淺談自然采光在現代建筑中的優化設計策略

李夢怡

（西安建筑科技大學華清學院 710000）

1 自然采光的相關概述

1.1 自然光的概念

自然光是自然界重要的能源，不僅安全高效，并且取之不盡用之不竭。陽光通過大氣層到達地面，經過反射為人們照明。通常情況下，自然采光是指將自然光引入到建筑物內部，根據一定的設計方式，實現建筑物內部的照明效果。與傳統的人工采光相比，自然采光有著重要的應用優勢，不僅能夠保證建筑物的內部照明需求，同時能夠進行保暖和通氣，提高建筑物室內的活動質量。

1.2 自然采光的發展

我國很久以前就有設計師利用自然采光進行相關建筑物的設計。例如，四合院就充分體現了自然采光的設計理念。國外很多古建筑也將自然采光進行了不用程度的應用。根據建筑物采光的技術應用程度，可以大致將自然采光的發展分為四個階段。第一階段，傳統的建筑采光。通過門、窗等基本設施，保證有足夠的光源能夠射入到建筑物內達，到相應的照明效果。第二階段，采用天窗等設計元素，增大陽光的照射量，并且能夠有效地控制光源的照射程度，保證建筑物內部的熱量。第三階段，很多現代建筑物會采用一些光導照明技術來輔助采光效果，一些新技術、新材料能夠有效改善自然光的照射均勻程度，提高自然光的利用效率。第四階段，可持續的自然采光設計。對建筑物的整體系統進行全面分析，優化其中的維護結構、光照結構以及熱量轉換結構，保證自然光的可持續利用。

1.3 自然采光的特點

自然采光通常是一個采集、過濾、存儲的動態過程。與人工照明相比，自然采光有著顯著的應用特點。首先，自然采光設計方案與建筑物的整體充分融合，通過建筑物的細節元素來保證自然采光的應效果。同時，很多現代建筑物會使用大量的先進技術和新材料，對光源進行充分的利用。并且，最近幾年很多設計師開始對自然采光進行智能化設計，提高建筑物對外界環境的變化適應性。利用智能技術來跟蹤控制光感技術，增強自然采光裝置的智能程度，滿足當前人們的生活需求。

2 國內外自然采光應用現狀

2.1 應用成果

目前國外建筑設計師對于自然采光的研究主要圍繞不穩定性和熱輻射兩個方面。通常情況下，設計師要對自然光進行檢測和調控，保證內部光源的穩定性。同時要結合相應的技術、材料推動自然采光產品的創新和研發。由于自然光源與人工光源相比，光照程度不穩定，并且會帶來一定程度的熱輻射，因此為了滿足人們更高品質的生活需求，設計師需要對建筑物的自然采光系統進行優化設計。首先，要保證采光裝置能夠對周圍環境進行適時準確的光熱檢測。通過引入調光玻璃、感光膜等材料，提高自然采光裝置的檢測效果。同時，設計人員要積極推動自然采光裝置的創新發展，要充分發揮計算機技術的應用優勢，對自然采光裝置進行智能化設計。例如，德國國會大廈應用了光導纖維制成相應的自然采光裝置，有效的提高了建筑物自然采光的供熱效果。

與國外相比，我國對建筑物的自然采光研究還處于初級階段。最近的十幾年里，氣象部門對全國各地的氣候進行了數據整理，為建筑物的自然采光設計提供了相應的參考依據。并且，隨著綠色低碳理念受到越來越多人的關注和重視，國內逐漸出現以自然采光為核心的辦公樓和商業大廈，標志著未來我國建筑物的設計發展趨勢。

2.2 存在的問題

從目前國內外建筑物的自然采光應用現狀來看，盡管自然采光的設計理念得到了進一步發展，出現了很多經典的自然采光設計案例。但是隨著人類社會的不斷進步，自然采光需要發揮更加重要的應用作用。然而很多國內外相關工作人員往往注重自然采光技術，側重于利用計算機建模軟件對建筑物的自然采光進行分析和調整，很少有相關工作人員對建筑物自然采光的節能效果進行研究，導致建筑物的綠色低碳設計效果仍舊有待提高。

