山东建大建筑规划设计研究院 山东省济南市 250000
摘要：自然光设计的方法可以显著提高建筑的生态等级，促进建筑水平的提高，有利于从建筑技术发展的角度优化建筑设计水平。文章以自然光设计为主要研究内容，分析其在建筑设计中的具体应用，以供借鉴。
关键词：建筑设计；自然光设计；应用
1自然采光简述
1.1自然光的概念
随着可持续发展理念和建筑节能减排的逐渐推进，近年来建筑采光设计得到了人们的重视。室内天然光环境不能很好地适应建筑新的功能，会造成照度不足、采光均匀度差等问题，尽管可以通过人工照明来弥补，但会增加电力能耗，违背了可持续发展理念。而自然光是自然界重要的能源，不仅安全高效，并且取之不尽用之不竭。阳光通过大气层到达地面，经过反射为人们照明。通常情况下，自然采光是指将自然光引入到建筑物内部，根据一定的设计方式，实现建筑物内部的照明效果。与传统的人工采光相比，自然采光有着重要的应用优势，不仅能够保证建筑物的内部照明需求，同时能够进行保暖和通气，提高建筑物室内的活动质量。
1.2自然采光的特点
自然采光通常是一个采集、过滤、存储的动态过程。与人工照明相比，自然采光有着显著的应用特点。首先，自然采光设计方案与建筑物的整体充分融合，通过建筑物的细节元素来保证自然采光的应效果。同时，很多现代建筑物会使用大量的先进技术和新材料，对光源进行充分的利用。并且，最近几年很多设计师开始对自然采光进行智能化设计，提高建筑物对外界环境的变化适应性。利用智能技术来跟踪控制光感技术，增强自然采光装置的智能程度，满足当前人们的生活需求。
2自然光在建筑设计中的应用
2.1建筑物侧向设计
通常情况下，为了保障有足够的光源能够照射到建筑物内部，需要在建筑物侧部进行开窗。窗户作为建筑物的重要组成形式，能够有效调节建筑物内部光源，并且能够发挥过滤作用，是室内与外界进行交换的重量媒介。因此，现代建筑物要发挥侧向采光的优势作用，要结合建筑物的形体特点，在侧向进行采光载体的设计。首先，要进行平面形式的优化。设计师应当利用计算机软件对建筑物内部的接受光源进行模拟分析，对内部组织结构进行调整，从而保证各个房间能够接受到足够的自然光源，满足内部的采光环境建设需要。要避免周围建筑物的遮挡，需要调整建筑物的形态来获取最大的自然采光量。例如，意大利的扭曲金融大厦屹立于密集的写字楼之中，但是凭借其独特的形态，能够获得足够的光源。同时，要在建筑物的剖面形式上进行优化。设计师应当围绕建筑物的高度、剖面形式和进深比例进行分析，采用不同的采光方式进行对比。
白天人们需要借助自然光线采光，当前我国窗户类型繁多，各类窗户适用的居室类型各不相同。水平窗可以较好的满足人们正常生活的光线需求，垂直窗可以呈现出一种竖向画面之感。在众多的窗户类型中，落地窗的采光度最好，可以使得室内居室更加的明朗。通常情况下，建筑物顶层可以采取天窗，下层的楼层采用侧面采光设计，从而增加建筑物各部分的接受光源。另外，在侧向窗户上进行优化。窗口的结构形式对建筑物的自然采光效果有着重要的影响。设计师为了提升建筑物的节能性和舒适性，要对建筑的差异化立面进行准确分析，根据不同角度的阳光射入量进行窗户的位置调整，并且要调整建筑物的高度和取向，在不同的位置设置遮阳板，调节自然光的热辐射。
2.2透光屋顶设计
（1）透光屋顶设计一般比较适合于低层建筑的设计，在自然采光中可以显著提高设计的采光效果，建筑如果采用透光屋顶，就可以显著提高早晨和傍晚的采光效果，让室内的明亮度达到一个均匀分布的水平。相对于传统的侧面采光方式，明亮度可提高70%～200%。
（2）透光屋顶设计的方法相对于传统的侧面采光的方法，可以避免某一个区域过于高亮的情况，整体设计更加柔和，可以提供全角度适合的照明，对于进深过大的住宅是一个显著的改善。
