郭灝

（武漢工程大學，湖北武漢 430205）

1879 年，發(fā)明家愛迪生在經(jīng)過大約五萬次的實驗，寫成試驗筆記一百五十多本，才達到目的。一枚碳絲燈通上電，明亮而持久的光線照亮了整個實驗室，電燈的發(fā)明照亮了人類現(xiàn)代生活文明之路。白天，我們可以盡情的享受陽光；夜晚，依然可以在各種顏色的人工光源環(huán)境中享受各種絢麗和精彩的生活。

如今，我們依賴自然光的同時人工光源也必不可少，植物通過自然光進行光合作用，萬物在自然光下生長繁茂，人工光為人類社會帶來生產(chǎn)力的進步與生活質(zhì)量的提高，并豐富了人類生活方式，夜生活已然成為人們生活的組成部分。

隨著社會經(jīng)濟科學技術等的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)效率的進步，人們對消費品的需求和消費的能力都得到提高，與此同時帶來了包括環(huán)境惡化，能源危機等日益嚴重的問題，綠色設計是我們當代設計需要靠近的方向，在室內(nèi)設計中對于燈光的設計，考慮如何提高對自然光的利用，如何創(chuàng)造節(jié)能型優(yōu)質(zhì)光源，如何平衡自然光與人工光的之間的關系，如何節(jié)約電能等問題都成為室內(nèi)設計師的關注點。

1 自然采光設計的基本概念

經(jīng)過科學的研究表明，現(xiàn)代的人類生活方式，有90%的時間是在室內(nèi)度過的，所以充足的自然光照，健康的居住環(huán)境，對人們來說至關重要，室內(nèi)自然采光，主要是指在室內(nèi)設計中，如何通過不同的窗的形式、玻璃的材質(zhì)、窗所在的方向、大小尺寸，以及墻或者屏風等設施的設計，來營造出不同氣氛、效果的自然光照明等，成為設計師們需要思考的問題。

自然光設計的意義：

現(xiàn)代生活中，許多城市里的寫字樓、商場都不分晝夜的使用著電燈，以人工光源作為主要的采光方式，這樣的方式，導致生活在其中的人們換上一種現(xiàn)代建筑綜合征（SBS）。其癥狀表現(xiàn)為頭痛、惡心、嗓子疼甚至哮喘發(fā)作等，作為人類，需要多與自然接觸，在自然中活動，感受陽光，長期接觸不到自然（如日光）建筑綜合征的癥狀就會加劇。

自然采光對心理有很大的影響。1971 年，英國科學家奧德斯沃撒和布里德格斯通過對一個24h 運轉的電力公司的員工的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)長時間在一成不變的電燈照明下工作會導致感官靈敏度下降，從而降低生產(chǎn)力。1995 年，美國加利福尼亞州亞洲首府薩克拉曼多的馬洪工作室做了一項調(diào)查，在沃爾瑪連鎖倉儲超市中，位于天窗下、靠近自然光照明的收銀臺比其他位置多收40%。

人工光可以滿足人們對照明的需求，但無法滿足人們心理和天性中對自然和陽光的需要。如清早起床時陽光透過玻璃窗照射在房間里，就會給人帶來一種美好的感受，如在傍晚時夕陽西下的陽光會帶給人安靜的心情。在科學研究中，人對自然光超越人工光的喜愛也有進一步解釋：人工光主要由位于紅色光區(qū)域的長波光線構成，自然光主要位于藍色光區(qū)域，由波光線構成。研究顯示，人體生物鐘更喜歡位于藍色光區(qū)域的短波光線，因為他們能夠抑制天然荷爾蒙褪黑激素，并刺激荷爾蒙。這種雙重功效能夠提高人的及密度，所以自然光能彌補人工光中缺失的那部分功能。

