藍(lán) 莉

浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

采光面設(shè)計(jì)對(duì)建筑自然光采光的影響

藍(lán) 莉

浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

建筑采光面設(shè)計(jì)，如采光面的位置和大小，采光面的外形與朝向以及與建筑其他表面之間的關(guān)系最終會(huì)確定室內(nèi)空間的照明效果。本章著重討論與建筑自然光有關(guān)的采光面設(shè)計(jì)分析，也涉及物理環(huán)境的其他方面。

采光面；自然光；采光

1 引言

采光面是建筑物獲取自然光主要渠道。作為建筑與外界聯(lián)系的渠道，采光面的作用很多，采光面設(shè)計(jì)會(huì)帶來(lái)隔熱、保溫、隔聲等許多物理環(huán)境方面的問(wèn)題；同時(shí)，也會(huì)對(duì)建筑立面構(gòu)圖以及節(jié)能產(chǎn)生重大影響。在確定恰當(dāng)?shù)牟晒饷嫘问綍r(shí)，必須考慮很多策劃，綜合考慮這些因素。

2 采光面位置分析

根據(jù)采光面所在的位置不同可以分為高側(cè)窗、觀景窗、低窗三種采光口形式。

2.1 高側(cè)窗

高側(cè)窗主要指位于在建筑垂直墻上的人眼高度以上的采光面。從采光特點(diǎn)分析，該區(qū)域可以看到全陰天天空較明亮的天頂，因而在陰天會(huì)有有最佳的光分布，可以提供室內(nèi)深處的工作空間的照明。而且高側(cè)窗位于視線水平之上，光源不容易出現(xiàn)在視線之內(nèi)，如果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼趽酰邆?cè)窗可結(jié)合其他采光輔助系統(tǒng)如反光板、導(dǎo)光百葉等引入自然光，同時(shí)又不會(huì)引起眩光。所以高側(cè)窗在室內(nèi)采光設(shè)計(jì)中擔(dān)任重要的角色，應(yīng)該減少對(duì)此部分的遮擋，玻璃的選擇可以選擇可見(jiàn)光透光率高提高進(jìn)入室內(nèi)的自然光數(shù)量。采光高側(cè)窗不僅可以為使用空間提供良好品質(zhì)的自然光，還可以保證使用空間的私密性。

2.2 觀景窗

觀景窗是位于人的眼睛高度的側(cè)面采光采光口。從采光特點(diǎn)來(lái)分析，無(wú)論是晴天或者全陰天，該區(qū)域的光分布不是最理想的，它的位置僅僅能提供附近的工作空間照明和室外的景觀。玻璃的選擇需要考慮觀景和采光的兩個(gè)功能，采光是附屬功能，所以要求玻璃的透射率可以相對(duì)高側(cè)窗較低，避免產(chǎn)生眩光，同時(shí)也需要考慮盡量減少建筑的能源負(fù)荷。一般對(duì)于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)，可以使用LOW-E玻璃的中空玻璃，已達(dá)到合適的節(jié)能和舒適性。

高側(cè)窗和觀景窗結(jié)合使用可以使室內(nèi)獲得比較好的采光和觀景效果，它們可以共同使用在統(tǒng)一空間，也可以組成作為采光口的兩個(gè)部分。在兩者之間設(shè)置反光板在采光設(shè)計(jì)中常用的辦法。

2.3 低窗

低窗一般指采光口的低層區(qū)域。低窗可以創(chuàng)造一種機(jī)會(huì)來(lái)利用地面反射光，使之反射到室內(nèi)深處。同時(shí)側(cè)面采光面越低，室內(nèi)空間與場(chǎng)地和景觀之間形成之間的視覺(jué)聯(lián)系的可能性就越大。但在如果在類似辦公建筑中，由于采光區(qū)域處于工作面之下，光線投射到地面上，則容易產(chǎn)生眩光。

3 采光面朝向分析

建筑采光面主要有東西南北四個(gè)方向，不同朝向的采光面所對(duì)的天空亮度、日照時(shí)間及太陽(yáng)輻射會(huì)不同，這些都會(huì)帶來(lái)各個(gè)朝向采光面設(shè)計(jì)的不同。

(1)朝南

從采光角度來(lái)說(shuō)，建筑物南立面（北半球）總是獲得陽(yáng)光最多的。朝南的房間面對(duì)天空亮度很高，這樣房間獲得的照度也很高。從光線控制角度來(lái)說(shuō)，南向太陽(yáng)直射光高度角較高，可控性比較強(qiáng)，可以使用各種光控設(shè)備和裝置來(lái)避免眩光。從能耗角度來(lái)說(shuō)，各個(gè)朝向上在冬天只有南向獲得到的太陽(yáng)輻射熱是多于夏天的。冬天在我國(guó)大部分地區(qū)太陽(yáng)的熱量進(jìn)入室內(nèi)可以作為室內(nèi)的補(bǔ)充采暖之用；夏天南向陽(yáng)光雖然會(huì)帶來(lái)建筑的制冷負(fù)荷的增加，但是由于夏天南向太陽(yáng)高度角較高，光線容易控制，可采用各種室內(nèi)外遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)其控制利用。

