論自然采光與人工照明在室內(nèi)設(shè)計中的合理運用

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2.1自然采光自然采光，諾曼·福斯特曾經(jīng)說過：“自然光總是在不停的變化著，它可以使建筑富有特征，在空間和光影的相互作用下，我們可以創(chuàng)造出戲劇性的效果?！弊鳛楣猸h(huán)境設(shè)計中最具有表現(xiàn)力的因素之一，自然光日益受到重視。通常將室內(nèi)對自然光的利用，稱為“采光”。自然采光，可以節(jié)約能源，并且在視覺上更為習(xí)慣和舒適，心理上更能與自然接近、協(xié)調(diào)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的進步和新材料的不斷出現(xiàn)，同時，使用自然采光的方法與手段也日益豐富。在創(chuàng)造室內(nèi)光環(huán)境效果的工作中，應(yīng)力求光與構(gòu)件充分的結(jié)合，使空間的層次得到有力的表現(xiàn)，室內(nèi)環(huán)境的結(jié)構(gòu)與形式得到清楚的表達，提供給人以積極的信息，削減消極的信息。運用層次、對比、揚抑、節(jié)奏等技法對光進行構(gòu)圖，力求賦予光以均衡、穩(wěn)定的秩序，達到室內(nèi)環(huán)境的美觀與視覺舒適性。但是不當?shù)奶幚碛锌赡軐?dǎo)致光環(huán)境的呆板、乏味，破壞室內(nèi)空間；或者導(dǎo)致光環(huán)境雜亂與無序，破壞室內(nèi)空間的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，這就要求在針對光環(huán)境的設(shè)計的時候把握一定的規(guī)律與技法。根據(jù)光的來源方向以及采光口所處的位置，分為側(cè)面采光和頂部采光兩種形式。側(cè)面采光有單側(cè)、雙側(cè)及多側(cè)之分，而根據(jù)采光口高度位置不同，可分高、中、低側(cè)光。側(cè)面采光可選擇良好的朝向和室外景觀,光線具有明顯的方向性，有利于形成陰影.但側(cè)面采光只能保證有限進深的采光要求（一般不超過窗高兩倍），更深處則需要人工照明來補充。一般采光口置于1m左右的高度，有的場合為了利用更多墻面（如展廳為了爭取多展覽面積）或為了提高房間深處的照度（如大型廠房等），將采光口提高到2m以上，稱為高側(cè)窗。除特殊原因外，（如房屋進深太大，空間太廣外），一般多采用側(cè)面采光的形式。頂部采光是自然采光利用的基本形式，光線自上而上，照度分布均勻，光色較自然，亮度高，效果好。但上部有障礙物時，照度會急劇下降由于垂直光源是直射光，容易產(chǎn)生眩光，不具有側(cè)向采光的優(yōu)點，故常用于大型車間、廠房等。

2.2人工照明人工照明也就是“燈光照明”或“室內(nèi)照明”，它是夜間主要光源，同時又是白天室內(nèi)光線不足時的重要補充。人工照明環(huán)境具有功能和裝飾兩方面的作用，從功能上講，建筑物內(nèi)部的天然采光要受到時間和場合的限制，所以需要通過人工照明補充，在室內(nèi)造成一個人為的光亮環(huán)境，滿足人們視覺工作的需要；從裝飾角度講，除了滿足照明功能之外，還要滿足美觀和藝術(shù)上的要求，這兩方面是相輔相成的。根據(jù)建筑功能不同，兩者的比重各不相同，如工廠、學(xué)校等工作場所需從功能來考慮，而在休息、娛樂場所，則強調(diào)藝術(shù)效果。人工照明不僅可以構(gòu)成空間，并能起到改變空間、美化空間的作用。