【摘要】光學(xué)環(huán)境在高層建筑實(shí)踐中的作用和地位是人所共知的，它是建筑環(huán)境的重要組成部分。舒適的高層建筑，首先必須有充足的陽(yáng)光。社會(huì)的文明和進(jìn)步，對(duì)高層建筑中的采光設(shè)計(jì)和施工，提出了愈來愈高的要求。因此，建筑學(xué)家們，必須充分重視建筑中的采光設(shè)計(jì)應(yīng)用，以便為人們創(chuàng)造一個(gè)理想的光學(xué)環(huán)境。建筑中的光學(xué)環(huán)境主要包括自然光學(xué)環(huán)境和人工照明環(huán)境。本文主要分析自然光環(huán)境以及人工光環(huán)境的設(shè)計(jì)應(yīng)用，并展望未來高層建筑光環(huán)境的設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵字】高層建筑；光環(huán)境；光環(huán)境設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民對(duì)建筑，特別是高層建筑的要求也越來越高，成功的高層建筑環(huán)境設(shè)計(jì)，必須使用戶一年四季都能得到滿意的采光。因此，高層建筑光環(huán)境設(shè)計(jì)對(duì)建設(shè)合適的建筑光環(huán)境是十分重要的工作。

1、自然光環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)用

室內(nèi)的自然光源來源于太陽(yáng)和天空，這是天然形成的光學(xué)環(huán)境；這種自然光即有助于環(huán)境的美化，也是生活中所必需的。自然光，可單獨(dú)作為室內(nèi)光源，也可與人造光配合使用。當(dāng)自然采光不能滿足人們工作的需要時(shí)，就必須考慮以人工照明來補(bǔ)充自然光。決定什么時(shí)間使用人工照明，不僅取決于室外自然光的照度水平，還取決于是否有足夠限度的自然光透入室內(nèi)。

1.1自然光環(huán)境設(shè)計(jì)內(nèi)容

天然光環(huán)境設(shè)計(jì)是以建筑方案設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)互相結(jié)合進(jìn)行的。天然光環(huán)境設(shè)計(jì)內(nèi)容可考慮以下項(xiàng)目：（1）根據(jù)房間的使用功能和使用人的情況，明確視覺工作的類別、工作環(huán)境的要求及室外環(huán)境的影響。（2）根據(jù)光氣候、采光標(biāo)準(zhǔn)確定采光窗的位置、形式、大小、構(gòu)造、材料，從而保證室內(nèi)的空間、表面、色彩效果。（3）進(jìn)行采光計(jì)算，并進(jìn)行必要的修正。（4）采用避免眩光、遮光、控光、增加輔助照明、隔熱等措施。（5）運(yùn)用光的處理技法，創(chuàng)造天然光的環(huán)境藝術(shù)。（6）進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較，確定合理的設(shè)計(jì)方案。

1.2自然光環(huán)境設(shè)計(jì)原則

自然光環(huán)境設(shè)計(jì)不同于采光設(shè)計(jì)，它有更高層次的要求，也就是說，不僅要滿足功能需要，而且還需要?jiǎng)?chuàng)造天然光的環(huán)境藝術(shù)。以下為自然光設(shè)計(jì)的基本原則：（1）自然光本身要發(fā)揮自然的功能，體現(xiàn)高層建筑室內(nèi)的存在感，滿足室內(nèi)居住人員在行為、生理以及心理方面的需要。（2）在光和影的變化和對(duì)比中，運(yùn)用光的質(zhì)感、方向性以及光輝，表現(xiàn)出立體感、表面效果和水影效果。（3）運(yùn)用室內(nèi)空間比例、尺度等建筑特征，取得光的最佳分布。

1.3自然光的控制和調(diào)節(jié)

（1）房間大小 由于單側(cè)垂直窗采光的房間，其室內(nèi)水平面上的照度隨離開窗墻距離的增加而減少，特別是當(dāng)有其他建筑物時(shí)，這種效果就更加明顯。居住建筑層高取2.5～3m時(shí)，從照度的觀點(diǎn)看，房間的進(jìn)深限制在4～6m比較理想，這取決于房間的寬度和遮擋物的性質(zhì)；對(duì)于近深大的房間，只有采用雙側(cè)窗、頂棚或輔助人工照明裝置，才可獲得較好的照明效果。

（2）遮擋 當(dāng)用垂直窗側(cè)面采光時(shí)，任何遮擋物都會(huì)減少室內(nèi)水平面上的照度。在現(xiàn)代的城市中，林立的高樓群，濃密的綠化林，交疊的立交橋，架高的行車道，都是引起這種遮擋的重要因素。建筑采光的計(jì)算過程中，必須把這些減少光透射的因數(shù)加以認(rèn)真考慮。同時(shí)還必須注意，從參考點(diǎn)可看到的天空部分，還會(huì)因陽(yáng)臺(tái)、雨篷以及窗前面固定的遮陽(yáng)設(shè)備而減少。由參考點(diǎn)看到的這些遮擋物的邊緣，決定了窗的高度角和方位角，如圖7—27所示。

當(dāng)遮擋物的張角大于25?！?0。時(shí)，日光的穿透明顯減少。增加窗的高度和寬度可以在一定程度上解決這些問題。采用頂部采光的房間，遮擋物的影響一般很少，甚至不存在；但是采取這種形式采光的房間畢竟較少，而且底層無法采取。

