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【摘要】在“可持续发展”为建筑界所关注的今天，利用自然光达到资源、能源的合理利用是贯彻可持续性发展的有效途径。文章就围绕着建筑设计中自然光的运用策略相关问题进行了探讨。
【关键词】建筑设计；自然光；运用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着科学技术的进步，依靠消耗大量不可再生能源来维持的建筑室内环境，不仅没有真正给人带来舒适、健康的生活，而且造成了生存环境的日益破坏。在“可持续发展”为建筑界所关注的今天，利用自然光达到资源、能源的合理利用是贯彻可持续性发展的有效途径。自然光是最基本的自然要素、可再生的自然资源，在现代建筑设计中合理有效的运用自然光，减少能源消耗、降低建筑的运行、 维护、管理费用，是现代及未来建筑师在设计时必须要考虑和解决的问题。
1自然光应用于建筑设计的意义
在建筑艺术与建筑技术不断发展的今天，建筑师的表现手法花样翻新，建筑技术近乎无所不能。现代的建筑更多地体现了高科技、高技术的表情，体现了现代工业文明的精确和冷静。繁忙的都市生活，紧张的工作节奏，使人似乎更依赖于高科技、高技术，渐渐疏离了与自然的联系。因此，建筑师通过艺术与技术的设计手法，有效地运用一些自然元素，为建筑中的人服务，这对于恢复人与自然的联系， 保持人类身心健康，滋养精神，培育美感有着不可替代的作用。合理运用作为自然元素之一的自然光，正是解决上述问题的有效手段之一。 同时，在可持续发展、环境保护、绿色节能问题受到日益重视的今天，这个命题的探讨更加具有意义。
2 自然光利用的技术策略
生态建筑的技术路线是生态建筑从理论走向实践，技术设计是不可或缺的一环和必经之路，这是由其特点所决定的。当前生态建筑中与自然光利用技术策略：①在尽量减低建筑能耗和污染的前提下，通过高技术手段，包括数字化的精密分析和建筑技术创造健康舒适的建筑内微气候。健康、舒适的室内微气候主要包括温度、湿度、通风等几个方面。在建筑设计技术上来说主要其中包括诱导式采光设计、诱导式通风设计、诱导式恒温恒湿设计等。其建筑实践中的典型运用在以下结合图例进行分析和论述。②通过高新技术，充分利用太阳光的能量转换一电能、热能等洁净能源等其它能量来降低建筑的能耗。同时减少建筑本身对环境的负担。
3 生态建筑中自然光利用系统
3.1 诱导式采光设计
诱导式采光设计的目标就是在保证建筑内部光照度的前提下。尽量利用自然采光。节约人工照明能耗。诱导式采光设计中常用的方法有设置遮阳设施、安装百叶窗、利用反光天棚、采用光导纤维等。诱导式采光既能为人们提供舒适的自然光照．又能够节约大量的人工照明的能耗，尤其是太阳光收集器、光导纤维等高技术含量技术的应用和普及。必将推动生态建筑走向新的高度。
①透光屋顶增加自然采光。对于大进深的低层建筑来说，透明屋顶是有效的自然采光方法，因为它可以提供比较均匀的室内亮度以及适合的照明角度。同时透明屋顶的照度是相同面积的垂直窗户的3倍左右。当前生态建筑师在建筑实践中就常常利用透光屋顶，并达到独特的艺术效果，当然他们是建立在有效控制眩光和热效应的情况下。
②设置中庭增加自然采光导入。对于大进深的多层建筑来说。自然采光的利用就比较困难。而在这个方面，通过设置采光中庭来增加自然光的采集．就是运用侧面采光与中庭采光相结合的方法。即建筑的周围利用侧窗采光。而在建筑中心挖出采光中庭，并由此增加合理的自然采光，而这个中庭根据层数的增加而增大以保证充足的光线达到中庭底部。
