自然采光用于现代建筑中的必要性

自然采光用于现代建筑中的必要性

丘铭斌

广州市城市规划设计有限公司

摘  要：自工业革命以来，以电灯为代表的人工照明成为日常生活中高效便捷的主要采光形式，许多现代建筑甚至尝试采用人工照明形式代替自然采光。本文从建筑使用人群、建筑设计角度探讨在当今过度强调人工采光的社会下，现代建筑设计运用自然采光的必要性。

关键词：自然采光；人工照明；使用人群；建筑光学

1  引言

1.1 背景概述

随着方便高效的人工照明形式（如电灯）的出现，自然采光形式逐渐被人们忽视。无论是图书馆、大型商场、大型写字楼、校园等公建，都普遍存在着以人工照明取代自然光的现象，不少公共建筑甚至在立面设计上没有开窗进行自然采光，完全依靠人工照明进行采光。我们不可否认的是，人工照明与自然采光形式相比，人工照明能够不受自然气候、建筑结构设计等方面影响，提供长时间的光照，相较于自然采光来说更易于用于室内空间，其利用率远高与自然采光。但如果我们从能源消耗、安全隐患、使用者的体验感受等方面去考虑，可以看出人工照明具有一定的局限性，而这种局限性往往正是自然采光的优点所在，自然采光并不会被人工照明所完全取代。

与人工照明相比，自然采光更贴近自然，使建筑不会与周围环境显得孤立。一方面，在人工照明广泛应用的社会，使得建筑与自然环境的关系隔阂感日益增强。人作为建筑的主要使用群体，如果长期处在人工照明的环境中，使用体验会变得压抑甚至感到生理上的不适，而这违背了建筑的使用初衷，使用自然采光的重要性不言而喻。另一方面，全球环境的问题日益严重，能源浪费是一个十分严峻的话题。人工照明所产生的能耗是极大的，自然光作为大自然的资源，全年每日都可时限性地获取，与人工照明提供的光源对比更加地安全和环保，易于被建筑使用群体接受，我们更应充分利用自然光，减少使用人工照明，降低对全球环境的破坏。

1.2 相关概念

1.2.1自然光

自然光是指由太阳发出的直射光或天空光。光线穿过地球大气层时，部分光线直接穿透大气层照射至地面，这一类属于直射光。剩余光线则会触碰大气层中的微粒如灰尘、水蒸气，通过反射使得天空具有亮度，这一类属于天空光。

1.2.2自然采光

    自然采光是指建筑师在进行建筑设计时，充分考虑建筑内部空间的需求，通过开窗等多种形式将自然光引入进室内的手段。自然采光所提供的自然光源比人工光源质量更好、效果更为理想。然而，不经过处理的自然光在使用上存在许多光源、热源等问题，本文涉及的自然光均指经过过滤、折射等处理的自然光。

1.2.3人工照明

人工照明是指通过室内安置照明设施，通过电流使钨丝发热的发光形式，一般通指“灯光照明”，它是城市夜间主要使用的光源，也是白天室内自然采光光线不足时的另一类补充。

人工照明具有两大用途：功能与装饰。作为照明功能，人工照明能够作为光源补充，在自然光线不足的情况下进行光源补充，满足建筑使用群体在建筑室内环境进行各项活动的需求。作为装饰功能，人工照明的光源色温可以有很多种，这是自然光源不能达到的。人工照明能够满足室内物品与环境美观和造型上的需求。不同类型的公建有着不一样的建筑需求，自然采光使用有限，人工照明在其中也演绎着一个十分关键的光源角色。

2. 自然采光对于建筑及使用群体的影响

2.1自然光对建筑使用人群的生理和心理影响

建筑设计都是以提供健康舒适的室内使用体验为出发点，营造出丰富的建筑空间，所带来的虚实围合感离不开光的辅佐，不同类型的光源和形式能够营造出不同的建筑氛围，从而给建筑使用人群带来不同的感官体验，光的使用毫无疑问会影响人们的生理与心理影响，合适的采光会给人们留下积极的反馈，而采光不足、光线过亮等问题都会使建筑内的适用人群有不好的体验如眩光等问题。人们身处在建筑中，为了适应建筑室内环境，人体视觉器官会进行调节，容易造成眼部部位肌肉疲劳，这一现象在人工照明形式中非常常见。相比较之下，自然采光的自然光经过过滤、折射等处理后，则不会出现上述情况。

综上所述，建筑设计中照明的考虑是一个十分重要的因素，而自然采光对于建筑使用人群而言有着许多人工照明无法提供的优势。从古至今人们都在过日出而作，日落而息的生活节奏，人们的眼睛对于自然光的适应度比人造光要高。虽然电力的普及使得人们开始过于依赖人工照明，但长久的人工照明环境是极其不利于人使用的。

2.2自然采光有助于建筑可持续发展

无论是气候变暖，还是海平面上升，都在警示着我们全球正面临环境污染与资源紧缺等危机。自然采光的光源为自然光，属于可再生资源，不会对环境造成污染，而人工照明的光源为人造光，需要通过电流通过钨丝产生热量，而其中的过程就会产生巨大的能量损耗。

综上所述，人工照明从能耗上、环保上都存在着极大的隐患。一方面，在白天自然光充足的情况下仍然过度地使用人工照明会造成能源浪费，另一方面，可以看出使用人群对自然采光的重视程度不高，这反映了建筑师在建筑设计过程中缺乏一定考虑，我们应思考通过开窗进入室内的自然光怎样才能真正让室内的人群能够使用，而不是满足规范设计条件即可。

2.3自然采光能营造不一样的建筑光影效果

建筑环境的营造与环境、使用人群不可分割。针对不同功能用途的建筑设计，为考虑营造符合该类建筑氛围都会采取不同的开窗位置、开窗形式。教堂类建筑为考虑营造给人洗礼的氛围，一般采取侧面开窗的形式且开窗面积较大，而有一些甚至会采取异形开窗如安藤忠雄的光之教堂、风之教堂，他采用的十字形开窗仿佛将教堂营造成了人与上帝交流的场所；办公室、学校等公建为了满足日照需求，会采用大量的玻璃幕墙进行自然采光，从而提供良好的工作环境和视线效果。而像博物馆类建筑为了营造静谧、优雅的观赏环境，也会严密考虑开窗的设计，室内的光影效果也是经过了精心的设计。我们可以看出，不同类型的建筑为了营造出符合自身建筑功能的氛围，都会用到自然采光，而人工照明虽然24小时都能使用，但在光影的效果上却无法与自然采光媲美，自然采光在建筑设计中的使用仍然有必要。

综上所述，自然采光能够提供多样的建筑光影组合，不同角度的光反射，光折射能够产生不同的可能性。安藤忠雄认为，光影是建筑的灵魂，它能强化建筑空间效果，构筑出一种有力的建筑语言。自然光的存在能够让建筑在不同的时间段，不同的天气气候环境下展现出不同的建筑形象认知。人工照明虽然也能达到类似的效果，但无论是从光源大小、光源辐射范围来看，光影效果的呈现主要还是以自然采光为主。 

4.总结

自然采光虽然有着诸多限制，但与人工照明相比仍然有着不可替代的自然属性，人工照明无法完全取代自然采光。身为建筑师在进行建筑设计和城市规划时，应充分保证建筑使用者的需求健康，充分利用自然光线，减少使用不必要的人工照明，需深入研究如何最大化地使用和高效利用自然采光，提高人们生活质量、改善舒适绿色的建筑室内环境。

参考文献

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