（3）采光的均勻度 照度的均勻度用室內(nèi)參考水平面上測(cè)得的最低照度與平均照度之比來表示。 室內(nèi)的自然光環(huán)境可以通過以下的設(shè)計(jì)手段來改善： 一、在兩側(cè)或多側(cè)設(shè)窗； 二、在窗的前后設(shè)置水平和垂直的、固定和移動(dòng)的擋板；三、選擇不同窗的型式（包括在外墻上窗的分布）；四、采用棱鏡玻璃；五、選用高反射比的房間內(nèi)表面和室內(nèi)家具。

（4）采光的眩光限制 如果相鄰表面的亮度差過大，人們會(huì)感覺到眩光。這意味著相對(duì)和絕對(duì)亮度過大會(huì)損害眼睛的視覺功能。各種眩光，包括來自太陽(yáng)的直射眩光和從拋光表面來的反射眩光都必須避免。表面強(qiáng)烈的亮度對(duì)比所引起的室內(nèi)眩光也應(yīng)避免。各類由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或其他人為因素所形成的眩光，實(shí)際上就形成了一類光污染，當(dāng)然它是人類所不能接受的，也是應(yīng)當(dāng)努力避免的。

2、人工光環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)用

由于自然光的約束條件、不穩(wěn)定因素太多，且不易控制，因此，高層建筑對(duì)于自然光的依賴是非常大的。如何設(shè)計(jì)應(yīng)用人工光環(huán)境是必須認(rèn)真考慮的問題。

2.1人工光環(huán)境設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)

人工光與自然采光不同，在人工光中，將有更多的因素影響著視覺效果，它也是產(chǎn)生光污染的最大源頭；這是因?yàn)殡娧b置及其布置是多種多樣的，并且受到技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上種種條件的制約。人工光環(huán)境設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)包括正式規(guī)定的工作制度、眩光污染的限制及照度的均勻性等。這些都可以認(rèn)為是人工光功能方面的，它們與人工光的美觀效果是對(duì)立的。在具體的人工光環(huán)境設(shè)計(jì)中，常須在兩種對(duì)立的要求之間取得平衡，雖然其中某些要求有時(shí)甚至是互相

2.1人工光環(huán)境設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

（1）選擇照明方式。根據(jù)室內(nèi)工作場(chǎng)所與視覺工作需要選擇合適的照明方式。

（2）確定照明標(biāo)準(zhǔn)。由室內(nèi)視覺工作識(shí)別最小尺寸、識(shí)別對(duì)象與背景亮度對(duì)比等特征，并考慮房間照明方式，依據(jù)國(guó)家或行業(yè)制定的照明標(biāo)準(zhǔn)，從照明數(shù)量和質(zhì)量?jī)煞矫鎭泶_定室內(nèi)照明標(biāo)準(zhǔn)。

（3）計(jì)算照度、確定光源和安裝功率。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮室內(nèi)光環(huán)境的舒適與能耗問題，考慮光環(huán)境評(píng)價(jià)參數(shù)與照明節(jié)能指標(biāo)綜合確定。

（4）選擇或設(shè)計(jì)燈光的控制方案。

（5）確定供電電壓、電源。

（6）選擇配電網(wǎng)絡(luò)形式

（7）選擇導(dǎo)線型號(hào)、截面和敷設(shè)方式。

（8）選擇和布置配電箱、開關(guān)、熔斷器和其他電器設(shè)備。

（9）繪制照明布置平面圖，匯總安裝容量、開列設(shè)備材料清單，編制預(yù)算和進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。

2.2人工光源和燈具的選擇

（1）在選擇光源類型之前，首先要確定場(chǎng)所的具體情況，根據(jù)對(duì)光源光譜特性、發(fā)光效率、使用條件和造價(jià)上的要求，進(jìn)行選擇。

（2）燈具的選擇根據(jù)照明場(chǎng)所的空間尺度和照度要求確定燈具形式、布置方案。在滿足人工光環(huán)境質(zhì)量的條件下，應(yīng)該盡可能采用效率高且空曠性能合理的燈具。在公共建筑中，還應(yīng)考慮到它的藝術(shù)效果。懸掛高度對(duì)照度影響較大。

（3）燈具的布置 這里是指一般照明的燈具布置。它要求照亮整個(gè)工作場(chǎng)地，故希望工作面上照度均勻，一般可通過確定燈具的高度和間距的適當(dāng)比例獲得，即通常所說的距高比。它隨燈具配光不同而異。

3、結(jié)語

高層建筑光環(huán)境與人們的生活、工作息息相關(guān)，是在高層建筑設(shè)計(jì)施工時(shí)必須要注意的問題。隨著節(jié)能減排理念在我國(guó)的深入貫徹，各行各業(yè)都應(yīng)嚴(yán)格遵守，高層建筑光環(huán)境設(shè)計(jì)未來可以在以幾個(gè)方面實(shí)踐貫徹：首先，在設(shè)計(jì)時(shí)，最大程度的采用自然光其次，節(jié)能不等于降低標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行人工光環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)要多多采用高效節(jié)能光源。最后，綠色技能作為一種新型的節(jié)能方式，要進(jìn)行大力的推廣宣傳，早節(jié)能減排的同時(shí)也能創(chuàng)造優(yōu)良的生存環(huán)境。

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