③太阳光收集器。太阳光收集器是通过光线的折射和反射达到能够为建筑中自然采光不足的部分提供自然采光的一种技术措施。
3.2 诱导式恒温恒湿围护结构设计
诱导式恒温恒湿围护结构是利用太阳光的热能和建筑构造手段，尽量不使用机械设备。通过合理设置和选择材料达到建筑内部温度、湿度舒适的目的。这种诱导式恒温恒湿的设计巧妙地利用了自然规律，是一种低能耗的生态设计手法。其代表就是当代高技术生态建筑中常常使用的“双层皮”玻璃幕墙。
比如，“双层皮”幕墙是一种充分利用自然光的生态建筑的表皮设计。是通过两层(或者多层)透明维护结构来降低建筑能耗，在生态建筑中普遍运用的一种技术，被誉为“可呼吸的建筑皮肤”。在办公建筑中尽量利用自然光可以降低人工照明能源。但大面积的玻璃在提供良好照明的同时却又带来了采暖和空调能耗过高的隐患。所以，“双层皮”幕墙系统就是针对以往建筑玻璃幕墙能耗高，室内空气质量差等问题而运用的一种节能技术。其主要是由内、外两层(或多层)玻璃组成，并在两层(或多层)玻璃之问留有一定距离形成的空腔，在空腔上下设置通风口，并在空腔中设置遮阳构件或百页等光控装置。其工作原理是：冬季，空腔上F通风口部分关闭。使空腔形成一个阳光温室增加建筑内表面的温度，有利于建筑保温和节约采暖能耗；夏季，开启通风口利用玻璃受阳光照射受热的空气热压(或者风压)原理使空腔内的空气不断流动带走热量而达到降低建筑温度的目的。
3.3 诱导式中庭气候交换系统
诱导式中庭气候交换系统是利用诱导式采光和诱导式通风综合作用，其生态效益是十分显著的，并在当今的生态建筑中频繁出现。在生态建筑中的透光中庭主要是通过“温室效应”、“热烟囱效应”以及“绿化引入”等方式在节约建筑能耗的同时创造舒适健康的建筑内环境。透光中庭的温室效应、“热烟囱效应”都是利用自然光的热效应而产生的建筑节能手段。具体说就是冬天利用中庭的温室效应而使建筑保暖，夏天使用中庭的“热烟囱效应”通过热压原理加强进行不断的自然通风达到建筑降温的目的；由此在减少机械通风的同时，还可以把建筑排除的热能集中回收循环利用，达到建筑节能的目的。绿色植物的引入则能够改善中庭的空气质量，减少建筑对周围环境的负担，给使用者带来心理上的舒适感。
3.4 OM阳光体系(低能耗住宅中多种诱导系统的综合运用)
OM阳光体系是多功能的太阳能利用体系，能加热或冷却室内空气，温暖地面，还能提供热水。它是一个被动式的太阳能系统，只需要利用有限的高技术就可以提供全年的室内气候调节。OM阳光体系的主要技术策略并不是人们所通常认为的高技术，而是运用“低技术”和“高技术”的融合，其特点是它的简洁型。其原理是：室外空气最初被屋面下的通气槽引入，积蓄在屋檐下。并被安装在屋顶上的玻璃集热板加热使空气上升到屋顶的最高处。通过其它转换方式加热建筑中的地板和水，可以为家庭提供热水和暖气。而其中高技术扮演着使系统工作的更加高效的特点，主要运用于尽量发挥屋顶玻璃集热板的效率；在室内不同地点进行检测，以决定何时热空气应该导入室内或者排向室外。
