工商管理學(xué)院建筑自然采光分析

1、工商管理學(xué)院建筑自然采光分析 一、建筑光環(huán)境與自然光源 1.建筑光環(huán)境 建筑光環(huán)境是指由光、顏色與室內(nèi)外環(huán)境共同建立的與空間形狀共同作用而產(chǎn)生的生理環(huán)境與心理環(huán)境。建筑光環(huán)境與多門(mén)學(xué)科，例如心理學(xué)、建筑學(xué)、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等息息相關(guān)，可見(jiàn)建筑光環(huán)境與人的行為有密切的聯(lián)系，因此，建筑設(shè)計(jì)僅僅把對(duì)光的要求停留在“照亮”是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。通常，建筑光環(huán)境的來(lái)源粗略地可分為自然光源與人工光源。本文重點(diǎn)分析湖大工管院對(duì)自然光的運(yùn)用并進(jìn)行評(píng)價(jià)。 2.自然光源的組成、意義與應(yīng)用原則 （1）自然光源及其在建筑設(shè)計(jì)中的意義 自然光源，常常指由太陽(yáng)發(fā)出的光，首先，其最重要的特點(diǎn)在于其光譜具有連續(xù)性，這一特是人們

2、心里舒適度獲得滿(mǎn)足的關(guān)鍵性因素之一，容易營(yíng)造出舒適和諧的空間氛圍；其次，光線的晝夜節(jié)律、增減變化也能成為空間的有趣點(diǎn)綴，成為點(diǎn)睛之筆；最后，合理運(yùn)用自然光源不僅能使空間滿(mǎn)足使用要求，為建筑設(shè)計(jì)增添亮點(diǎn)，同時(shí)也起到節(jié)約能源的功用。即便人工光源有如受建筑空間設(shè)計(jì)影響較小、控制方便、不與遮陽(yáng)相互矛盾等諸多優(yōu)勢(shì)，但自然采光在建筑設(shè)計(jì)中的重要地位難以取代，并越來(lái)越受到設(shè)計(jì)界的重視，許多知名的建筑設(shè)計(jì)作品中常常由于對(duì)自然光源的巧用而達(dá)到精妙的效果，使得感性與理性能交融平衡，如安藤忠雄的光之教堂、勒柯布西耶的朗香教堂、萬(wàn)神廟等。 （2）自然光的組成 自然光的組成大致分為太陽(yáng)直射光、天空漫射光與大地反射光。太

3、陽(yáng)直射光，即光源為太陽(yáng)的平行光，影響光線方向的主要因素是季節(jié)與時(shí)間等。太陽(yáng)直射光在表現(xiàn)建筑外部立面與建筑體量上有著重要的作用，同時(shí)也是營(yíng)造室內(nèi)環(huán)境的重要因素，然而太陽(yáng)直射光的光照強(qiáng)度通常較強(qiáng)，穩(wěn)定性也不足，產(chǎn)生眩光的可能性較大，所以在設(shè)計(jì)中對(duì)太陽(yáng)直射光的利用需要謹(jǐn)慎。天空漫射光，即太陽(yáng)直射光經(jīng)過(guò)天空中的微粒的散射等光學(xué)作用后形成的不具有矢量方向的光。一般地，天空漫射光比太陽(yáng)直射光更為柔和，是建筑設(shè)計(jì)中自然采光的主要來(lái)源。在長(zhǎng)沙地區(qū)的地表反射光相較太陽(yáng)直射光與天空漫射光太弱，因此考慮較少，在此不予討論。 （3）自然光的應(yīng)用原則 建筑設(shè)計(jì)中采用自然光的第一條原則即是因地制宜，考慮所設(shè)計(jì)建筑所處的光

4、氣候區(qū)域，長(zhǎng)沙處光氣候iv區(qū)，采光時(shí)既要考慮冬季的采光，也要考慮到采光對(duì)夏天炎熱天氣下建筑熱工性能的影響?；刂?chē)鷮?duì)光環(huán)境有較大影響的因素（如山體、樹(shù)林、大體量建筑等）等，據(jù)圖1，湖大工管院處于湖大主干道上，道旁樹(shù)林較密，不遠(yuǎn)處有植被蔥郁，300m左右高的岳麓山，這些因素對(duì)于建筑低層的采光形成了不利因素；同時(shí)基地偏北的中央有一株樹(shù)冠巨大的古樟樹(shù)，業(yè)主和設(shè)計(jì)師達(dá)成共識(shí)要保留此處古樟樹(shù)，這也使得建筑的平面布置頗費(fèi)周折。其次要考慮的是建筑的功能與形式，建筑的功能、形式與人的活動(dòng)性能相契合，不同的行為所對(duì)應(yīng)的光環(huán)境自然不同，文教建筑對(duì)此的要求也較高，在設(shè)計(jì)中應(yīng)按工作學(xué)習(xí)、集會(huì)休閑、運(yùn)動(dòng)交通對(duì)光照的要求