它直接影響物體的視覺大小、形狀、質(zhì)感和色彩，以至直接影響到環(huán)境的藝術(shù)效果。人工照明、自然采光在進行室內(nèi)照明的組織設(shè)計時，必須考慮以下幾方面的因素：1、光照環(huán)境質(zhì)量因素。合理控制光照度，使工作面照度達到規(guī)定的要求，避免光線過強和照度不足兩個極端。2、安全因素。在技術(shù)上給予充分考慮，避免發(fā)生觸電和火災(zāi)事故，這一點特別是在公共娛樂性場所尤為重要。因此，必須考慮安全措施以及標志明顯的、疏散通道。3、室內(nèi)心理因素。燈具的布置、顏色等與室內(nèi)裝修相互協(xié)調(diào)，室內(nèi)空間布局，家具陳設(shè)與照明系統(tǒng)相互融合，同時考慮照明效果對視覺工作者造成的心理反應(yīng)以及在構(gòu)圖、色彩、空間感、明暗、動靜以及方向性等方面是否達到視覺上的滿意、舒適和愉悅。4、經(jīng)濟管理因素。考慮照明系統(tǒng)的投資和運行費用，以及是否符合照明節(jié)能的要求和規(guī)定，考慮設(shè)備系統(tǒng)管理維護的便利性，以保證照明系統(tǒng)正常高效運行。2.3人工照明的類型2.3.1整體照明整體照明其特點是常采用均稱的鑲嵌于天棚上的固定照明，這種照明形式使光全部直接作用于工作面上，光的工作效率很高。2.3.2局部照明局部照明，也稱重點照明、補充照明。為了節(jié)約能源，在工作需要的地方才設(shè)置光源，并且還可以提供開關(guān)和燈光減弱裝備，使照明水平能適應(yīng)不同變化的需要。2.3.3裝飾照明裝飾照明的主要照明方式為射燈和泛光燈槽燈形式。它應(yīng)當以強調(diào)所照射的物體或結(jié)構(gòu)的形態(tài)、立體感為主。其目的是打破單一背景照明的呆板的感覺，豐富空間層次，使材料的質(zhì)感更加突出。第3章光作用3．1光對建筑中的造型作用光與影對建筑整體的體量和細節(jié)裝飾都有塑造作用，建筑的生命是光線賦予的，光在物體表面，光影交合，勾勒出它們凹凸起伏的輪廓，在物體后面聚集陰影，給予它們深度。光可以使建筑顯現(xiàn)出巨大的藝術(shù)感染力。所以，人們感知的建筑通常是光與實體共同作用形成的，光的強弱也會給人不同的感知體驗，能顯出強烈、柔和、明暗、波動、流動等狀態(tài)，隨著光源的移動使空間產(chǎn)生流動變化。也可以使靜止的實體空間形成動態(tài)空間。3.1.1光在建筑中的渲染作用晴空萬里，細雨連綿，不同的環(huán)境帶給我們不同的心情，隨著時間的變化，季節(jié)的更替，光的強弱發(fā)生了變化，人們就是在這樣不斷變化的形和影中感受光帶給我們的奇妙世界。所以，光渲染的氣氛對人的心理狀態(tài)和光環(huán)境的藝術(shù)感染力有決定性的影響。如安藤忠雄的光之教堂，光通過“十”字形狀的空間射入，如同神靈之光一般，充分渲染了教堂神圣的氛圍，洗滌了人們的靈魂。3.1.2光在建筑中的裝飾作用光是一種空間創(chuàng)作的材料，但是光更能揭示或改變構(gòu)成實體空間的各種材料的肌理、表情，從而影響空間的表情，起到裝飾作用。粗糙的毛石、光滑的玻璃、柔和的木質(zhì)、流動的水體都可以通過光加以表現(xiàn)和修飾，所以說建筑師是用光來“裝飾”建筑的表情的。如拋光的金屬板對光就非常敏感，它隨著光源的變化而迅速變化，并伶俐地對周圍環(huán)境做出反映。金屬的反射與映射、眩光與泛光交匯在一起，給人虛幻繚亂及迷離的超現(xiàn)實效果。所以，一個出色的設(shè)計師為了提高空間的品質(zhì)要特別注重光對材料肌理、表情的裝飾作用。所以，當把光作為一種有效的材料來配合，光使建筑的材料盡顯本色或更加藝術(shù)化的改變質(zhì)感，則材料會具有超過其材料本身的有效價值，使空間的目的的意義能夠得到升華。