晝光照明在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用-建筑論文

20世紀(jì)下半葉以后，因?yàn)楸阋素S富的電力、高效的電力光源能夠很容易獲取，因此在建筑設(shè)計(jì)中晝光照明逐漸變成一個(gè)次要的問(wèn)題。然而，20世紀(jì)70年代中期世界范圍的能源危機(jī)，使人們重新反思晝光照明的潛力，從節(jié)約能源的角度認(rèn)識(shí)到建筑照明的最佳途徑，是建筑物自身設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)備兩者并重。
在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的觀念中，形式與晝光照明是緊密結(jié)合在一起的。確定建筑物的朝向，必須要考慮在不同季節(jié)晝光帶來(lái)的熱量多少和照明的需求；建筑的體量大小和組織方法是與晝光照射進(jìn)建筑的深度相關(guān)；建筑表面開(kāi)窗的大小多少，與晝光照明要求與晝光所含熱量多少相關(guān)等。重新關(guān)注晝光照明，就是思考建筑形式產(chǎn)生與外部事物之間的關(guān)系。
一、晝光照明的發(fā)展。
原始人類和其他動(dòng)物一樣在山洞里、地穴內(nèi)、樹木上，利用原有的空間、結(jié)構(gòu)和自然材料構(gòu)筑居住環(huán)境，目的是為了遮風(fēng)擋雨和保護(hù)自身的安全，并沒(méi)有考慮構(gòu)筑物內(nèi)部的晝光照明需求。在原始人眼中，每天經(jīng)歷日升日落只是平常生活的一部分，黑暗與光明是兩種相互對(duì)抗和轉(zhuǎn)化的力量。
古希臘時(shí)期，民居和宮殿采用石材梁柱結(jié)構(gòu)，跨度小，單體建筑體量比較小，采用院落將單體建筑組織起來(lái)。因此，院落的側(cè)面也成為單體建筑的主要晝光照明方式，而很少采用屋頂采光。古羅馬人繼承希臘人的柱式體系，發(fā)展了拱技術(shù)，創(chuàng)造出“筒拱”技術(shù)，這使得單體建筑的空間跨度加大，但由于筒拱的結(jié)構(gòu)受力是在承重墻上，所以只能在承重墻上開(kāi)較小的窗戶，室內(nèi)的采光效果并不理想。
在中世紀(jì)歐洲，基督教成為人們思想和行為的規(guī)范，教義崇尚肉體的禁欲和精神的純潔。在日常生活中，反對(duì)普通的民用建筑使用華麗的材料和精美的裝飾，明媚的陽(yáng)光也被認(rèn)為有礙人心靈的單純，幽暗的環(huán)境更容易讓人心思集中。因此，開(kāi)窗的數(shù)量和面積非常少。同時(shí)，由于異族入侵和宗教戰(zhàn)爭(zhēng)，建筑的防衛(wèi)要求很高，城堡都采用厚墻小窗的建造方式。
文藝復(fù)興是“人”覺(jué)醒的時(shí)期，人從封閉的中世紀(jì)城堡走出，在官邸、府邸、莊園、別墅等民用建筑上，其正立面的設(shè)計(jì)給人富麗宏偉的感覺(jué)，外墻面都建有面積巨大和數(shù)量眾多的窗戶，窗戶常常占據(jù)正立面的大部分面積。二、影響晝光照明的因素1、外在因素。
太陽(yáng)是晝光的光源，照射進(jìn)建筑的晝光除了直射的日光和天空光之外，還包括從地面及鄰近建筑物上反射的光線。這些來(lái)源不同的光線在數(shù)量、含有能量、顏色、漫射、功效等方面的質(zhì)量各不相同。對(duì)晝光照明設(shè)計(jì)而言通常要考慮兩種完全不同的天空狀況一一陰沉的天空和陽(yáng)光普照的天空，其他的天空狀況則介于兩者之間。
在晝光照明設(shè)計(jì)中，必須把兩種天空狀況都考慮到。在陰沉天空狀況下，最大挑戰(zhàn)是光照的數(shù)量，而在天空晴朗的狀況下，最大的難點(diǎn)是光照的質(zhì)量，即控制光照強(qiáng)度，避免直接炫光、反射炫光和高反差引起的炫光。