5、進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)也要在采光的同時(shí)有足夠的預(yù)見(jiàn)性，平衡好與遮陽(yáng)的關(guān)系，不能為了采光效果一味增大開(kāi)窗面積，開(kāi)窗面積的增大一方面可能滿(mǎn)足了冬季的采光，但另一方面也導(dǎo)致夏季室內(nèi)空調(diào)負(fù)擔(dān)的增加。 二、湖大工管院自然采光的應(yīng)用 1.湖大工管院概況 湖大工管院位于湖南大學(xué)核心教學(xué)區(qū)，北臨復(fù)臨舍，東臨前進(jìn)樓，西邊是湖南大學(xué)主干道，南北向的麓山南路，四周綠植蔥蘢，環(huán)境優(yōu)美，且場(chǎng)地偏北的中央有一株古樟樹(shù)，枝繁葉茂，甚是壯觀，從多種角度上考慮予以保留。 2.湖大工管院自然采光的應(yīng)用 （1）中庭設(shè)計(jì)與高側(cè)窗采光 湖大工管院在設(shè)計(jì)時(shí)，由于古樟樹(shù)的影響，建筑采用了橫向s型的平面布置，空間更多地呈現(xiàn)出線性的狀

6、態(tài)，這對(duì)采光通風(fēng)形成了較為有利的條件，卻略顯平淡，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，依靠一個(gè)中庭銜接各級(jí)的單層空間，既加強(qiáng)了空間之間的聯(lián)系，也使空間內(nèi)更豐富。湖大工管院的中庭剖面形式上屬于垂直型中庭，其在交通流線上的組織為回廊的形式，即中庭四周皆布置廊道，那么，從四周采得自然光的可能性已經(jīng)不大，頂面采光成為為中庭采光的首選（如圖2所示）。湖大工管院采用的引光策略為在頂部開(kāi)高側(cè)窗引光，并在3樓位置設(shè)置空中廊道，廊道底部設(shè)人工光源作為輔助采光。中庭的設(shè)計(jì)不僅營(yíng)造了舒適的空間氛圍，同時(shí)，能夠平衡不同季節(jié)對(duì)于建筑能耗的影響，對(duì)建筑熱環(huán)境的形成也有重要作用。在冬季，長(zhǎng)沙天氣多以濕冷為主，中庭不僅可以將光線引入室內(nèi)，同時(shí)能加

7、強(qiáng)中庭空間的溫室效應(yīng)，形成較好的建筑熱環(huán)境，圖3簡(jiǎn)繪了高側(cè)窗與中庭的設(shè)置對(duì)建筑熱環(huán)境的影響，它在一定程度上能夠降低建筑的能耗。夏季長(zhǎng)沙酷熱難耐，為了防止建筑室內(nèi)溫度過(guò)高，而使得制冷能耗過(guò)高，建筑中庭的采光應(yīng)盡量避免陽(yáng)光直射，平衡好采光與遮陽(yáng)的關(guān)系，并利用煙囪效應(yīng)在建筑內(nèi)部形成自然通風(fēng)，增強(qiáng)室內(nèi)空氣流動(dòng)，在形成良好光環(huán)境同時(shí)也形成良好的建筑熱環(huán)境。湖大工管院在設(shè)置高側(cè)窗采光時(shí)，兼顧了長(zhǎng)沙夏日炎熱的天氣特點(diǎn)，利用弧面的墻體引導(dǎo)光線漫射，充分照亮中庭空間，使得室內(nèi)光線分布更加穩(wěn)定。在晴朗的天氣里，還能在墻面上形成光斑（如圖4），增加了建筑環(huán)境中的趣味。陰天中，架設(shè)于3樓的廊道下設(shè)置的人工光源便能起到

8、補(bǔ)充光照的作用。另一個(gè)有趣的細(xì)節(jié)是，光線引入的方向其實(shí)與中庭的方向暗中契合。筆者注意到，中庭中設(shè)置了一個(gè)講臺(tái)，講臺(tái)背后設(shè)置了小景觀水池，講臺(tái)的朝向與水池的設(shè)置暗示了中庭的方向，開(kāi)窗引光的方向與中庭的方向一致，形成呼應(yīng)。 （2）大面積玻璃幕墻的應(yīng)用 湖大工管院的玻璃幕墻設(shè)置于圍繞古樟樹(shù)的三個(gè)方向的立面上。設(shè)計(jì)者將大樓的西立面打開(kāi)，并將底層架空，這一設(shè)計(jì)不僅使鏈接線性空間的走道光線充足，而且能將古樟樹(shù)的景觀引入室內(nèi)，而室內(nèi)相對(duì)應(yīng)多為灰空間（如圖5所示），這樣的應(yīng)用使得灰空間中充滿(mǎn)趣味而不至于單調(diào)。工管院玻璃幕墻大面積的應(yīng)用，因圍繞古樟樹(shù)而立，在平衡遮陽(yáng)與采光上達(dá)到較好的平衡，不僅在光學(xué)的物理環(huán)境上