3.1.3光在建筑空間中的情感創(chuàng)造作用從某種意義上說，沒有情感的空間就不存在藝術(shù)價值。人們在使用空間的同時自覺與不自覺地與空間進行交流，藝術(shù)設(shè)計者所要創(chuàng)造的“景”，應(yīng)該是一種情感的空間，情感空間的創(chuàng)造才是藝術(shù)的創(chuàng)造。而光又是創(chuàng)造情感空間、表現(xiàn)特殊情感的強有力的語言，在人們的生活空間里，經(jīng)常需要莊重崇高、清新安詳、歡快奔放的各種情感空間。光是一切視覺感情之源，光影結(jié)合使空間更加具有藝術(shù)情感魅力。運用光使空間建立起節(jié)奏和美的構(gòu)圖、限定空間領(lǐng)域、增加空間層次、強調(diào)趣味中心、明確空間向?qū)?、營造空間的情感和意境。我們必須用光與建筑空間的文化情感和藝術(shù)情感相整合的觀念，全面地，系統(tǒng)地研究光影，積極有效地運用光的情感價值。3.2人造光在建筑中的作用燈泡的出現(xiàn)打破了人類幾千年來日出而作日落而息的定律，人造光填滿了入夜之后的世界。建筑師開始意識到建筑夜晚的視覺效果也同樣不容忽視。每當夜幕降臨，城市的主角被燈光替代。此時的建筑不再借助于體量、材質(zhì)、色彩等元素來傳達，而是靠人造照明設(shè)備了。正如日本建筑大師安藤忠雄所說：“建筑設(shè)計就是要截取無所不在的光，并在特定場合去表現(xiàn)光的存在。建筑將光凝縮成最簡約的存在，建筑空間的創(chuàng)造即是對光之力量的純化和濃縮?！痹诂F(xiàn)代建筑設(shè)計中，人造光不再僅僅是照明作用，它所具有的裝飾效果已經(jīng)越來越多地被設(shè)計師們所運用。光的冷暖顏色，光與其他材質(zhì)的配合，可以使建筑與環(huán)境效果達到和諧。用照度適宜的中性白光照射白色的墻面，會出現(xiàn)清潔、寬敞、明亮的效果。而照度不足的彩光則會造成不同程度的負面效果。另外照明效果直接受到建筑立面的材料材質(zhì)的影響，不同顏色的墻面配合燈光給人以不同的感覺。某些投射光也可以對建筑細節(jié)起到畫龍點睛的作用。3.3自然光在建筑中的作用現(xiàn)代建筑與自然光的聯(lián)系非常緊密，對于建筑空間來說，已經(jīng)不再是單純?yōu)榱藵M足采光的實用性需求。隨著建筑設(shè)計手法和建筑技術(shù)的發(fā)展對它有新的詮釋?？梢酝ㄟ^對窗體的設(shè)計將自然光的運動與建筑空間有效結(jié)合，自然、純粹、樸素、時間與空間共同營造出一種淳樸、回歸之美。在建筑空間中，引入光主要通過采光口，通過光線反射或折射到墻面和地面上。如柯布西耶的廊香教堂就是將自然光作為最直接、最便利的光源引入建筑的典范。所以，光的藝術(shù)效果是由采光口的大小、位置、形式以及構(gòu)造做法來決定的。運用自然采光的時候，應(yīng)仔細考慮窗的面積及方位，并可設(shè)置反射陽光板；建筑內(nèi)裝修可采用淺色調(diào)，增加二次反射光線，通過這些手段保證獲得足夠的室內(nèi)光線和空間氛圍需求，并達到一定的均勻度。一般建筑采光設(shè)計都是假設(shè)是陰天，不考慮直射陽光。這樣的采光設(shè)計就防止采光不穩(wěn)定，過熱、眩光等問題。第4章自然采光與人工照明的比較與分析空間環(huán)境設(shè)計應(yīng)科學(xué)地運用天然光和人工照明，在空間布局上要有良好的朝向和充足的天然光線。自然采光，從建筑采光的角度來說，雖然有其巨大的不可比擬的優(yōu)點，但是，未經(jīng)過濾、遮擋、折射等處理的自然光，無論是從視覺光源的方面來講，還是從熱源方面來講，也有著一定的缺點。

