建筑物的某些性能产生强烈的影响。而且，我们还可以利用仪器设备，将太阳发出的自然光转换成热能、电能和化学能，为我们的生活以及工业生产提供能源支持[1]。自然光在这种能源转换的过程中不会产生任何有害的气体或者固体废料，因此，自然光是一种极为安全、环保、无污染的清洁型能源。在实际的应用中，太阳能热水器和太阳能电池都获得了广泛的应用，为我们的生活带来了极大的便利。

1.2 自然光与健康

在实际生活中，自然光中的紫外线可以大量杀死空气中漂浮的细菌，在当前我国很多幼儿园、中小学以及医院等人流密集性场所，都安装有紫外线杀菌设备。但长时间接触紫外线，会影响到人体的健康。而且，在实际的生活中，经常沐浴自然光，还具有补充钙质的作用，保健医生针对老年人补钙除了叮嘱他们吃钙片外，还会叮嘱他们多晒太阳。此外，自然光还能满足人类的视觉舒适度，同时满足人们心理上对自然光的需求[2]。经过试验，一个人长时间生活在完全与外界隔绝的环境中，不见天日，那么他的生物钟系统和身体的生物功能就会发生严重的紊乱，严重的甚至还会出现季节性的情绪失调现象。

2 自然光在养老建筑设计中的应用

在养老建筑中，具有良好的采光效果会改善居住者的舒适度，同时减少在人工照明方面的能源损耗，因此，自然光在养老建筑设计中具有极其重要的价值，如何更好地利用自然光在养老建筑设计中就变得越来越重要了。在实际的应用中，采光的效果与一栋建筑的体量、建筑平面的组织形式、平面的进深以及剖面层的高度、窗口的面积、朝向、倾斜度、窗口周围存在的遮挡情况如植物和其他的建筑物以及四周建筑物对阳光的反射情况等因素，都有着极大的关系[3]。而且，建筑物中的普通玻璃还会过滤并吸收太阳光的辐射，导致室内温度的升高，影响人们生活的舒适度，因此，在养老建筑设计的过程中，设计人员必须综合考量设计的要点，细致进行设计。

2.1 总图和平面布局的设计

设计人员在设计建筑总图和平面布局时，应充分考虑养老建筑的采光问题，结合建筑用地周围的环境、建筑物和构筑物等因素的影响，如果新建筑物外部的环境具有较强的遮挡现象，设计人员就必须考虑适当减少该建筑平面的进深。

2.2 窗户方向、数量和面积的设计

在现实生活中，建筑物南向的窗户具有最高的采光效果，可以获得较长时间的光照，能获得大量的太阳反射热，在设计时应注意安装遮阳装置，以便于住户有效地利用自然光；北向的窗户具有采光均匀、稳定、无眩光的特征，适合住户进行美术创作或阅读等行为；东西方向的窗户采光时间比较均匀。根据研究数据表明，在普通开窗的情况下，太阳光照射的深度大约为窗户的两倍半，而且，建筑物的窗户如果面积过大，虽然会透过更多的自然光，但同时也会给住户带来更大的热获得或者热损失，从而增加房屋的热负荷。因此，在设计养老建筑物开窗的数量和面积时，必须根据建筑的功能，结合自然采光、通风以及能耗方面的条件进行综合考量。根据科学测算，建筑物最佳的窗户面积应是室内实际面积的五分之一。同时，根据人心理的舒适度，窗户的高度设计最好能使住户透过窗户看到更大面积的天空。

2.3 窗户玻璃的选择

在养老建筑自然光采光设计时，还应该结合建筑物的热工性能与自然通风因素，而窗户玻璃的选择直接关系着这两个因素。在现实生活中，透明的纯净玻璃能透过更多的自然光与热辐射，而反射玻璃在夏季能较高效率地减少太阳的热辐射，但同时也会减少建筑物冬季时期的热获得。因此，设计人员在选择玻璃时，必须根据建筑具体的地理环境和光照条件，同时综合考虑不同季节的不同需求。

3 养老建筑中提高采光效果的辅助系统

3.1 异型百叶窗

异型百叶窗是相对普通型号百叶窗而言的，两者最显著的区别就是异型百叶窗断面的形状，这种百叶窗依据实际的采光与遮阳需要，专门制成了不规则的断面，这样能发挥出定向反光的作用。在具体的应用中，由于冬季太阳照射的角度较小，住户就可以调节百叶的截面将阳光反射到天花板上，以增强室内的采光效果；到了夏天，太阳照射的角度较大，住户就可以调节百叶窗的截面角度，将光线反射出去，实现遮阳的效果。

3.2 天顶全息导光玻璃系统

天顶全息导光玻璃系统依据也是一种有效的采光复制系统，其原理是依靠两块玻璃板之间的聚合物薄膜，通过全息衍射调节自然光的采光效果。在实际的运用中，这种辅助系统能改变建筑物上方及周边区域光线的传播方向，将其导入到建筑物内。在养老建筑中使用该系统，应将其应用到侧窗及附加立面的侧窗上面，与普通的纯净玻璃一起使用。在安装时，应将其安放在立面侧窗的上部，并与之形成45°角，从而有效解决养老建筑背面的采光效果问题。