9、起到重要作用，使得室內(nèi)的照度等物理指標(biāo)達(dá)到要求，而且也體現(xiàn)了建筑的虛實(shí)節(jié)奏，在外立面上暗示了建筑的在空間與功能上的對(duì)比，使得建筑的節(jié)奏鮮明確定，并讓室內(nèi)外空間視覺(jué)上相互滲透，在一定程度上增強(qiáng)了外立面的親和感。 （3）復(fù)合界面 由于工管院西側(cè)的麓山南路是校園主干道，也是城市的主要干線，每日的交通量并不小，而業(yè)主在委任時(shí)，要求大樓使用舒適，并能與高等學(xué)府精英專(zhuān)業(yè)的身份相契合。所以由圖6所示的外立面可見(jiàn)，西側(cè)立面則是大面積實(shí)墻，基本不設(shè)開(kāi)窗，此設(shè)計(jì)將其他喧囂煩惱阻隔，以相對(duì)封閉的態(tài)度對(duì)業(yè)主的設(shè)計(jì)要求做出了應(yīng)答；并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)建筑形體與環(huán)境界面的復(fù)合化處理，在喧囂與封閉間形成了新的場(chǎng)所感。例如西

10、立面并不是一面長(zhǎng)形的實(shí)墻，而是向內(nèi)凹陷，產(chǎn)生三個(gè)小竹庭，并設(shè)置矮墻、花壇與水池，將實(shí)墻給人的封閉感進(jìn)行削弱；北立面采用雙重界面，在建筑與道路之間形成一個(gè)過(guò)渡層次，逐步由外界的喧囂過(guò)渡到內(nèi)界的寧?kù)o。 （4）垂直交通中自然采光的點(diǎn)綴 從平面圖可看出，湖大工管院在6處設(shè)置了垂直交通，各個(gè)垂直交通都設(shè)置了有趣的開(kāi)窗，如圖7所示的電梯轎廂內(nèi)的玻璃開(kāi)窗。例如建筑西北角樓道的開(kāi)窗位置的選擇并沒(méi)有選擇在靠近主干道的一面，而是在工管院與復(fù)臨舍中間的道路上，筆者認(rèn)為此處開(kāi)窗與景觀的聯(lián)系更大，此處可以遠(yuǎn)眺岳麓山的蔥蘢美景，亦可將綠葉紅楓的近景盡收眼底，可謂頗具匠心。電梯內(nèi)的開(kāi)窗更是令人感到耳目一新，在與電梯開(kāi)門(mén)平行

11、的一面上，轎廂上開(kāi)了一個(gè)洞口，將金屬置換成了玻璃。這一設(shè)計(jì)可謂精妙，首先這一設(shè)計(jì)將室外的美景引入轎廂，使其成為一個(gè)活動(dòng)的觀景臺(tái)，轎廂在活動(dòng)的同時(shí)，人眼在視覺(jué)上能夠欣賞不同高度的美景；將轎廂的該面設(shè)置成玻璃大大減少了乘電梯者在轎廂這一狹小空間中的緊迫感，充滿(mǎn)人性關(guān)懷；同時(shí)在外立面上，電梯轎廂實(shí)的突兀感對(duì)玻璃幕墻整體通透的沖擊也得到緩和?？梢?jiàn)，在垂直交通上，湖大工管院的開(kāi)窗的確也頗具匠心，有很好的收效。 （5）對(duì)湖大建筑院采光問(wèn)題的啟示 湖大建筑學(xué)院的自然采光并不是很理想，一個(gè)重要因素是由于建筑學(xué)院室內(nèi)外均采用深色水刷石作為飾面，使得空間整體色調(diào)較為暗沉，而工管院內(nèi)墻粉刷成白色，對(duì)光線的反射能力較