其主要的技术措施有：空气流动控制用来收集与传递热量，可以用来为建筑提供热水和加热(或冷却)其它建筑构件；太阳能热水供应，日本的资料显示，家庭每年用于提供热水的能量消耗占到能耗量的30％，降低这一能耗不仅能减轻环境的负担而且可以节省经济开支。地板下的热能储蓄室，过从屋顶送下来的热空气传到位于地下的水泥板上，热空气先加热水泥厚板，再通过地板风口向室内送风。而由于水泥厚板具有良好的蓄热性，可以在夜晚向外辐射储存的热量，是太阳热能的昼蓄夜发。所以，OM阳光体系在白天、黑夜和不同季节具有不同的运行模式．并通过这些措施使的OM阳光体系建筑物能够不与自然隔绝，而根据人自然的变化而进行工作，与气候类型和室外天气状况发生互动，使整个建筑全年都能保持舒適、健康的室内气候标准。OM阳光体系能够自动切换日夜之问的运行模式，还能通过手动开关切换冬节与夏季之间的运行模式。
3.5 功能区与缓冲服务区设置(能够使诱导系统更加高效)
这对于建筑能够充分利用自然光也具有非常重要的意义，例如合理的设置功能区与服务区，尽量能够为每个功能空问提供相同质量的自然采光、通风等室内功能环境，对于建筑节能也大有帮助。生态设计策略中自然光的利用在功能平面中在这个方面也得到一定的体现，为了使建筑物能够节约最小的能耗和灵活的功能变化，就出现的功能区与生态缓冲服务区的概念。两者的设置是相对独立而又能够方便联系的，在功能上洗这可以提高功能区的可变灵活性。在能源策略上来说，功能区与生态缓冲服务区的相对独立能够更加有效的利用能源。
结束语
在“可持续发展”为建筑界所关注的今天，利用自然光达到资源、能源的合理利用是贯彻可持续性发展的有效途径。建筑师们将通过建筑外部体形的合理选择、平面组织、房间开间进深、窗户型式的精心设计以及外围护结构构造、材料的整体考虑，争取更多的自然采光，减少照明、采暖和制冷的能耗，同时拉近人与自然的距离。
参考文献
1. 孙鹏.杨光 现代建筑设计中自然光的运用[J].城市建设理论研究（电子版）2012(5)
2. 邓开良 浅析自然光在建筑空间中的韵律[J].中国科技博览2011(36)
3. 冉祥琼 浅谈"自然光"在室内设计中的运用[J].人力资源管理(学术版)2009(6)
【关键词】建筑设计；自然光；运用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着科学技术的进步，依靠消耗大量不可再生能源来维持的建筑室内环境，不仅没有真正给人带来舒适、健康的生活，而且造成了生存环境的日益破坏。在“可持续发展”为建筑界所关注的今天，利用自然光达到资源、能源的合理利用是贯彻可持续性发展的有效途径。自然光是最基本的自然要素、可再生的自然资源，在现代建筑设计中合理有效的运用自然光，减少能源消耗、降低建筑的运行、 维护、管理费用，是现代及未来建筑师在设计时必须要考虑和解决的问题。
1自然光应用于建筑设计的意义
在建筑艺术与建筑技术不断发展的今天，建筑师的表现手法花样翻新，建筑技术近乎无所不能。现代的建筑更多地体现了高科技、高技术的表情，体现了现代工业文明的精确和冷静。繁忙的都市生活，紧张的工作节奏，使人似乎更依赖于高科技、高技术，渐渐疏离了与自然的联系。因此，建筑师通过艺术与技术的设计手法，有效地运用一些自然元素，为建筑中的人服务，这对于恢复人与自然的联系， 保持人类身心健康，滋养精神，培育美感有着不可替代的作用。合理运用作为自然元素之一的自然光，正是解决上述问题的有效手段之一。 同时，在可持续发展、环境保护、绿色节能问题受到日益重视的今天，这个命题的探讨更加具有意义。
2 自然光利用的技术策略
