摘要：“光线是建筑的灵魂。”对人们来说，光影是其认识并感受建筑体量、空间与艺术的介质。光的存在赋予了建筑无穷的生命，同时也使人们将自身的情感与建筑的色彩、形体、质感等联系起来。因此，越来越多的建筑师开始注重自然光与建筑的关系，并以自身的智慧和创造力，创造出了一个又一个精彩的光影艺术效果。而除了满足实际的照明需求外，自然采光的设计还能给人们带来愉悦的精神感受，并有效解决建筑空间的采暖等问题，从而达到建筑节能的目的。为此，本文从建筑形式与自然采光的联系出发，在对当前建筑空间自然采光的艺术设计分析的基础上，就自然采光与环境节能设计进行了研究。
关键词：建筑艺术 自然光 采光设计 环境节能设计
作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源，自然光对人们的生存与发展是十分重要的。在现代建筑设计中，自然光主要被用于室内空间照明中，以实现节省电力，减少人工照明设备散热，增加空调运行电力的目的。从当前的建筑设计来看，室内照明都严重依赖于人工照明，而这不但造成了巨大的能源消耗，还阻碍了人与自然的联系，也增加了人类的健康隐患。基于建筑节能的角度而言，采取自然采光是其重要的内容，但目前关于自然光与环境节能设计的理念仍未得到我国建筑业与室内设计业的广泛关注。也正应如此，加强研究自然光对建筑造型艺术的影响成为了当前建筑业重要的课堂之一。
一、建筑形式与自然采光
对建筑而言，自然光是使其被称之为艺术的光的唯一事物，而贝律铭的伊斯兰博物馆便完美的呈现了这句话。自然光跟随者建筑形式的变化而不断流动，使得建筑影响也跟随自然光的流动呈现出不一样的形态。在建筑艺术设计中，建筑的平面规划、建筑体量、建筑外墙以及建筑剖面都是其最基本的要素，且这些要素对自然光的设计也有着基本的决定性。从中不难看出，无论是对建筑的自然采光效果、内部功能的体现，还是室内视觉舒适度的提高，建筑形式与其采光间都有着紧密的联系。因此，在建筑设计时，必须要明确建筑自然采光的目的，以及其所想要达到的效果。
一般情况下，建筑形式常由建筑的平面规划、建筑体量、建筑外墙以及建筑剖面构成的。建筑形式的设计在一定程度上又会对建筑自然采光设计的合理性及科学性产生重要的影响。基于此，建筑形式的构建也需要建立在自然采光原则与准则明确的情况下，并以确定的采光目的和内容进行设计。对建筑内部空间而言，影响其自然采光的因素其实就是采光方式，而采光方式直接决定了建筑空间中光的方向及其范围，从原则上来看，所有建筑的采光方式都应该建立在建筑空间功能的不同要求上来进行选择与确定。
二、建筑空间自然采光的艺术设计
（一）屋顶采光艺术设计
屋顶采光顾名思义就是光线由屋顶进入，其最大的优势是可使不同方位、不同高度的太阳光得到充分利用，且光线均匀、柔和，效果强烈，充分保证室内采光，艺术表现力强。为此，自建筑艺术产生以来，许多建筑师都独创性的对屋顶采光艺术进行设计，如古罗马万神庙穹顶泻入的柔和天光，以及现代商场中常见的屋顶大窗处理。可以看出，当前建筑屋顶采光设计的形式与手段是多种多样的，而不同建筑师，不同手法下的屋顶采光设计也呈现出了不同的光影艺术空间。而按照屋顶采光口位置的不同，可将其分为集中式与分散式。
1、集中式屋顶采光
所谓的集中式屋顶采光其实就是在屋顶只设置一个采光口，使太阳光通过这一入口进入室内，从而实现采光要求和艺术体验。以古罗马时代的万神庙为例，其在进行重建时便采用穹顶的形式，也就是一种集中式的屋顶天窗。阳光从直径为43.3米的半球中的圆洞中进入室内，象征着人类世界与神的世界的相互联系，且阳光从穹顶直接射入室内时，还会形成柔和的漫射光，从而使庙宇产生宁静肃穆的宗教气氛。在这之后，越来越多的建筑师发挥自己的才能，不断创造出了丰富多样的集中式屋顶采光形式，如双坡面、拱型、半球型、方形孔洞、圆形孔洞等。在屋顶采光设计材料的选择上，主要是透光玻璃、半透光玻璃、彩色玻璃、加铅玻璃、阳光板等。而采光口的做法也有多种多样的形式，如有框玻璃构造、无框玻璃构造或装饰构件等等。这些不同的采光形式、透光材料、构造做法，也使得建筑的光环境呈现出了不同的气氛和艺术感。