12、強(qiáng)；而且，湖大建筑院的平面基本形態(tài)為矩形，而工管院采用橫向s形，并以帶有采光高側(cè)窗中庭進(jìn)行連接，采光效果確實(shí)優(yōu)于湖大建筑院。由湖大工管院獲得啟示，由此筆者對(duì)建筑院的采光問(wèn)題提出幾點(diǎn)愚見(jiàn)。首先，減少邊庭外竹庭內(nèi)的植物密度，貫通建筑學(xué)院一、二層的邊庭是建筑學(xué)院公共空間內(nèi)采光較好的區(qū)域，而邊庭外的綠化卻遮擋了較多的陽(yáng)光，從圖8可以看到，這對(duì)距邊庭較遠(yuǎn)的走道等位置產(chǎn)生了一定不良的因素。其次，建筑學(xué)院的走道采光一直不夠好，由于走道兩邊都設(shè)置了廁所、辦公室、教室等，而這些空間的光線并不能很好滲透進(jìn)入走道，所以可以在走道中設(shè)置表面較為粗糙的凸鏡面或其他可將光線引入的裝置等，將走廊鏡頭玻璃幕墻引入的光進(jìn)一步導(dǎo)

13、向交通空間內(nèi)。最后，由于建筑學(xué)院整體色調(diào)的關(guān)系，適當(dāng)補(bǔ)充人工光源應(yīng)當(dāng)提上日程。 三、淺析自然采光的發(fā)展 1.天然光氣候研究的深化 從圖中可以看到光氣候的大致分布情況，然而某一特定的光氣候區(qū)域中的不同地區(qū)由于各自的小光氣候的因素影響，仍然有較大的不同。筆者認(rèn)為，利用數(shù)據(jù)對(duì)小區(qū)域的光氣候進(jìn)行分析，將光氣候的研究進(jìn)行不斷深化，獲得各個(gè)地區(qū)精細(xì)的光氣候數(shù)據(jù)不是沒(méi)有可能的，并且隨著學(xué)科的相互借鑒利用的程度加深，數(shù)字建模能力不斷取得進(jìn)步，將來(lái)對(duì)建筑基地進(jìn)行精確的光氣候建模并無(wú)可能。 2.新型的采光方法在建筑實(shí)踐中不斷出現(xiàn) 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑自然采光進(jìn)行研究的工作者對(duì)天然采光提出了很多方法與設(shè)想，其中較為有

14、可能實(shí)現(xiàn)的有使用特殊反射介質(zhì)、棱鏡或透鏡、光纖或其他材料將光線引入建筑的方法，抑或是利用能量轉(zhuǎn)換，采用“曲線救國(guó)”達(dá)到采光的效果，例如光伏照明等。筆者認(rèn)為，更為綠色與精確的照明體系將在不斷的建筑實(shí)踐中進(jìn)入人們的生活之中。 3.采光的觀念與方法將呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢(shì) 一般地，采光的任務(wù)主要由窗承擔(dān)，當(dāng)下的建筑設(shè)計(jì)中，建筑師不僅利用常見(jiàn)的側(cè)窗與天窗進(jìn)行采光之外，更多的采光樣式也出現(xiàn)在建筑之中，例如天穹式采光窗、帶反射擋板的采光窗、薄膜采光窗、陽(yáng)光凹井采光窗等；并且在以往建筑設(shè)計(jì)中，開(kāi)窗均以陰天的天空條件作為考慮，對(duì)陽(yáng)光的利用考慮甚少，筆者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，利用晴天采光及計(jì)算方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，約可減少15%

15、的開(kāi)窗面積，具有重要的節(jié)能與經(jīng)濟(jì)意義，以上的發(fā)現(xiàn)正在改變一些建筑的設(shè)計(jì)，更多關(guān)于建筑采光的發(fā)現(xiàn)與理論更也可能在將來(lái)的發(fā)展中對(duì)建筑的采光設(shè)計(jì)模式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 四、結(jié)語(yǔ) 本文分析了湖南大學(xué)工商管理學(xué)院院樓內(nèi)對(duì)自然采光運(yùn)用的策略，對(duì)該建筑的光環(huán)境進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。湖南大學(xué)工商管理學(xué)院在引用自然光上采用了多種策略，如采用高側(cè)窗、設(shè)置中庭、采用玻璃幕墻等不同方式，對(duì)空間的劃分，景觀的引入，氛圍的營(yíng)造都取得了較好的收效；并對(duì)建筑光學(xué)的幾個(gè)方面進(jìn)行了展望。希望建筑自然采光的發(fā)展能對(duì)將來(lái)的建筑設(shè)計(jì)貢獻(xiàn)更多的力量，在將來(lái)能看到在自然采光上有更優(yōu)異表現(xiàn)的建筑。 作者:張思源 單位:湖南大學(xué)建筑學(xué)院 參考文獻(xiàn): 1王莉莉.基于自然光環(huán)境分析的教學(xué)建筑分析d.天津：天津大學(xué)，201