從地面和鄰近建筑物反射的光線，常常是晝光照明的重要來(lái)源。在陽(yáng)光普照的情況下，天空的亮度要低于地面；而在多云的天氣下，天空的亮度要高于地面，這是因?yàn)榈孛婧驮茖勇瓷涮?yáng)的光線。因此，在特定的情況下，通過(guò)地面和鄰近建筑物漫反射，北面的窗戶可以采集到和南面窗戶一樣多的光線。
從晴空中照射下的光線，特別是從北方天空中照下的光線，富含光譜中藍(lán)色段的光，這種光具有非常出色的顯色能力。對(duì)畫家而言，北方天空照下的光線常常被認(rèn)為是理想的白色光，但各種顏色在光中的分布并不均等，它的光稍微偏向于冷色。同樣，在不同天空狀況下，天空光的色溫的差異會(huì)影響物體的顯色。
由于直接照射的太陽(yáng)光可能會(huì)帶來(lái)眩光、反差過(guò)于巨大的亮度、變化劇烈、質(zhì)量不穩(wěn)定，常常會(huì)有人錯(cuò)誤地提出，應(yīng)當(dāng)把直接照射的太陽(yáng)光擋在建筑之外。雖然直接照射的太陽(yáng)光作為功能光使用的難點(diǎn)很多，但作為使空間產(chǎn)生明亮感、開(kāi)放感的環(huán)境光，則具有許多優(yōu)點(diǎn)，不僅使人感受到氣候、時(shí)間、季節(jié)變化，還能創(chuàng)造出寂靜的、神秘的、活躍的、歡快的各種氛圍，并且直接照射的太陽(yáng)光的功效并不比電力光源遜色，顯色能力更為出色，數(shù)量豐富而又免費(fèi)。因此，應(yīng)當(dāng)把它應(yīng)用于每一個(gè)晝光照明設(shè)計(jì)之中去。
2、內(nèi)在因素。
晝光照明的設(shè)計(jì)最終必須基于人對(duì)光的感覺(jué)之上。感覺(jué)不是外在儀器測(cè)量的數(shù)值，而是生理反映和心理反映共同作用的結(jié)果。
光通過(guò)瞳孔進(jìn)入眼球，聚焦在眼球后面視網(wǎng)膜的感光內(nèi)襯上。視網(wǎng)膜是由對(duì)顏色和細(xì)節(jié)敏感的視錐細(xì)胞，和對(duì)運(yùn)動(dòng)及在光線暗淡條件下敏感的視桿細(xì)胞組成。眼睛通過(guò)虹膜的肌肉來(lái)改變瞳孔的大小，以適應(yīng)環(huán)境亮度的變化。盡管亮度的快速和超大幅度的變化，會(huì)使眼睛產(chǎn)生緊張和疲勞，但是與晝光相關(guān)的逐漸變化的亮度變化，眼睛能很好地適應(yīng)，晝光的逐漸變化甚至還可能是一件好事，因?yàn)樽兓臓顟B(tài)比靜止?fàn)顟B(tài)更具有刺激性。
三、晝光照明在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的策略。
1、利用建筑朝向。
人們利用晝光，通常包含了晝光照明與晝光采暖兩個(gè)不同的目的。三種不同類型的晝光〔直射光、漫反射光、反射光〕，它們的照明和采暖特性并不相同。直射陽(yáng)光有明確的幾何特性，可以通過(guò)室外遮陽(yáng)裝置來(lái)控制直射陽(yáng)光照射入室內(nèi)的數(shù)量和質(zhì)量?？刂坡瓷涔狻⒎瓷涔庀鄬?duì)困難一些。
在不同的季節(jié)或者一天內(nèi)不同的時(shí)間里，由于太陽(yáng)光與地球的幾何關(guān)系變化，晝光的照明和采暖特性并不相同。在不同地理位置、不同氣候條件和建筑功能要求下，人們對(duì)晝光照明和晝光采暖的側(cè)重也不相同，確定建筑的朝向就是要協(xié)調(diào)晝光照明與晝光采暖兩個(gè)在不同時(shí)間和地點(diǎn)相互矛盾或者轉(zhuǎn)化的問(wèn)題，以恰當(dāng)?shù)姆绞綄児庖胧覂?nèi)，提供高質(zhì)量的照明，同時(shí)減少（或增加）攝取的熱量。