该项目采用的住宅进深一般都在5m以内，在这个范围内采用透光屋顶进行设计，可以充分利用自然采光。
（3）低层设计增加自然采光也可以增加整个住宅的通透程度。经过优化设计之后，相对于传统的侧面设计方式，透光屋顶增加透光玻璃，采光率可提高70%。对于小型住户而言，使用透光玻璃相比于垂直窗户，温度也可以提高10%～25%，不仅可以增加采光，节约人工照明消耗，还可以达到一定的艺术效果，满足业主的个性化居住需求，尤其是适应现代青年人的审美，具备比较强的艺术美感。
2.3中庭设计
（1）在建筑上增加采光中庭可以将自然光充分地导入进来，尤其是利用中午时间的直射光，通过建筑侧面的窗户进行自然采光，配合中庭设置，可以将垂直窗户与中庭充分地结合在一起，将自然光全部导入屋内。
（2）在中庭设计的过程中，要充分考虑建筑的相关细节，随着建筑楼层的增加而进行灵活的调整，针对进深过大的建筑增大中庭，使得中庭底部可以接受到更加充足的自然光线。
（3）太阳光收集。太阳光收集也属于中庭诱导式设计的一种方式，可以通过光纤的折射以及反射增加自然光的通透率，一些建筑角落部分采用这种采光方式可以提供充足的自然照明。但是目前太阳光收集器的成本较高，应用这种方式会显著提高建筑的造价。实际运用的过程当中，还要结合业主项目部、施工项目部、监理项目部三项意见进行综合设计与分析。
2.4利用折射光系统、光导管等技术措施
导光管技术目前较为广泛地运用于现代大型厂房中，其主要是通过采光罩高效采集室外自然光线，经导光管传输后由底部的漫射装置把自然光均匀照射到任何需要光线的地方。
天窗在改善天然采光的同时也会产生室内过热和眩光等一系列问题。目前一般的做法是在天窗处设置遮光百叶。随着新技术的发展，可调的电动遮阳百叶出现，其可以随太阳高度的不同自动调整百叶角度，更加高效。另外折射光系统也被运用在中庭采光，该装置由采光透镜、反射镜、光扩散镜等设备组成，在太阳高度较低的时候也能将阳光引入室内，增加自然采光。另外也有采用新型透光材料，如透明的四氯乙烯EFTE，该材料可以配合采光和热工环境进行收缩变化，在一般情况下，可让55%的天然光进入室内，在炎热的季节则只让5%的天然光进入。而罗马儿童博物馆则直接将车站厂房的大面积屋面改造成可透光的太阳能光伏板，在产生电能的同时为儿童创造了在阳光下活动的空间。
2.5室内装饰设计中的采光设计
设计人员应当不断的总结生活现象规律，有意识的借助光源来调整室内所呈现出的照明效果。在室内客厅的位置，必须要保障光源的充裕程度，将交谈的位置设置到采光性比较好的窗户附近。卧室是用来供给人们休息的居室场所，所以设计的光线应当尽可能的柔和，减少强光直射。书房内的采光要足够的明亮，让书桌和窗户呈一种垂直的状态，光线要以左上方注入为基准，这会有效的提升读书以及写字的舒适程度。卫生间区域的光线要尽可能的调暗一些，使用带有花纹的玻璃，这样可以起到一个防护隐私的效用，防止隐私泄露。另外，室内设计工作的开展可以注重镜子的应用，通过镜子来进一步的改变当前室内的采光效果。可以将镜面安装到矮楼层的位置，这样会呈现出折射的光效果，各类颜色不同的玻璃其所构建出的气氛也有着很大的差异性，例如，茶色的玻璃会给人一种奢华之感，紫色的玻璃会给人一种温馨浪漫的感觉。
3结语
综上所述，为了使现代建筑实现绿色、环保、可持续发展，要在建筑的设计过程中结合自然光设计手法，以便于更加充分的利用自然光，提升建筑室内采光性能。
参考文献：
[1]王甜甜.分析室内设计的采光艺术[J].建材与装饰，2020（09）：77-78.
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