自然采光的特點有：光照的強度，隨著天氣、季節(jié)、時辰、地理位置等等因素的不同，有著巨大的變化。烈日炎炎的夏日的正午的太陽的照度，和陰云密布的黃昏的自然光的照度，有著千萬倍的差別。自然光光源（太陽）的角度，一天之中，四季之中，也是有著巨大的變化的。另外，自然光的光源，是熱光源，往往，隨著自然光蜂擁涌入我們居住空間的，除了我們需要的光明，往往還有大量的熱，而這些熱，并不是總是我們所歡迎的。

目前，在建筑界，無論是在中國還是世界上，盡量使用自然采光，是倍受權(quán)威部門提倡、鼓勵和推崇的。值得指出的是，現(xiàn)代的自然采光，講究的是經(jīng)過光學(xué)計算了的是可控制的自然采光。現(xiàn)代的自然采光，行家們以及建筑師們關(guān)注的，不再僅僅是光的數(shù)量，還有光的質(zhì)量。比方說，用采光口（窗）的朝向來取舍直射光、漫射光；用各種功能玻璃，比方說單向透光采光玻璃、單向傳熱玻璃、慮光玻璃、用電來控制進入室內(nèi)光量的玻璃等等來控制、選擇需要的光；用LOW-E玻璃來“放光阻熱”允許光線進入而阻擋隨著光而進入室內(nèi)的熱量等等。在某些高級建筑里，這樣的控制可以為編程的計算機所代。也就是說，對于直接采用自然光，還是存在諸多缺點，只是通過科技的進步，采取不同的方式，來進行修正，以獲得我們所需要的光源。雖然自然光它也有一些缺點，但總的來說，其優(yōu)勢還是無可比擬的：作為自然光光源的太陽光，光量極其巨大，這是迄今為止任何光源根本沒有的。作為自然光光源的太陽光，在以億年計的時間范圍內(nèi)，可以說是取之不盡、用之不竭的。也不用花任何代價去“開采”。這是任何的靠電能、化學(xué)能、生物能為動力的人工光源所不能比擬的。

3、太陽光光譜中的短波光如紫外線，可以殺菌，還可以預(yù)防軟骨病。

4、自然采光實施起來極其簡便，不需要敷設(shè)線路、不需要設(shè)備，也不需要什么復(fù)雜的技術(shù)。可以這么說，見得到太陽的地方，就可以進行自然采光。

5、一般地，人們可以在獲取自然光的同時，同時取得心曠神怡的“視景”。

6、太陽光中蘊涵有大量的熱能，雖然現(xiàn)在我們?nèi)祟愞D(zhuǎn)化、儲存這些熱能的技術(shù)還十分初級，但是可以預(yù)見，這種技術(shù)肯定會很快發(fā)展起來。人造光對環(huán)境的負面影響主要體現(xiàn)在各類光污染和能源消耗上。光污染是現(xiàn)代社會產(chǎn)生的過量的或不適當?shù)墓廨椛鋵θ祟惿詈蜕a(chǎn)環(huán)境所造成的不良影響的現(xiàn)象。一般包括白亮污染、人工白晝污染和彩光污染。有時人們按光的波長分為紅外光污染、紫外光污染、激光污染及可見光污染等。現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的電光源一直存在一個能源的問題，在人類的不短開采和利用中，地球資源急劇緊縮的狀態(tài)讓可持續(xù)、清潔的能源成為決定一種照明方式是否能長遠發(fā)展的重要因素?，F(xiàn)在各國都在研究新的能源，新能源必將帶來新的光源、新的照明方式。人造光的優(yōu)點是花色品種繁多，造型豐富，光、色、形、質(zhì)可謂變化無窮，燈具不僅為人們的生活提供照明的條件，而且是室內(nèi)環(huán)境設(shè)計中重要的畫龍點睛之筆。第5章自然采光與人工照明的合理運用氣候變暖已經(jīng)成為不可忽視的問題。種種的氣候現(xiàn)象時刻發(fā)生在我們周圍。聯(lián)合國氣候變化政府間小組發(fā)表報告承認導(dǎo)致氣候變暖的主要原因是人類活動。