因此，南向采光面是采光和節(jié)能的一個(gè)比較好的朝向。

(2)朝北

從采光角度來(lái)說(shuō)，由于北向大部分時(shí)間是沒(méi)有直射光的，所以光線穩(wěn)定、均勻，適合于對(duì)光線要求比較高的建筑類型，例如博物館、展示館等。但是北向面對(duì)的天空亮度比較低，照度比朝南的房間低很多，甚至?xí)葘?duì)著陰天的天空房間照度更低。從光線控制來(lái)說(shuō)，光線均勻且穩(wěn)定，很少有直射眩光的問(wèn)題。從能源角度來(lái)說(shuō)，北向在夏天基本沒(méi)有直射光照射，給室內(nèi)帶來(lái)的熱量也較少，對(duì)于炎熱的地區(qū)，北向開(kāi)窗比南向開(kāi)窗更合適。

(3)朝東、西從采光角度來(lái)說(shuō)，朝東或西向窗戶的光線最不穩(wěn)定，從光線控制角度來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)方向上的太陽(yáng)高度角較低，對(duì)各種光控設(shè)備來(lái)說(shuō)比較難控制，同時(shí)因?yàn)楣饩€不穩(wěn)定，應(yīng)用于照明也很困難；從能耗角度來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)方向上在夏天太陽(yáng)輻射很大，約是冬天的兩倍，這會(huì)很大帶來(lái)建筑的制冷負(fù)荷的增加。

所以建筑的每一個(gè)朝向的采光面存在著不同的自然光采光特點(diǎn)，建筑各個(gè)立面可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝凸庹諚l件采用不同的設(shè)計(jì)手法滿足建筑采光的需求。

4 采光面外形分析

根據(jù)采光面的外形劃分，采光面主要有橫向窗、豎向窗、凸窗和角窗幾種形式。在面積相等的條件下，豎向窗戶會(huì)有較大的照射進(jìn)深，進(jìn)深方向采光均勻度比橫向窗好，有利于建筑室內(nèi)進(jìn)深的采光均勻度的提高。但在相等窗墻比條件下，豎向窗戶的窗間墻會(huì)比橫向窗戶的窗間墻要寬。窗間墻越寬，高亮度的窗戶和室內(nèi)比較暗的窗間墻會(huì)形成比較大的亮度對(duì)比，亮度對(duì)比越大，眩光會(huì)越嚴(yán)重。一般來(lái)說(shuō)，橫向窗水平方向上采光均勻度比豎向窗要好。

凸窗和角窗也有它們各自采光特點(diǎn)。凸窗周圍光線充足，視線也比較好。但是凸窗頂板部分會(huì)擋住一點(diǎn)天空的采光，這樣光線照射的進(jìn)深會(huì)比普通的側(cè)向窗小。角窗讓光線沿側(cè)墻面照射進(jìn)房間，照進(jìn)來(lái)的范圍也不大。一般來(lái)說(shuō)，角窗要與其他形式的側(cè)窗配合使用，否則采光質(zhì)量會(huì)不理想。

5 采光面尺寸分析

由于采光面是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中最薄弱的部分，對(duì)建筑能耗有巨大的影響。所以采光面的尺寸總是受到人們的重視?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2015）規(guī)定：公共建筑每個(gè)朝向的窗墻面積比均不應(yīng)大于0.70，外窗的可開(kāi)啟面積不應(yīng)小于窗面積的30%。當(dāng)窗（包括透明玻璃幕墻）墻面積小于0.40時(shí)，玻璃（或其他透明材料）的可見(jiàn)透射比不應(yīng)小于0.4。當(dāng)不能滿足本條的規(guī)定時(shí)，需要進(jìn)行權(quán)衡判斷。所以采光口的尺寸也就是窗墻比的確定，需要兼顧保溫和太陽(yáng)的得熱。具體的窗墻比面積，還要結(jié)合分析節(jié)能軟件，對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行模擬。

6 結(jié)語(yǔ)

成功的自然光采光設(shè)計(jì)是不需要大尺度或則玻璃幕墻類的采光口。往往一扇精心安排的小窗戶可以與一扇大窗戶（很可能具有較高的耗能率）產(chǎn)生同樣的采光效果。關(guān)鍵是在需要的地方提供合適的光照。

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[3]戴立飛.中小型建筑自然采光設(shè)計(jì)研究[D].天津:天津大學(xué),2006