自然采光對人類身體健康具有好處。陽光中的紫外線具有強大的殺菌能力，紫外輻射可以治療皮膚癬、痤瘡等疾病，陽光的照射有助于維生素D 和鈣的吸收，一定量的日照對防止人們的骨質(zhì)疏松，特別是對青少年的骨骼生長、防止出現(xiàn)軟骨病有重要意義，因此目前各國建筑設計規(guī)范，對住宅、醫(yī)院、康復院、敬老院、幼兒園等的日照時間都有明確規(guī)定，目的是要保障人們的身體健康。

在設計中通過對自然光的利用，有助于節(jié)約自然資源。工業(yè)革命后，社會的發(fā)展和進步超過了之前千百年間的發(fā)展，對自然資源的消耗和消費垃圾的生產(chǎn)也超過了之前幾千年的數(shù)量，地球的生態(tài)環(huán)境在不斷惡化，倡導綠色設計的今天，在設計中考慮對自然資源的節(jié)約是必然要求。經(jīng)調(diào)查表明，建筑能耗腰斬國家總能耗的30%～40%，而公共建筑的照明能耗要占到建筑總能耗的35%～45%。在當下70%的電力依賴燃燒煤炭，煤炭資源緊張，并且煤炭的使用對空氣質(zhì)量產(chǎn)生極大破壞，影響人們健康。這種情況下，增加自然光的利用，減少電的使用，對環(huán)境保護會產(chǎn)生積極作用。

2 自然光在室內(nèi)設計中的應用

自然光中的晝光在是室內(nèi)設計中最常見應用，晝光是由太陽直射光和天光構成。晝光對室內(nèi)設計中的作用除了提供陽光和熱度之外，還具有干燥空氣的作用。

在一天中，晝光隨著時間的變化而產(chǎn)生變化，光度強弱的不同和光的顏色的改變，都會對人和應用自然光照的室內(nèi)設計空間產(chǎn)生影響。結合設計的空間所需要滿足的功能，想要烘托的氛圍，并通過時間因素、朝向因素、建筑窗戶的特點和采光方式，來控制自然光的設計。

窗的面積與開窗的位置對進入室內(nèi)自然光的影響。窗戶面積的設計依據(jù)來源于兩個層面：①不同類型的室內(nèi)空間對采光度有不同的采光系統(tǒng)要求，例如學校教室的采光系數(shù)最低值不應低于1.5%，工作區(qū)域中的采光系數(shù)不得低于2%，居住空間的采光系數(shù)2%是適宜的，所以設計時，要查閱建筑采光標準，達標的基礎上與用戶共同，在加以深化和修改方案；②根據(jù)用戶的特殊需求來設計方案，比如咖啡店和教堂的設計，咖啡店的設計需要大面積的玻璃窗來引進自然光照，以此營造出溫暖閑適的聊天氛圍，而教堂需要神秘神圣的氣氛，對窗戶的形狀、大小、高度等有很多不同的設計，來制造不一樣的氛圍。

開窗位置影響空間采光的均勻度。同樣面積窗戶，通過位置方位和高度的調(diào)整，也會得到不同的采光均勻效果?？梢酝ㄟ^像達到的光照效果，來確定窗設計的位置。

窗戶材料使用也是自然光設計的重要部分?，F(xiàn)在常見的窗戶玻璃材料有透明玻璃、吸熱玻璃、反光玻璃和低輻射玻璃。透明玻璃是生活中窗戶使用最常見的玻璃，其透光性好，但是對減少室外熱量的效果微弱。而吸熱玻璃因其自身結構帶來了比透明玻璃更多的熱量，之后的研究者通過在玻璃上涂一層色彩，如棕色、灰色、綠色，以減少帶來的熱量，但有色玻璃有降低室內(nèi)亮度等不足之處，所以現(xiàn)在這種玻璃的使用很少見。反光玻璃可以減少光線進入室內(nèi)，也不會像吸熱玻璃那樣影響視覺效果，不過雖然這種玻璃減少了熱量，但同時也影響了高質(zhì)量的自然光的獲得，因此，這種玻璃適合使用在外墻無法安裝遮陽傘，但又不想獲得很多熱量的房間。低輻射玻璃又一層薄膜，它可以反射室內(nèi)熱量，減少熱量發(fā)散，外觀上近似于透明玻璃，適合適用于需要利用自然光照并減少陽光帶來過多熱量的地區(qū)?，F(xiàn)在還有一些新研發(fā)的窗戶形式，如“智能”玻璃窗，它將高質(zhì)量的透明或低輻射玻璃，雙層或者三層的結合在一起，并與遮陽設備結合，根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，能夠幫助人們獲得更好的自然光。