節(jié)能成為我們行為的準則,然而一味地要求節(jié)能卻忽視環(huán)保與人性化,則會讓節(jié)能夭折。綠色照明概念的提出就是對這一原則的體現(xiàn)。所謂綠色照明就是節(jié)約能源從而達到保護環(huán)境的作用。因此,在建筑照明設(shè)計中,,必須遵循國家相應(yīng)的法律法規(guī),實施綠色照明。5.1建筑照明設(shè)計標準照明節(jié)能設(shè)計是針對產(chǎn)生視覺條件的光源及其設(shè)備進行節(jié)能的設(shè)計,從而到達保護環(huán)境和符合人性化的目的。我們可根據(jù)場地的照度要求,以照明功率密度值為標準分配光源。因此做到合理利用能源,就必須充分了解場地。按實際情況調(diào)節(jié)照明強度。比如,住宅中餐廳的照明設(shè)計。一般餐廳的功能是滿足家庭成員用餐和交流。因此照明設(shè)計需考慮這兩項功能設(shè)計照明方案,然后以LPD值為參考,合理布置照明設(shè)備間的距離和強度。5.2.充分利用自然采光以達到節(jié)能的效果利用太陽光達到照明的作用無疑是最節(jié)省能源的做法,而且太陽光中所包含的色溫閾值遠遠多于任何一種人工光。這一特性可以使被照明物體呈現(xiàn)出更為豐富的表面顏色和肌理。再者,太陽光中自帶紫外線等多種射線,可以有效的殺滅病菌,因此太陽光的利用價值可謂無價。在室內(nèi)照明設(shè)計中如何利用陽光以達到節(jié)能和環(huán)保?1.首先房間的采光系數(shù)或采光窗的面積比應(yīng)符合《建筑采光設(shè)計標準》,同時充分利用室內(nèi)受光面的反射性,能有效地提高光的利用率,如白色的墻面的反射系數(shù)可達70～80%,能起到節(jié)能的作用。2.在電氣控制上也宜充分利用自然光,光線強時可以關(guān)掉靠窗的一部分燈具。5.3.要求使用節(jié)能燈具及鎮(zhèn)流器使用具有高效光源的高效燈具能有效的節(jié)省能源。高效光源指的是光視效能K,它代表光源每消耗單位電能所發(fā)出的光通量。也就是說在單位電能恒定的基礎(chǔ)上,光視效能越大越省電。對比下列表格:對比上述表格,我們發(fā)現(xiàn)白熾燈燈的光視效在15.5LM/W,而熒光燈的光視效是69LM/W,可見,熒光燈在某種程度上要比白熾燈更為節(jié)約能源。除了燈具的選擇上能幫助我們節(jié)約能源,正確的鎮(zhèn)流器選擇也能能做到這一點。氣體放電燈的鎮(zhèn)流器分為主要分兩大類:電子式鎮(zhèn)流器和電感鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器能使燈管在高頻的條件下提高燈管的光視效和降低鎮(zhèn)流器自身損耗,有利于節(jié)能,并且發(fā)光穩(wěn)定,消除了頻閃和噪聲,有利于提高燈管壽命。在操作中,可使熒光燈總功率下降20%。以T5細管徑熒光燈配電子鎮(zhèn)流器代替原來的T12粗管徑熒光燈配普通電感式鎮(zhèn)流器,按每天使用8小時,一年可節(jié)電23度(不包含雙休日),節(jié)能效果非?？捎^。同時電感式的鎮(zhèn)流器也應(yīng)該選用節(jié)能型的,這樣燈具的總輸入功率又能再次降低20%。5.4.合理的照明控制方式室內(nèi)的光線來源主要有兩種情況,一是自然采光,二則是供電系統(tǒng)提供的人工光。合理地布設(shè)和控制這兩項光源課可以有效地降低能耗。以下有幾個原則可以用來把控：1.在有較好自然采光的情況下,如無特殊需要盡量利用自然采光。2.在住宅建筑的過道、樓梯間等夜間間歇需要照明的地方,安設(shè)聲光控等自熄開關(guān)。