建筑设计中自然光设计手法的应用

2020-02-14许亚军

建材与装饰 2020年19期

许亚军

（中城科泽工程设计有限责任公司，江苏东台 224200）

在现代建筑设计中，自然光的有效利用，能够降低部分能源资源的消耗，因此，我们必须加强对自然光设计手法的应用分析，从而最大程度的提高建筑设计中自然光的利用效率，实现对自然光资源的有效利用。

1 自然光的特征

自然界中非人为因素产生的光线统称为自然光。自然光随着地球的运转而不断地发生改变，由于地球运转具有一定的规律性可寻，跟随地球运转而变化的自然光也具有一定的规律可寻。同时，自然光在运转的过程中，对事物的明暗照明效果也有着相应的规律性变化，是可以通过人为操作对其进行控制的。再者，自然光的折射角度和照射角度，在不同时段会呈现出不同的入射角度和折射角度，当光线入射角偏小时，自然光的光波会发生对应的变化，导致自然光光线色温下降，反之，当光线入射角度偏大时，光线色温会提升，这种角度变化带来的光线色温变化同样有据可循。有研究表明，光线色温和光谱成分会影响自然景物的色彩，因为不同的自然景物有着不同的光谱成分，其在光线色温的照射下，会产生不同的视觉感受，进而导致自然景物颜色间出现差异。

2 建筑设计中自然光应用的关键意义

2.1 调节室内空间的明暗

光线充足明亮的建筑室内空间，会给人带来精神和视觉上的双重享受，让人放松心身，带来良好的居住感。设计人员在建筑设计中通过对自然光的应用，可以调节室内空间的明暗度，起到改变建筑内部居住环境的作用。在部分冬日日照充足的地区，足够的日照时长还能起到调节室内温度，降低供暖设备能源消耗的作用，实现节能环保的目的。此外，建筑设计中自然光的应用，还能够有效减少居住者在白日里对照明灯具的使用率，降低不必要的电能损耗，减少相关费用的产生。

2.2 调节建筑物的视觉效果

自然光的有效应用能够调节建筑的视觉效果，不过这种调节效果多适用于建筑的外观结构构造，通过光线的明暗度变化来强化建筑外观设计的立体感和个性化。在实际的建筑物外形设计上，设计人员会根据外观构造需求，对建筑空间和物体的光照效果进行有效控制，通过改变自然光对建筑的光照形式、光照角度、光照位置、光照强度等，让建筑的反射光线与折射光线呈现出多样化的视觉效果，以此保障建筑在不同时刻的自然光照射下都能呈现出特定的视觉效果，从而加深人们对建筑的印象，提高建筑物的知名度。

2.3 推动能源的可持续发展

实际上，随着我国科学技术的快速发展，现有的建筑节能设计已经能够有效的改变建筑原有的大能耗行为。在建筑设计中对自然光进行有效控制，无异于锦上添花。自然光的引入能够有效调节室内的明暗度，让人们在天气晴朗的白天，无需采用照明设备来对室内的光线明暗度进行调整，大大节省不必要的电力资源消耗。同时，自然光是一种很好的太阳能资源，充足的太阳光照能够为室内带来大量的热度，提高室内的温度，减少空调设备、制暖设备等的使用频率，节约电力资源。对某些采用煤炭供暖的北方地区，加长太阳光照时常可以有效降低煤炭资源的损耗。因此，在建筑物设计中加强对自然光的利用，可以有效降低能源消耗，贯彻环保、低碳、节能的建筑理念，推动建筑行业的可持续发展。

3 建筑设计中自然光设计手法的实际应用

3.1 建筑总平面

建筑群体空间布局格式是建筑总平面设计的具体体现，而建筑的空间布局格式又会影响设计人员对自然光的控制。因此，为保障建筑中平面设计的科学合理性，设计人员要在协调建筑物结构与自然环境的基础上，充分结合建筑所在地的地形条件和光照条件，依据自然光的光照情况来对建筑群体空间布局格式进行设计，保障每一栋建筑都能够获得最佳的光照环境。

为此，设计人员可以通过科学技术模拟自然光照条件，观察自然光照条件下建筑模型对自然光照的反应情况，并得出对应的分析结果，而后根据得到的结果对建筑群体的间距、朝向、总平面设计等进行调整，确保建筑内部空间的光照充足。如果建筑物总平面设计中，存在个别体量过大的建筑物，除确保建筑物内部拥有理论可行的最大自然光照射范围外，还应避开建筑阴影对其他建筑物自然光照的影响，合理控制建筑群体间的间距，确保建筑群体间距的合理，防止因间距不合理而导致的自然光照射不足。

3.2 建筑物内部结构

设计人员在对建筑内部结构进行设计时，应充分考虑建筑所在地的自然光照条件，结合自然光照条件来设计建筑采光方案，对建筑物内部结构进行设计。这样可以最大程度的改善建筑结构内部的采光设计，确保其在竣工验收时，不会因不符合相关采光要求，而需重新进行设计整改，减少不必要的资源浪费。如果建筑的内部平面布局较为复杂，且不能更改，可以通过在墙面上设计采光槽、建筑天花板下部开设高窗、以及在建筑地下室设置采光通风井等办法来提高室内的自然光照射面积和区域，调节室内空间的光线明暗度，从而减少电气照明设备在白天的使用频率。

另外，设计人员还可以根据自然光的折射角度和入射角度，计算太阳光在不同时段的角度变化和光照方向变化，借助一定的设计将自然光引入到建筑物的内部空间中，确保室内光线的充足。这种引入自然光的采光设计法，可以最大程度上改善建筑内部设计功能复杂且室内空间大进深的室内结构的光照不足问题，有效提高室内空间的采光率。

因此，为有效提高建筑内部空间的光照合理性，设计人员应结合当地的光照规律，同时结合建筑的实际需求，选择透光性较高的建筑材料，避免因建筑材料透光率不达标而导致的室内光线昏暗。同时，建筑的室内装修设计以及家具的陈列摆设，都应与建筑的内部结构设计息息相关，以此引导自然光投射在设计好的投射位置上，更好的将自然光引入到室内。最后，门窗作为影响自然光照射的主要因素之一，在设计的过程中，应在自然光投射强度弱的地方增加开窗面积，同时模拟自然光的投射强度，在自然光投射度较好的地方，做好遮阳处理，减少室内炫光的产生。

3.3 建筑物外部结构

好的建筑设计不仅体现在建筑的总平面设计与内部结构设计上，还体现在建筑物的外部结构设计上，三者缺一不可。在建筑物设计中，建筑外部结构设计要与建筑物总平面设计和内部结构设计进行密切配合，借助科学合理的建筑内外部自然光设计手法，有效的对建筑内外部的光照条件进行控制。在实际的设计过程中，设计人员可以根据过往设计中累计下的设计经验，通过有效的基础设备，如采光井、天窗、落地窗等，使房屋建筑内部即使在光线薄弱的条件下，也能拥有充足的自然光使用率。同时，设计人员还应通过与自然光相关的物理知识，辅助一些光影技术来对自然光的照射角度和照射方向进行有效处理，以此优化建筑外部的视觉效果和光照效果，在一定程度上保护好居民的视力。