关键词：自然风；自然采光；建筑设计
在科技不发达的年代，人们建造建筑时比较注重自然风、自然光的应用，例如维特鲁威的《建筑十书》和我国古代风水学说中都有关于这方面的认识。但随着工业革命的来临，人类利用机械通风、电力照明已完全可以替代自然风和自然采光，所以这两者不像以前那样被重视了。然而随着全球气候变化、环境恶化、资源短缺等危机到来，人们终于意识到保护环境与节约资源的重要性，于是生态建筑、绿色建筑、可持续发展建筑等理念被提出，在这些理念指导下利用自然风、自然采光以减少能耗和环境污染的做法得到推崇，因此笔者对建筑设计中自然风、自然采光技术的应用方略进行了探讨。
1 建筑设计中的自然风应用技术
1.1 自然风利用系统
自然风利用系统包括自然通风系统和风能利用系统[1]。自然通风系统是利用建筑中空气流动的物理特性而对室内进行通风换气的形式，能够使空气流动的物理特性包括风压和热压。风压是指水平方向的风力压差，因为风在建筑迎风面上会产生正压，而在背风面上产生负压，利用正负压的压差可以引导通风，人们常说的“穿堂风”也就是风压通风的一种形式。热压是指垂直方向的空气温度压差，热空气密度小，冷空气密度大，所以空气能够产生流动，利用热压通风也被称为“烟囱效应”。风能利用系统一般是指风力发电系统，靠近山脊处适合收集风力资源。
1.2 自然风的影响因素
影响自然风利用的因素包括建筑物的朝向、间距及建筑群的布局。建筑主立面朝向夏季主导风方向可较好地利用自然风，通常主导风方向以南或南偏东居多，朝南也可更好地利用太阳辐射，所以南向一般是建筑物最好的朝向。建筑物南北向间距大有利于自然通风，所以适当增加建筑物间距可改善自然通风。建筑群采用点式布局有利于自然通风，故应沿夏季主导风方向布局，主导风入口处宜设低层建筑及多层建筑，再往后布设小高层建筑和高层建筑。
1.3 自然风利用技术
1.3.1 自然风利用原则
建筑室外风环境由气象及地形因素决定，而室内风环境则主要由新风量决定，利用自然风的重点是依据风的特点，探索自然风可利用的季节、风速等因素，并人感觉舒适为度[2]。
1.3.2 自然风利用技术
中庭广泛应用于各类公共建筑中，在调节建筑内微气候和节能降耗方面发挥了重要作用。中庭一般采用大面积玻璃围护结构，能让阳光进入室内，但要避免室内热量外泄。中庭主要利用“烟囱效应”加快室内外空气的流动，并排放室内多余热量，减少空调费用。但也要防止冬季寒风大量进入室内。中庭敞口一般朝向夏季主导风向，通过加大敞口面积、下风侧设置竖向拔风空间、顶端设置弧形蓄热墙等措施，可改善通风效果。门窗是室内通风换气的主要出入口，一般利用对流或单侧通风方式实现自然通风，通风效果与窗的形状、方位、高度、开启大小有关。单侧通风主要利用空气的浮力、紊流作用，为提高通风效果可在同一墙面设置高、低窗。对流通风效果比单侧通风更好，不同墙面开窗（门）会引起空气对流，但为了增强气流循环效果，进出风口不应在一条直线上。窗设计时应兼顾采光、通风、视野等多方面要求，如湿热地区宜开大窗以利通风。通风塔是利用热压原理进行通风的，一般高出屋顶，并设在建筑中心附近，若利用下部水景中水的蒸发作用，可增大温差效果，加快空气流动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆双层玻璃幕墙节能效果好，可阻隔噪声，减少室外污浊空气对室内污染，被称为会呼吸的皮肤，主要型式有外挂式、走廊式、双制式等。
2 建筑设计中的自然采光应用技术
2.1 自然采光应用形式