3.有兩個以上光源控制的開關(guān),不宜大于2個。4.在開關(guān)上安裝可調(diào)控燈光強度可控開關(guān),以便光源強度調(diào)節(jié)減少電能使用量。5.5建筑的物理環(huán)境，降低建筑能耗能源和環(huán)境是當前全球共同關(guān)注的焦點。照明用電隨著社會的發(fā)展已占總發(fā)電量的10～20%。目前，我國照明耗電大體占全國總發(fā)電量的10～12%。2001年我國總發(fā)電量為14332.5億千瓦小時，年照明耗電達1433.25～1719.9億度，為在建設(shè)中的三峽水利發(fā)電工程投產(chǎn)后年發(fā)電能力（840億）的兩倍左右。照明用電的迅速增加，不但要增加大量的電力投資，牽制國民經(jīng)濟的發(fā)展，而且還要產(chǎn)生大量污染。天然光是大自然賜予人類的寶貴財富，可以說是取之不盡、用之不竭，相比其他能源具有清潔、安全的特點，充分利用天然光可節(jié)省大量照明用電，節(jié)約照明用電又可間接減少自然資源的消耗及有害氣體的排放。目前我國的電能主要由燃燒化石燃料生產(chǎn)，在獲得電能的同時向大氣排放了大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，這些氣體是造成全球各種環(huán)境問題的重要原因。1991年1月美國環(huán)保局（EPA）首先提出實施“綠色照明（GreenLights）”和推進“綠色照明工程（GreenLightsProgram）”的概念。1993年11月我國國家經(jīng)貿(mào)委開始啟動中國綠色照明工程，1995年11月16日召集八家單位研討“中國綠色照明實施規(guī)劃”，其中的一條就是倡導(dǎo)自然采光。因此，天然采光是綠色照明的重要方面。長期以來，人們一直對天然光存在一種誤解，認為天然光進入室內(nèi)的同時帶來的熱量要多于人工光源的發(fā)熱量。事實上，如果提供相同的照度，天然光帶來的熱量比絕大多數(shù)人工光源的發(fā)熱量都少。也就是說，如果用天然光代替人工光源照明，可以大大減少空調(diào)負荷，有利于降低建筑物能耗。充分利用天然采光，節(jié)約照明用電。創(chuàng)造良好的視覺工作環(huán)境。國外的一些國家已開發(fā)出一系列利用太陽光自然照明技術(shù)，并在學(xué)校、博物館、辦公樓、體育館、公共廁所、垃圾處理廠等公共設(shè)施及工業(yè)與民用建筑中廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了白天完全或部分利用自然光，從而大大節(jié)省了電能、目前自然采光系統(tǒng)的技術(shù)及產(chǎn)品正在快速發(fā)展中，主要技術(shù)的使用方式包括：帶反射擋板的采光窗，是大面積側(cè)面采光最常用的一種。優(yōu)點是能有效的反射陽光通過頂棚反射到室內(nèi)深處，提高靠內(nèi)墻部位的照度，同時起到降低窗口部位的亮度，使整個室內(nèi)光線分布更加均勻。陽光凹井采光窗。是一種接受由頂部或高側(cè)窗入射的太陽光比較有效的采光窗。通過一個內(nèi)部帶有光反射的上部或頂部采光口，將陽光經(jīng)過反射變?yōu)殚g接光。窗的挑出部分和井筒特性可按日照參數(shù)進行設(shè)計，盡量提高表面的反光系數(shù)，提高窗的陽光利用效能?，F(xiàn)今光環(huán)境受到社會的關(guān)注——夜景照明、綠色照明、保護青少年視力。城市建設(shè)和建筑規(guī)模宏大，技術(shù)復(fù)雜，照明技術(shù)不斷更新