吳維維

武漢理工大學(xué)，武漢，430070

一、引言

自然光為自然元素的一種，是最常見(jiàn)的可再生資源，而被人類(lèi)廣泛使用。自然光也是現(xiàn)代建筑和建筑設(shè)計(jì)必不可少、高度重視的特別元素。在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中合理有效地利用自然光，減少能源消耗、降低運(yùn)行、維修、管理成本，是現(xiàn)代及其未來(lái)建筑師必須重點(diǎn)思考和研究的問(wèn)題[1]。將現(xiàn)代建筑與自然元素高度結(jié)合，對(duì)人類(lèi)而言，是生活與居住要求的滿(mǎn)足，也是促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。

二、現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與自然光高度結(jié)合的必要性

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，建筑業(yè)也在不斷發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)的理念也在不斷革新變化。“以人為本”是建筑設(shè)計(jì)的核心?，F(xiàn)代建筑與自然光的高度結(jié)合是設(shè)計(jì)充分考慮人對(duì)建筑的要求，也是以人為本理念的具體體現(xiàn)，因此現(xiàn)代建筑融入自然光是非常有必要的。

1.人對(duì)自然光的依賴(lài)

（1）生理需求。自然光是人類(lèi)重要的生理需求之一。首先，自然光的存在是人看到客觀事物的必要條件，客觀物體通過(guò)光的反射進(jìn)入人的視網(wǎng)膜，從而形成影像；其次，自然光的變化，如白天黑夜，左右著人的生物鐘，安排了作息時(shí)間；再次，自然光幫助人體形成維生素以及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能夠提高人的健康水平；更次，太陽(yáng)光中的紫外線可以殺死病毒以及細(xì)菌。

（2）心理需求。自然光也是人類(lèi)不可或缺的一種心理需求。自然光的存在遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于人類(lèi)，從人類(lèi)誕生到現(xiàn)在，光就一直伴隨著人類(lèi)，光是人類(lèi)心理活動(dòng)中不可缺少的一種物質(zhì)。當(dāng)人呆在黑暗中，可能會(huì)產(chǎn)生恐懼、驚慌、失落等心理情緒，這時(shí)候的人渴望光，這是因?yàn)楣饽軒?lái)安全感和自信心。

（3）象征意義。遠(yuǎn)古時(shí)代，人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)、月亮、星星以及閃電等會(huì)發(fā)光的物象頂禮膜拜，于是這些發(fā)光的物體就被賦予了一定的含義，就如太陽(yáng)象征勇敢、激情、光明那樣。遠(yuǎn)古人類(lèi)用光，也就是用火來(lái)驅(qū)逐野獸，保衛(wèi)安全，從而促進(jìn)了自身的進(jìn)步。將自然光賦予象征性意義已成為各國(guó)重要的歷史文化，因此也是中國(guó)傳統(tǒng)文化的重要內(nèi)容。

2.自然光對(duì)現(xiàn)代建筑與建筑設(shè)計(jì)的意義

（1）調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。自然光對(duì)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境有著至關(guān)重要的作用。當(dāng)自然光進(jìn)入室內(nèi)，能夠增強(qiáng)明亮度，這對(duì)缺少陽(yáng)光照射的建筑，作用更為重要；自然光還能調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。隨著四季的變化，人類(lèi)對(duì)室內(nèi)溫度的需求也在變化，特別是在寒冷的冬天以及高緯度地區(qū)，自然光的利用特別重要。緯度較高的地區(qū)，因?yàn)槎緯r(shí)間長(zhǎng)，在以往，人們主要是通過(guò)燃燒煤炭或者木材來(lái)獲取溫度，這樣常常會(huì)引起一氧化碳中毒，危害生命。就現(xiàn)代建筑而言，在高緯度地區(qū)，房屋設(shè)計(jì)基本上是將自然光作為調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的主要手段。

（2）能夠推動(dòng)建筑技術(shù)的發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷改變著建筑設(shè)計(jì)的方法和材料的使用。自然光的利用是建筑技術(shù)的進(jìn)步，重要的是能夠改變以往落后、耗能的不良行為。自然光與現(xiàn)代建筑相結(jié)合，符合低碳節(jié)能理念和可持續(xù)發(fā)展策略，能夠加快社會(huì)發(fā)展的步伐。

3.將自然光應(yīng)用于現(xiàn)代建筑之中

當(dāng)代社會(huì)是鋼筋混凝土包裹著的時(shí)代，如何在枯燥的現(xiàn)代建筑中創(chuàng)造良好舒適的工作、居住環(huán)境成了現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)著力的重點(diǎn)。隨著人們對(duì)環(huán)境資源現(xiàn)狀的深入了解，對(duì)工作、居住環(huán)境的要求也越來(lái)越高。在滿(mǎn)足了基本的工作、居住條件之后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工作、居住環(huán)境不再是人們追求的目標(biāo)，回歸質(zhì)樸與自然成了人們選擇工作、居住環(huán)境的主要根據(jù)，采用自然光的建筑已經(jīng)受到了人們的推崇[2]。

（1）自然光應(yīng)用于建筑內(nèi)部。自然光作為人類(lèi)不可缺少的物質(zhì)，就是生活的必需品。自然光與建筑空間共存。人類(lèi)如果能夠?qū)⒆匀还夂芎玫剡\(yùn)用于建筑內(nèi)部，那么建筑就會(huì)擺脫鋼筋混凝土的束縛，更好地融入自然環(huán)境之中。自然光應(yīng)用于現(xiàn)代建筑內(nèi)部主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