为了获得充足的自然采光，通常采用与自然风类似的一些原则，例如设置合理的日照间距、采用分散小体量布局、插入中庭或采光井及合理设置窗、剖面等[3]。控制建筑群的日照间距，可采用专业软件进行全天候模拟，以确保各个房间都能获得一定的日照。为了满足中庭内部的光照需求应当采用合适的中庭高宽比，并采用较高反射率的内壁材料。采光井类似中庭，但截面更小，如伊东丰雄在设计仙台媒体中心时插入了13个采光井，以将房顶光线引入地下2层。窗的采光分为天窗采光、侧窗采光、角窗采光三种形式。天窗采光效率最高，可获得不同角度的自然光，光线也很均匀。侧窗采光形式分为高侧窗、中侧窗、低侧窗。高侧窗引入天空的光线，中侧窗可以观景、采光和通风，低侧窗可以把光线从地板反射到室内深处。角窗可以照亮一般采光方式难以到达的角落部位。建筑剖面设计时，剖面形式、层高、进深、天花墙体构造对自然采光产生非常重要的作用。福斯特在伦敦市政厅设计中采用外形倾斜31°的椭球体及逐层退台的做法，结合南向自遮阳、北向屋顶采光做法，使每个房间都能得到比较均匀的光线。进深太大，房间内部光线就会不足，所以应尽量避免大进深。墙体天花板在构造上应采取避免眩光、过热的措施。
2.2 自然采光技术的应用
虽然人工光线能够为人们提供足够好的照明效果，但无论生理上还是心理上都无法获得自然光那样的满足感和舒适性，因此利用自然光就成为必然的选择。自然采光可用于建筑内部和外部。自然采光用于建筑内部应考虑建筑内部功能、内部结构和细节变化[4]。自然光照进的房间宽敞、明亮，所以宜设置为客厅，而背光房间宜用作储物间，这就是从内部功能方面考虑的结果。受自然光照射时间长短、面积大小不一的影响，内部结构有不同的布置方式，应根据自然光的分布调节内部结构，以使房间更加舒适。高纬度地区，冬季漫长，所以建筑门窗朝向太阳，以接受更多热量，有利于提高室内温度；而东京、香港低矮房屋多采用屋顶采光，因为侧窗采光会被高层建筑遮挡。自然采光用于建筑外部须考虑外部形体结构与外部自然光的采集方法。建筑外部形体结构应根据自然光强弱、照射角度进行设计，例如安藤忠雄设计的住吉长屋不设窗，利用中庭引入自然光，而且为了满足采光需要，建筑呈细长型。自然光的采集方式分简单式和复杂式，前者主要依靠前窗、侧窗和顶窗，为一般建筑采用的形式；复杂式是采用先进技术、设备进行采光，例如高层建筑设置采光井、太阳能光伏发电系统等复杂技术。在进行自然采光设计时还须考虑与建筑材料的关系，建筑材料分为透明材料、半透明材料和不透明材料。玻璃是典型的透明材料，自然光透过玻璃照进室内，带来光亮和热量。磨砂玻璃、压花玻璃是半透明材料，因为削弱了光的穿透性，利于个人隐私保护。大多数材料是不透明的，但具有一定的蓄热能力。
3 结语
自然风和自然光带给人们生理上和心理上的满足是机械风、人工光无法比拟的，建筑设计利用这些自然元素不仅是为了节能减排，也是为了满足人类基本需求，因此建筑师应当用心体察现代建筑与自然元素的结合，以便建筑设计更好的融合这些元素。
参考文献：
[1]金樱，蒋莉.如何在建筑设计中加强自然风的利用[J].建筑设计管理，2010，27（12）：30-32.
[2]刘智伟，戎武杰.随风而筑——建筑本体自然通风设计研究[J].建筑技艺，2016（6）：84-89.
[3]李建超，张海燕.建筑设计中的自然光运用策略研究[J].建筑节能，2012，40（11）：26-29.
[4]吴维维.浅析现代建筑设计与自然元素的结合——以自然光为例[J].设计艺术研究，2014，4（6）：85-87，98.
论文作者:陈月玲
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第34期
论文发表时间:2017/2/24
标签：采光论文; 自然论文; 建筑论文; 自然光论文; 中庭论文; 建筑设计论文; 室内论文; 《北方建筑》2016年12月第34期论文;