遮陽裝置在自然光設計中的運用。常見的遮陽方式有固定遮陽方式、可移動遮陽方式、植被遮陽方式。可以根據(jù)不同季節(jié)的太陽高度來設計固定遮陽裝置，屋檐、窗檐等可以有效地對南邊窗戶提供這樣效果，但是太陽的方位角度如果超過8°時，固定遮陽裝置就不在有效果?？梢苿诱陉栄b置根據(jù)室外陽光的變化進行調(diào)節(jié)，對陽光熱度以及亮度的利用可以達到最充分的效果。植被遮陽是環(huán)境角度上最佳的遮陽方式，使用落葉類植物進行遮陽，在夏天豐茂的葉子能夠對陽光起到遮擋作用，冬天時，它們的葉子脫落，又可以使陽光充分的照射進室內(nèi)。在具體設計方案中，通過考慮環(huán)境因素和想達到的室內(nèi)自然光要求，來確定遮陽方式的選擇。

導光裝置是利用光具有反射和折射的特點，在建筑和室內(nèi)設計中安置反光鏡透光鏡等，從而將光引入室內(nèi)空間。導光裝置適用于高大不易開窗的空間和需要避免陽光直射的地下空間。但這種裝置的安裝和維修成本高于其他幾種控制自然光的方式。

綜上所述，在自然光的設計過程中，應通過實地測量照度，考察空間方位、窗戶朝向、窗外景觀對室內(nèi)采光的影響，以及特殊的自然采光要求，來完成自然光的設計方案。

3 人工照明設計

人工照明有兩種目的：①實現(xiàn)功能性；②提高環(huán)境氛圍。功能性照明的目的在于照亮環(huán)境，使人們可以清楚辨別環(huán)境，使人們有效獲取環(huán)境信息，功能性照明需要防止光污染，避免產(chǎn)生炫光，減少對人生理和心里的損害，同時在設計時考慮節(jié)約能源，選擇高效節(jié)能環(huán)保使用的光源，燈具的設計考慮整體空間。氛圍性照明旨在通過人工照明設計烘托環(huán)境氣氛，給人們在特殊環(huán)境下用光制造不同的心情和情緒，如有利于人與人交流的環(huán)境光，舒適宜人的環(huán)境光，對人們審美層面的滿足等。

人工照明設計時，自然光設計方案已經(jīng)完成，因此需要協(xié)調(diào)自然光與人工照明之間的關系，重視對自然光在空間中的利用，人工照明作為自然采光不足補充，達到舒適節(jié)能的目的。

4 日?？臻g環(huán)境設計特點的分析

在各種各樣的日常空間中，如居住空間、辦公空間、餐飲空間、商業(yè)空間、觀演空間、展示空間等，對各個空間所需求的光的設計都不相同。通過對各種空間環(huán)境特點的分析，可以更加合理地進行環(huán)境光的設計。

居住空間中，不同功能房間需要設計不同光照度，使用者的不同行為也對光環(huán)境要求不同，例如書房用來閱讀，讀書屬于精細行為，需要重點照明提高照明亮度；臥室用來休息睡眠，應設計出漫反射為主的柔和光線，讓使用者有舒適放松的感受；廚房用來做飯，一般光度的照射可以滿足，也可以對局部（灶火位置）進行補光，使用者可以更清楚的對菜品的火候色澤進行判斷；起居室功能比較復雜，可適當增加燈具來滿足不同功能照明。根據(jù)住宅照度標準，居住環(huán)境照度參考范圍在2～2000lx，在滿足照度的基礎上，設計師可以與使用者進行溝通，根據(jù)個性喜好選擇燈具風格。

