采光面設計對建筑自然光采光的影響

藍 莉

浙江省城鄉規劃設計研究院

采光面設計對建筑自然光采光的影響

藍 莉

浙江省城鄉規劃設計研究院

建筑采光面設計，如采光面的位置和大小，采光面的外形與朝向以及與建筑其他表面之間的關系最終會確定室內空間的照明效果。本章著重討論與建筑自然光有關的采光面設計分析，也涉及物理環境的其他方面。

采光面；自然光；采光

1 引言

采光面是建筑物獲取自然光主要渠道。作為建筑與外界聯系的渠道，采光面的作用很多，采光面設計會帶來隔熱、保溫、隔聲等許多物理環境方面的問題；同時，也會對建筑立面構圖以及節能產生重大影響。在確定恰當的采光面形式時，必須考慮很多策劃，綜合考慮這些因素。

2 采光面位置分析

根據采光面所在的位置不同可以分為高側窗、觀景窗、低窗三種采光口形式。

2.1 高側窗

高側窗主要指位于在建筑垂直墻上的人眼高度以上的采光面。從采光特點分析，該區域可以看到全陰天天空較明亮的天頂，因而在陰天會有有最佳的光分布，可以提供室內深處的工作空間的照明。而且高側窗位于視線水平之上，光源不容易出現在視線之內，如果進行適當的遮擋，高側窗可結合其他采光輔助系統如反光板、導光百葉等引入自然光，同時又不會引起眩光。所以高側窗在室內采光設計中擔任重要的角色，應該減少對此部分的遮擋，玻璃的選擇可以選擇可見光透光率高提高進入室內的自然光數量。采光高側窗不僅可以為使用空間提供良好品質的自然光，還可以保證使用空間的私密性。

2.2 觀景窗

觀景窗是位于人的眼睛高度的側面采光采光口。從采光特點來分析，無論是晴天或者全陰天，該區域的光分布不是最理想的，它的位置僅僅能提供附近的工作空間照明和室外的景觀。玻璃的選擇需要考慮觀景和采光的兩個功能，采光是附屬功能，所以要求玻璃的透射率可以相對高側窗較低，避免產生眩光，同時也需要考慮盡量減少建筑的能源負荷。一般對于寒冷和嚴寒地區，可以使用LOW-E玻璃的中空玻璃，已達到合適的節能和舒適性。

高側窗和觀景窗結合使用可以使室內獲得比較好的采光和觀景效果，它們可以共同使用在統一空間，也可以組成作為采光口的兩個部分。在兩者之間設置反光板在采光設計中常用的辦法。

2.3 低窗

低窗一般指采光口的低層區域。低窗可以創造一種機會來利用地面反射光，使之反射到室內深處。同時側面采光面越低，室內空間與場地和景觀之間形成之間的視覺聯系的可能性就越大。但在如果在類似辦公建筑中，由于采光區域處于工作面之下，光線投射到地面上，則容易產生眩光。

3 采光面朝向分析

建筑采光面主要有東西南北四個方向，不同朝向的采光面所對的天空亮度、日照時間及太陽輻射會不同，這些都會帶來各個朝向采光面設計的不同。

(1)朝南

從采光角度來說，建筑物南立面（北半球）總是獲得陽光最多的。朝南的房間面對天空亮度很高，這樣房間獲得的照度也很高。從光線控制角度來說，南向太陽直射光高度角較高，可控性比較強，可以使用各種光控設備和裝置來避免眩光。從能耗角度來說，各個朝向上在冬天只有南向獲得到的太陽輻射熱是多于夏天的。冬天在我國大部分地區太陽的熱量進入室內可以作為室內的補充采暖之用；夏天南向陽光雖然會帶來建筑的制冷負荷的增加，但是由于夏天南向太陽高度角較高，光線容易控制，可采用各種室內外遮陽設施對其控制利用。

因此，南向采光面是采光和節能的一個比較好的朝向。

(2)朝北

從采光角度來說，由于北向大部分時間是沒有直射光的，所以光線穩定、均勻，適合于對光線要求比較高的建筑類型，例如博物館、展示館等。但是北向面對的天空亮度比較低，照度比朝南的房間低很多，甚至會比對著陰天的天空房間照度更低。從光線控制來說，光線均勻且穩定，很少有直射眩光的問題。從能源角度來說，北向在夏天基本沒有直射光照射，給室內帶來的熱量也較少，對于炎熱的地區，北向開窗比南向開窗更合適。

(3)朝東、西從采光角度來說，朝東或西向窗戶的光線最不穩定，從光線控制角度來說，這兩個方向上的太陽高度角較低，對各種光控設備來說比較難控制，同時因為光線不穩定，應用于照明也很困難；從能耗角度來說，這兩個方向上在夏天太陽輻射很大，約是冬天的兩倍，這會很大帶來建筑的制冷負荷的增加。

所以建筑的每一個朝向的采光面存在著不同的自然光采光特點，建筑各個立面可以根據當地的氣候和光照條件采用不同的設計手法滿足建筑采光的需求。

4 采光面外形分析

根據采光面的外形劃分，采光面主要有橫向窗、豎向窗、凸窗和角窗幾種形式。在面積相等的條件下，豎向窗戶會有較大的照射進深，進深方向采光均勻度比橫向窗好，有利于建筑室內進深的采光均勻度的提高。但在相等窗墻比條件下，豎向窗戶的窗間墻會比橫向窗戶的窗間墻要寬。窗間墻越寬，高亮度的窗戶和室內比較暗的窗間墻會形成比較大的亮度對比，亮度對比越大，眩光會越嚴重。一般來說，橫向窗水平方向上采光均勻度比豎向窗要好。

凸窗和角窗也有它們各自采光特點。凸窗周圍光線充足，視線也比較好。但是凸窗頂板部分會擋住一點天空的采光，這樣光線照射的進深會比普通的側向窗小。角窗讓光線沿側墻面照射進房間，照進來的范圍也不大。一般來說，角窗要與其他形式的側窗配合使用，否則采光質量會不理想。

5 采光面尺寸分析

由于采光面是圍護結構中最薄弱的部分，對建筑能耗有巨大的影響。所以采光面的尺寸總是受到人們的重視。《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2015）規定：公共建筑每個朝向的窗墻面積比均不應大于0.70，外窗的可開啟面積不應小于窗面積的30%。當窗（包括透明玻璃幕墻）墻面積小于0.40時，玻璃（或其他透明材料）的可見透射比不應小于0.4。當不能滿足本條的規定時，需要進行權衡判斷。所以采光口的尺寸也就是窗墻比的確定，需要兼顧保溫和太陽的得熱。具體的窗墻比面積，還要結合分析節能軟件，對整個建筑進行模擬。

6 結語

成功的自然光采光設計是不需要大尺度或則玻璃幕墻類的采光口。往往一扇精心安排的小窗戶可以與一扇大窗戶（很可能具有較高的耗能率）產生同樣的采光效果。關鍵是在需要的地方提供合適的光照。

[1][美]瑪麗.古佐夫斯基著.汪芳,李天驕,謝亮蓉譯.可持續建筑的自然光運用[M].北京:中國建筑工業出版社,2004

[2]柳孝圖.建筑物理（第二版）[M].北京:中國建筑工業出版社,2000

[3]戴立飛.中小型建筑自然采光設計研究[D].天津:天津大學,2006