生态建筑的技术路线是生态建筑从理论走向实践，技术设计是不可或缺的一环和必经之路，这是由其特点所决定的。当前生态建筑中与自然光利用技术策略：①在尽量减低建筑能耗和污染的前提下，通过高技术手段，包括数字化的精密分析和建筑技术创造健康舒适的建筑内微气候。健康、舒适的室内微气候主要包括温度、湿度、通风等几个方面。在建筑设计技术上来说主要其中包括诱导式采光设计、诱导式通风设计、诱导式恒温恒湿设计等。其建筑实践中的典型运用在以下结合图例进行分析和论述。②通过高新技术，充分利用太阳光的能量转换一电能、热能等洁净能源等其它能量来降低建筑的能耗。同时减少建筑本身对环境的负担。
3 生态建筑中自然光利用系统
3.1 诱导式采光设计
诱导式采光设计的目标就是在保证建筑内部光照度的前提下。尽量利用自然采光。节约人工照明能耗。诱导式采光设计中常用的方法有设置遮阳设施、安装百叶窗、利用反光天棚、采用光导纤维等。诱导式采光既能为人们提供舒适的自然光照．又能够节约大量的人工照明的能耗，尤其是太阳光收集器、光导纤维等高技术含量技术的应用和普及。必将推动生态建筑走向新的高度。
①透光屋顶增加自然采光。对于大进深的低层建筑来说，透明屋顶是有效的自然采光方法，因为它可以提供比较均匀的室内亮度以及适合的照明角度。同时透明屋顶的照度是相同面积的垂直窗户的3倍左右。当前生态建筑师在建筑实践中就常常利用透光屋顶，并达到独特的艺术效果，当然他们是建立在有效控制眩光和热效应的情况下。
②设置中庭增加自然采光导入。对于大进深的多层建筑来说。自然采光的利用就比较困难。而在这个方面，通过设置采光中庭来增加自然光的采集．就是运用侧面采光与中庭采光相结合的方法。即建筑的周围利用侧窗采光。而在建筑中心挖出采光中庭，并由此增加合理的自然采光，而这个中庭根据层数的增加而增大以保证充足的光线达到中庭底部。
③太阳光收集器。太阳光收集器是通过光线的折射和反射达到能够为建筑中自然采光不足的部分提供自然采光的一种技术措施。
3.2 诱导式恒温恒湿围护结构设计
诱导式恒温恒湿围护结构是利用太阳光的热能和建筑构造手段，尽量不使用机械设备。通过合理设置和选择材料达到建筑内部温度、湿度舒适的目的。这种诱导式恒温恒湿的设计巧妙地利用了自然规律，是一种低能耗的生态设计手法。其代表就是当代高技术生态建筑中常常使用的“双层皮”玻璃幕墙。
比如，“双层皮”幕墙是一种充分利用自然光的生态建筑的表皮设计。是通过两层(或者多层)透明维护结构来降低建筑能耗，在生态建筑中普遍运用的一种技术，被誉为“可呼吸的建筑皮肤”。在办公建筑中尽量利用自然光可以降低人工照明能源。但大面积的玻璃在提供良好照明的同时却又带来了采暖和空调能耗过高的隐患。所以，“双层皮”幕墙系统就是针对以往建筑玻璃幕墙能耗高，室内空气质量差等问题而运用的一种节能技术。其主要是由内、外两层(或多层)玻璃组成，并在两层(或多层)玻璃之问留有一定距离形成的空腔，在空腔上下设置通风口，并在空腔中设置遮阳构件或百页等光控装置。其工作原理是：冬季，空腔上F通风口部分关闭。使空腔形成一个阳光温室增加建筑内表面的温度，有利于建筑保温和节约采暖能耗；夏季，开启通风口利用玻璃受阳光照射受热的空气热压(或者风压)原理使空腔内的空气不断流动带走热量而达到降低建筑温度的目的。
3.3 诱导式中庭气候交换系统