燈具在不同位置對人體舒適度有所影響。當人的視點與自己所在的基準面越接近，心理越容易放松；反之心理容易緊張。例如白天正午時太陽在最高的位置，色溫高，光照亮度高，人的情緒也易高漲，下午時隨著太陽位置降低，色溫下降，光照強度變?nèi)酰藗円矔饾u放松心情。因此，設計者在燈光設計時，根據(jù)不同區(qū)域功能，人們行為特點，來對燈光視點位置進行確定，如在餐廳設計一頂距離餐桌近的吊頂，在進餐時就會有溫馨的感覺，而燈具與餐桌設計較遠時，就會感覺到比較冷清的范圍。

辦公空間中主要活動為閱讀、寫字、交談、思考等，通常情況，人們會在辦公室中待很長的時間，設計師應全面考慮自然光與人工照明之間的過渡，如何防止靠近窗邊工作面的炫光，和距離自然光較遠的工作面如何通過人工照明來補充光照度。辦公照度與平均照度之比，保持在0.7，周圍環(huán)境照度與平均值比應保持在0.5。會議室照明，會議桌上方的亮度最高，周圍環(huán)境的亮度根據(jù)會議桌的亮度確定，利用集中的光線是人們產(chǎn)生向心感，從而集中注意力。

餐飲空間光的設計需要根據(jù)不同餐廳或者酒吧的設計風格調(diào)整，進餐區(qū)和非進餐區(qū)的亮度比為3:1。進餐區(qū)背景照明應采取簡介照明方式，防止炫光對就餐者視覺損害。在餐飲空間中，光設計的目的在于：①通過燈光設計營造其所需的空間氛圍；②利用燈光對就餐者面部表情進行優(yōu)化；③利用燈光使餐品看起來更加美味誘人。

商業(yè)空間中環(huán)境光設計有兩種目的，其核心目的是通過光線設計，從而引導消費者步入商業(yè)空間，使商品對消費者產(chǎn)生吸引力，刺激消費。同時，另一種基本目的是為空間中的工作人員和消費者提供安全舒適的燈光環(huán)境。商場環(huán)境采用漫反射照明，貨架使用直接照明，漫反射照明使人的視覺光線柔和，對貨品的直射照明可以吸引消費者的注意力，并且對貨品的結構體現(xiàn)更加突出。櫥窗的亮度高于街道或者商場走廊的亮度時，能夠吸引消費者視線，可以利用別致的燈光設計，來達到引人注目的效果。

展示空間，是指以展現(xiàn)展品為主要設計任務的空間，如美術館、商業(yè)會展、博物館、企業(yè)展廳等等。展示空間的環(huán)境光需要依據(jù)不同的展品，展品規(guī)模，展品所需達到的目的來設計，可通過照度的區(qū)分來將展品的主次層次區(qū)別開。在現(xiàn)代展覽館中，重視對自然采光的應用，自然采光的開窗方式有如下幾種：高側窗采光、側窗采光、高側窗和側窗并存采光、天窗采光，自然光多用于公共環(huán)境照明，人工光源用于重點展品照明。

5 小結

室內(nèi)光環(huán)境設計中，設計理念創(chuàng)新、設計方法創(chuàng)新，與產(chǎn)品的創(chuàng)新相輔相成，隨著科學技術發(fā)展，照明產(chǎn)品也逐步改良，像綠色照明設計這樣新的設計理念也隨之而來，綠色照明設計是指通過采用高效、安全、性能穩(wěn)定和使用壽命長的產(chǎn)品來提高環(huán)境光的質(zhì)量，并且提高對自然采光的利用和重視。運用現(xiàn)代科技手段，采用低耗能，高質(zhì)量的綠色照明產(chǎn)品，合理運用自然光，設計出舒適、健康、節(jié)能、安全的光環(huán)境是現(xiàn)代設計師的明確任務。