3 自然采光在現代建筑物中的優化策略

由于自然采光充分迎合了當前低碳環保的行業發展趨勢，因此為了提高自然采光在現代建筑物中的應用效果，需要從建筑設計的角度進行優化創新，滿足建筑物的照明和節能需求。

3.1 在建筑物側向進行優化設計

通常情況下，為了保障有足夠的光源能夠照射到建筑物內部，需要在建筑物側部進行開窗。窗戶作為建筑物的重要組成形式，能夠有效調節建筑物內部光源，并且能夠發揮過濾作用，是室內與外界進行交換的重量媒介。因此，現代建筑物要發揮側向采光的優勢作用，要結合建筑物的形體特點，在側向進行采光載體的設計。首先，要進行平面形式的優化。設計師應當利用計算機軟件對建筑物內部的接受光源進行模擬分析，對內部組織結構進行調整，從而保證各個房間能夠接受到足夠的自然光源，滿足內部的采光環境建設需要。要避免周圍建筑物的遮擋，需要調整建筑物的形態來獲取最大的自然采光量。例如，意大利的扭曲金融大廈屹立于密集的寫字樓之中，但是憑借其獨特的形態，能夠獲得足夠的光源。同時，要在建筑物的剖面形式上進行優化。設計師應當圍繞建筑物的高度、剖面形式和進深比例進行分析，采用不同的采光方式進行對比。通常情況下，建筑物頂層可以采取天窗，下層的樓層采用側面采光設計，從而增加建筑物各部分的接受光源。另外，在側向窗戶上進行優化。窗口的結構形式對建筑物的自然采光效果有著重要的影響。設計師為了提升建筑物的節能性和舒適性，要對建筑的差異化立面進行準確分析，根據不同角度的陽光射入量進行窗戶的位置調整，并且要調整建筑物的高度和取向，在不同的位置設置遮陽板，調節自然光的熱輻射。

3.2 在頂部采光進行優化設計

通常情況下，一些大型的寫字樓、商場都會采用頂部采光的設計方式，保證建筑物內部不會出現采光死角。在現代建筑設計案例中，頂部采光有著重要的應用優勢。設計師首先應當進行水平天窗的優化設計，要對水平天窗的構造進行靈活調整，與建筑物的側向結構相適應。同時，要對鋸齒天窗形式進行相應的優化。所謂的鋸齒形天窗是一種單側采光的天窗形式，在我國北方地區應用廣泛，能夠有效調節陽光的照射量，并且保證室內的溫度和濕度。與傳統的天窗相比，鋸齒身天窗更加美觀，并且能夠有效彰顯現代建筑物的設計美學。另外，要對特殊天窗形式進行優化。最近幾年，隨著人們審美水平的不斷提升，越來越多的現代化建筑會采用特殊的天窗形式。因此，設計師需要結合建筑物整體的設計風格，天窗進行相應的設計，既要滿足基本的照明需求，也要給人們帶來與眾不同的設計美感。

3.3 中庭采光的優化設計

由于越來越多的現代化建筑利用中庭作為緩沖空間，因此設計師需要對中庭進行相應的優化設計，要根據光線在建筑物內部的漫反射特點進行調整，充分考慮到建筑物的平面和剖面設計特征，對中庭的比例結構進行優化，增強建筑內部的設計感和節能效果。首先，要對中庭的結構形式進行創新。設計師要合理分析中庭與其他空間的間距，通常需要將中庭的高度與寬度比例設置為3：1，保證有足夠的空間能夠接受光源。同時，設計師需要對中庭的透光性進行優化，采用透光性更強的頂棚來進行建筑物設計，引用大面積的玻璃天窗能夠保證建筑物的透光量，并且能夠將有害的光線進行阻擋，避免自然光的熱輻射。另外，要對中庭的反射性能進行優化。設計師應當選擇更加先進有效的反射材料，對材料表面的粗糙程度進行嚴格控制，從而增加光線的漫反射效果。

4 結語

隨著社會的不斷發展，人們對建筑物的節能效果和設計美感提出了更高要求。與傳統的人工照明相比，自然采光有著顯著的應用優勢，不僅能夠增加內部空間的空氣流通和照明程度，并且能夠給室內人們營造一種舒適的氛圍。設計師在對現代建筑物進行自然采光設計的過程中，要圍繞建筑物的空間結構和尺寸比例進行優化調整，對于各個部分進行自然采光的創新設計，利用更加先進的材料和技術進行自然光源的模擬分析，從而最大程度上發揮自然采光的優勢作用，給人們帶來更加舒適的體驗。