2、分散式屋顶采光
与集中式屋顶采光不同的是，分散式屋顶采光的采光口在设计上更加随意和自由。基于这一特性，分散式屋顶采光常常被运于不需要大量光线，并考虑光影带来的艺术效果的建筑中。分散式屋顶采光可以在选择不同透光材料和构造做法的基础上，创造出更加优美、更加丰富、更加优雅多变的建筑体形，进而创造出更加多彩、更变幻莫测的室内光影艺术效果。如斯坦斯特德伦敦第三机场，其在设计时便将所有的设备都安装在地下，从而留出屋顶的空间使其能够引入并反射光线。建筑师将机场候机大厅的屋顶设计成一个个的天窗，并做成双层，上面一层为透光玻璃，下面一层为金属片，当太阳光照射下来时其将形成反射，产生如同天幕板的光环境，使旅客产生置身于森林中的感受，保持心情的愉悦。
（二）侧墙采光艺术设计
侧墙采光设计相对于屋顶采光设计来讲，更加简单，且灵活多样。侧墙采光设计在艺术表现在更富有动感和变化，也更容易创造出具有趣味性、人情味和个性的艺术。在侧墙采光艺术设计中，除位置、透光材料、洞口尺寸对其艺术效果有影响外，其朝向也是重要的因素。而按照位置的不同，也可将侧墙采光设计分为集中式玻璃幕墙采光和分散式侧墙采光。
1、集中式玻璃幕墙采光
随着建筑技术的不断进步与发展，当前大面积采用玻璃幕墙已经成为一种主流。而采取这种采光设计，不但可使室内空间获得足够的光线，产生通透、亮丽的视觉感受，而且还可以进行分隔细部的设计，从而使室内产生丰富奇妙的分格影像效果。如，东京基督教会的礼拜室圣坛的正前方便设计的是一面完整的光壁，同时其也是整个建筑立面中的重要部分。其在遮蔽建筑外声音和经管的同时，与大量的光线形成了空间对话，且其会随季节、时间、气候的不同产生变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如此，在信徒面向圣坛祈祷时，将从中感受到时空的转变。
2、分散式侧墙采光
通常而言，侧墙采光的洞口都是较为规则的，比较常用的有纵向的带形窗、横向的带形窗，以及其他特殊形状的窗口。可以看出，侧墙采光设计的形式其实较为简单，但即便如此若对其洞口位置、尺寸等进行仔细研究，并配合使用光的反射、折射等细部设计，也会产生意想不到的光影艺术效果。如由瑞士建筑师佩特•尊托设计建造的松恩小教堂，其在设计时，便采用一条水平高窗带，使弧形的内部空间在讲坛后方形成高背采光，这样光线便会沿着曲面从屋顶朝四周漫射而下，创造出了巴洛克式教堂的光影效果。信徒在其中，将充分感受到圣洁柔和的空间气氛。
三、自然采光与环境节能设计
（一）自然采光与建筑物体量
伴随人工照明的发明及大量的普及应用，当前建筑物本身对自然光照的需求已经越来越低，而正应如此，也逐渐形成了大进深、大体量的建筑规模，满足了人们的生产生活需求。但这却造成了建筑物内部与外界自然环境、自然景观间联系的减少，同时也使建筑物内部的自然光照缺失，自然通风收到阻塞。尽管人工照明仍然能够为建筑提供高效优质的照明效果，但人工照明始终难以取代自然光给人生理、心理上带来的积极作用，同时大量人工照明的使用也会加大建筑能耗，增加人们各种生理、心理疾病的产生。
基于此，为保证建筑空间各部分都有子让光的照射，建筑师就应当合理控制建筑物的体量、建筑平面及其剖面设计，并据此来设计其具体的采光形式。如针对小体量建筑可以采用双侧或多侧采光，针对体量较大的建筑则可采用垂直采光井、内部庭院或采光门厅等。此外，建筑师还应当考虑到当地的自然条件和地理环境，如我国南方地区，夏季温度较高，因此这时如何控制室内温度便成为节能设计的首要工作，这时可采用小面宽、大进深的构建格局；我国北方冬季寒冷漫长，这时室内保温便成为节能设计的首要工作，这时可采用大面宽、小进深的构建格局。而从自然光的采光角度来看，建筑物的进深越大，其内部的光线也会越来越弱，因此建筑物进深不能过大，并尽力减少空间内的隔墙对自然光线的遮挡，以保证采光照度值和光照均匀度。