其一，自然光與建筑內(nèi)部的功能。建筑功能是人們選擇住房時(shí)的首要條件。自然光能夠有效地優(yōu)化建筑內(nèi)部的功能，有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度、濕度甚至建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與布局等。自然光直射的房間可以設(shè)置成客廳，于是就有了明亮、寬敞的效果；背光的房間則可以作為雜物房，用于儲(chǔ)藏物品。

其二，自然光與建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。房間受自然光照射時(shí)間的長(zhǎng)短、照射面積的大小等都會(huì)對(duì)房屋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。合理掌控自然光的分布，可以使內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更為合理，而有助于住房的自然、環(huán)保、舒適。

其三，改變建筑的細(xì)節(jié)。建筑自然采光是最為常見(jiàn)的方式。在緯度較高的地區(qū)，由于寒冷時(shí)間長(zhǎng)，建筑的門(mén)窗大都面向太陽(yáng)，盡可能多地接收陽(yáng)光的照射，提高室內(nèi)的溫度。在東京或香港這樣的大都市，低矮房屋的光源被高層建筑所遮擋，便改為屋頂采光（見(jiàn)圖1）。

圖1 屋頂采光

（2）自然光應(yīng)用于建筑外部。

其一，自然光與現(xiàn)代建筑外部形體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。建筑外部形體結(jié)構(gòu)必須根據(jù)自然光照進(jìn)行設(shè)計(jì)，自然光的強(qiáng)弱、照射角度等都影響著建筑的外形。在赤道地區(qū)，由于長(zhǎng)時(shí)間受到太陽(yáng)光直射，光照強(qiáng)烈并且時(shí)間長(zhǎng)，建筑外部主要是用木頭、稻草等材料制作；在中國(guó)傳統(tǒng)民居中，中庭是將自然與建筑融合的范例。在中庭空間采用自然光線，利用自然光的漫反射，借助四季更替和朝暮實(shí)施自然改變。光與影的交織，形成似透非透、虛實(shí)對(duì)比、變化多端、生動(dòng)活潑的效果，完全打破了置身于六面盒體空間中人所受到的封閉約束。北京四合院可以說(shuō)是利用中庭采集自然光效果最為典型的建筑；著名建筑師安藤忠雄在1975年設(shè)計(jì)的住吉長(zhǎng)屋（見(jiàn)圖2），對(duì)外沒(méi)有一個(gè)窗戶(hù)，而是利用中庭引入自然光使室內(nèi)變得明亮通透。為適應(yīng)采光的需要，建筑會(huì)呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)型、正方形、圓柱形等外形，這就有力地說(shuō)明了自然光對(duì)建筑外部造型有著重要的影響。

其二，建筑外形設(shè)計(jì)與自然光的采集。建筑外形的設(shè)計(jì)與自然光的采集有著密切的關(guān)系。即使建筑由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低矮到高大的發(fā)展，但外形與自然光的采集卻始終只有兩種形式，也就是簡(jiǎn)單式與復(fù)雜式。

圖2 住吉的長(zhǎng)屋

第一種，簡(jiǎn)單式。簡(jiǎn)單式采光主要是借助前窗、側(cè)窗以及頂窗，因此設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，反映在建筑外部就很單一。例如福建地區(qū)的土樓，以圓柱形為主，建筑中空，采光就主要依靠中部的空間。

第二種，復(fù)雜式。復(fù)雜式采光使用了先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，主要出現(xiàn)在高層建筑中。這一類(lèi)建筑通過(guò)設(shè)置采光井、利用技術(shù)將光源引入建筑內(nèi)部。其供配電系統(tǒng)則是利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的依靠外接電源的方式。

三、自然光與建筑材料的關(guān)系

1.透明材料與自然光。

玻璃是當(dāng)下建筑透明材料中最為典型的一種。玻璃具有透明性，無(wú)論是用在建筑的內(nèi)部還是外部都是非常好的材料，自然光可以透過(guò)玻璃照射進(jìn)室內(nèi)，帶來(lái)亮度和溫度；玻璃有多種顏色，在建筑外圍中，利用彩色玻璃，通過(guò)自然光的照射，能夠?qū)⒔ㄖ兂晌孱伭?，因此添加了建筑的色彩和美感?/p>

2.不透明材料與自然光。

不透明材料主要是指建筑中的磚塊、大理石等物品，這一類(lèi)材料反射自然光的能力非常弱，卻具有良好的吸熱蓄熱功能，起到了保溫隔熱的作用，如陜西地區(qū)，因?yàn)榫暥雀?，冬天氣溫低，為了抵御寒冷，房屋的墻體都特別的厚，墻體吸熱性能好，保溫作用也強(qiáng)。

3.半透明材料與自然光。

半透明建筑材料在與自然光的結(jié)合中，起到了削弱自然光與散射自然光的作用。一般情況下，廁所的門(mén)窗玻璃、辦公室的門(mén)窗玻璃等大都采用的是磨砂，這種半透明的玻璃能夠削弱光的穿透性，從而保護(hù)了人的隱私。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代建筑與自然元素結(jié)合是當(dāng)今建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是人們要求建筑自然、舒適的必然選擇?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)有效地利用自然光，不僅實(shí)現(xiàn)了低碳節(jié)能、滿(mǎn)足了使用者使用的需求，而且還能夠推動(dòng)建筑業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。本文探討了現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中自然光的應(yīng)用問(wèn)題，目的是要為今后的建筑設(shè)計(jì)融入自然元素提供參考。

[1]徐純一.光在建筑中的安居[M].北京:清華大學(xué)出版社，2010：9-10.

[2]余學(xué)偉.傳統(tǒng)文化在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].美術(shù)大觀，2012（06）：153.