诱导式中庭气候交换系统是利用诱导式采光和诱导式通风综合作用，其生态效益是十分显著的，并在当今的生态建筑中频繁出现。在生态建筑中的透光中庭主要是通过“温室效应”、“热烟囱效应”以及“绿化引入”等方式在节约建筑能耗的同时创造舒适健康的建筑内环境。透光中庭的温室效应、“热烟囱效应”都是利用自然光的热效应而产生的建筑节能手段。具体说就是冬天利用中庭的温室效应而使建筑保暖，夏天使用中庭的“热烟囱效应”通过热压原理加强进行不断的自然通风达到建筑降温的目的；由此在减少机械通风的同时，还可以把建筑排除的热能集中回收循环利用，达到建筑节能的目的。绿色植物的引入则能够改善中庭的空气质量，减少建筑对周围环境的负担，给使用者带来心理上的舒适感。
3.4 OM阳光体系(低能耗住宅中多种诱导系统的综合运用)
OM阳光体系是多功能的太阳能利用体系，能加热或冷却室内空气，温暖地面，还能提供热水。它是一个被动式的太阳能系统，只需要利用有限的高技术就可以提供全年的室内气候调节。OM阳光体系的主要技术策略并不是人们所通常认为的高技术，而是运用“低技术”和“高技术”的融合，其特点是它的简洁型。其原理是：室外空气最初被屋面下的通气槽引入，积蓄在屋檐下。并被安装在屋顶上的玻璃集热板加热使空气上升到屋顶的最高处。通过其它转换方式加热建筑中的地板和水，可以为家庭提供热水和暖气。而其中高技术扮演着使系统工作的更加高效的特点，主要运用于尽量发挥屋顶玻璃集热板的效率；在室内不同地点进行检测，以决定何时热空气应该导入室内或者排向室外。
其主要的技术措施有：空气流动控制用来收集与传递热量，可以用来为建筑提供热水和加热(或冷却)其它建筑构件；太阳能热水供应，日本的资料显示，家庭每年用于提供热水的能量消耗占到能耗量的30％，降低这一能耗不仅能减轻环境的负担而且可以节省经济开支。地板下的热能储蓄室，过从屋顶送下来的热空气传到位于地下的水泥板上，热空气先加热水泥厚板，再通过地板风口向室内送风。而由于水泥厚板具有良好的蓄热性，可以在夜晚向外辐射储存的热量，是太阳热能的昼蓄夜发。所以，OM阳光体系在白天、黑夜和不同季节具有不同的运行模式．并通过这些措施使的OM阳光体系建筑物能够不与自然隔绝，而根据人自然的变化而进行工作，与气候类型和室外天气状况发生互动，使整个建筑全年都能保持舒適、健康的室内气候标准。OM阳光体系能够自动切换日夜之问的运行模式，还能通过手动开关切换冬节与夏季之间的运行模式。
3.5 功能区与缓冲服务区设置(能够使诱导系统更加高效)
这对于建筑能够充分利用自然光也具有非常重要的意义，例如合理的设置功能区与服务区，尽量能够为每个功能空问提供相同质量的自然采光、通风等室内功能环境，对于建筑节能也大有帮助。生态设计策略中自然光的利用在功能平面中在这个方面也得到一定的体现，为了使建筑物能够节约最小的能耗和灵活的功能变化，就出现的功能区与生态缓冲服务区的概念。两者的设置是相对独立而又能够方便联系的，在功能上洗这可以提高功能区的可变灵活性。在能源策略上来说，功能区与生态缓冲服务区的相对独立能够更加有效的利用能源。
结束语
在“可持续发展”为建筑界所关注的今天，利用自然光达到资源、能源的合理利用是贯彻可持续性发展的有效途径。建筑师们将通过建筑外部体形的合理选择、平面组织、房间开间进深、窗户型式的精心设计以及外围护结构构造、材料的整体考虑，争取更多的自然采光，减少照明、采暖和制冷的能耗，同时拉近人与自然的距离。
参考文献
1. 孙鹏.杨光 现代建筑设计中自然光的运用[J].城市建设理论研究（电子版）2012(5)
2. 邓开良 浅析自然光在建筑空间中的韵律[J].中国科技博览2011(36)
3. 冉祥琼 浅谈"自然光"在室内设计中的运用[J].人力资源管理(学术版)2009(6)