（二）自然光线与建筑平面、剖面规划
对建筑物来说，其建筑平面、剖面规划设计对自然光的射入会产生很大的影响，如自然光射入的角度、深度、广度，同时还决定了建筑内部空间的光照模式。为此，在建筑设计时，建筑师就要充分考虑到建筑平面、剖面规划设计与室内外照明间的关系，以及照明在内部空间中形成的氛围和性质等。
要想使建筑内部空间获得充足的自然光，就应当充分考虑到其空间进深、高度等限制性因素。当自然光线从室外射入室内时，建筑单项侧面采光建筑在自然采光上就会面临着光照量从入射口向室内深处迅速衰减的难题，而要想解决这一难题，则要采用双侧或多侧采光。但需注意的是，这种侧面采光设计会受到建筑进深的限制与影响，但采用屋顶采光则可以将自然光引入建筑内部的任何位置，因此在建筑采光设计中，建筑物的高度便成为了更加重要的因素。对建筑表面来说，其经过一定的设计处理可以对自然光进行储存、反射和过滤，甚至可以根据需求改变原来光线的照射路径，使自然光在室内得到重新分配。若想对自然光的入射形式即效果进行控制与调节，则可以在建筑立面窗户的位置上进行设计与选择。
（三）基于光导向系统的日光偏转技术
随着科学技术的发展，当前基于平面镜、棱镜反射原理下的日光偏转技术也在建筑自然采光中得到了应用，其通过对太阳光线的灵活应用，使自然采光得到了最优化的应用。这一技术主要由建筑采光节能设计和热工节能设计两部分构成，其中建筑采光节能设计的作用在于将自然光引入到室内，满足日常的视觉照明需求，进而实现节省室内照明用电量的目的。据国外的一项调查研究显示，由于当前大多数办公建筑都采用防晒玻璃和垂直遮光帘，使自然光被阻挡或消除，间接造成了室内人工照明需求的增加，而一般来说，建筑内部照明系统比冷却系统、供热系统的能源消耗大。也就是说，要想降低建筑能耗势必要提高自然光的利用率。
使用日光偏转技术的优势在于，其可同时解决建筑物对内部视觉舒适度以及热舒适度的要求。而使用日光偏转的目的在于通过影响自然光入射光线的方向来改变光线的强度，也就是说日光偏转系统可实现供给与防护两种功能。日光偏转系统常常安装于建筑物的玻璃顶棚或外墙，而根据日光偏转系统与建筑物本身的联系，又可将其分为三种，即安装于建筑物外部、内部或隔热玻璃内。当前，我国建筑物室内采光中采用的室内遮光为百叶窗，其虽然可以取得良好的遮光效果，但也会积聚一定的热量在室内，造成室内温度的升高，尤其是在夏季，其吸热效果更明显。而使用日光偏转技术，在太阳位置较高的时候，其可以将90%以上的能量向外墙偏转，从而使少量室内照明所需的光线反射进室内，从而避免建筑外墙升温现象的出现。
结束语：
通过上文的分析可以看出，建筑自然采光与环境节能设计进成为了建筑设计中的全新设计手段，且经过多年的发展也已创造出了灿烂的艺术成果。在当前节能减排的大背景下，自然采光设计对节能减排、降低大气温度，减缓全球气候变暖也发挥出了积极的作用。相信只要人们在建筑设计时，合理利用每一束自然光，必将创造出更加理想、更加美妙的建筑空间艺术效果，从而更好的为人们的生活、生产服务。
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论文作者:赖兵
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/12
标签：采光论文; 建筑论文; 自然光论文; 自然论文; 屋顶论文; 室内论文; 光线论文; 《基层建设》2017年1期论文;