因为阳光通过我们在墙面设置的窗户或者屋顶的天窗进入室内,投落在房间的表面,使色彩增辉,质感明朗,使得我们可以清楚明确地识别物体的形状和色彩。由于太阳朝升夕落而产生的光影变化,又使房间内的空间活跃且富于变化。阳光的强度在房间里不同角度形成均匀地扩散,可以使室内物体清晰,也可使形体失真,可以创造明媚亮丽的气氛,也可以由于阴天光照不好形成阴沉昏暗的效果,因而在具体设计中,我们必须针对具体情况进行调整和改进。因为阳光的明度是相对稳定的,它的方位也是可以预知的,阳光在房间的表面、形体内部空间的视觉效果取决于我们对房间采光的设计,即窗户、天窗的尺寸、位置和朝向。从另一方面讲,我们对太阳光的利用却是有限的,在太阳落山之后,我们就需要运用人工的方法来获得光明,在获得这个光明的过程中,人类做出的努力,要远比直接摄取太阳光付出的代价大得多。从自然中获取火种,到钻木取火、发明火石和火柴,直到能获得电源,这段历程可谓漫长而曲折。最终,电给人类带来了持久稳定的光明,并使得今天的人类一刻也离不开电源。因此,我们把光环境的构成,分为自然采光下的光环境、人工采光状态下的光环境以及二者的结合这三部分。
自然光是最适合人类活动的光线,而且人眼对自然光的适应性最好,自然光又是最直接、最方便的光源,因而自然光即日光的摄取成为建筑采光的首要课题。在环境设计中,天然光的利用称作采光,而利用现代的光照明技术手段来达到我们目的的称为照明。室内一般以照明为主,但自然采光也是必不可少的。利用自然光是一种节约能源和保护环境的重要手段,而且自然光更符合人心理和生理的需要,从长远的角度看还可以保障人体的健康。将适当的昼光引进到室内照明,并且能让人透过窗子看到窗外的景物,是保证人的工作效率及身心舒适满意的重要条件。同时,充分利用自然光更能满足人接近自然、与自然交流的心理需要。另外,多变的自然光又是表现建筑艺术造型、材料质感、渲染室内环境的重要手段。所以,无论从环境的实用性还是美观的角度,都要求设计师对昼光进行充分的利用,掌握设计天然光的知识和技巧。早在古人学会建造房屋时,他们就掌握了在墙壁和屋顶上开洞利用天然光照明的方法。近现代的著名建筑大师,如弗兰克·劳埃德·赖特(Frank LioydwrignhI)、路易斯·康(Louislsadore Kahn)、埃罗·沙里宁(Eero Saarinen)、贝聿铭、安藤忠雄(Tadao Ando)等人的作品,都充分地运用了昼光照明来渲染气氛。
(一)洞口的设置
洞口的朝向一般设在一天中某些能接受直接光线的方向上,直射光可以接受充足的光线,特别是中午时分,直射光可以在室内形成非常强烈的光影变化,但是直射光也有容易引起眩光、局部过热以及导致眼睛在辨别物体时发生困难等缺点;强烈的直射光还易使室内墙面及织物等褪色,或产生光变反应。要解决这些问题,我们就要因势利导,充分发挥直射光的长处,来弥补它的不足。譬如,利用直射光是变化和运动的特点,来表现和强调元素的造型、表面的肌理等,以及用来渲染环境的氛围。洞口也可以避开直射光开在屋顶,接受天穹漫射的不太强烈的光线,这种天光是一个非常稳定的日光源,甚至阴天仍然稳定。而且有助于缓和直射光,平衡空间中的照射水平。譬如,在有些工厂的厂房和对光有特殊需要的教室中,都会采用天窗这种形式。常用的天窗形式有矩形、M形、锯齿形、横向下沉式、横向非下沉式、天井式以及平天窗等。
(二)天然光的调节与控制
洞口的位置将影响到光线进入室内的方式和照亮形体及其表面的方式。当整个洞口位于墙面之中时,洞口将在较暗的墙面上呈现为一个亮点,若洞口亮度与沿其周围的暗面对比十分强烈时,就会产生眩光。眩光是由房间内相邻表面或面积的过强亮度对比度引起的,这时可以通过允许日光从至少两个方向进入来加以改善。
当一个洞口布置在沿墙的边缘,或者布置在一个房间的转角时,通过洞口进入的日光将照亮相邻的和垂直于开洞的面。照亮的表面本身将成为一个光源,并增强空间中的光亮程度。附加要素如洞口的形状和组合效果等,将影响到进入房间光线的质量,其综合效果反映在它投射到墙面上的影形图案里;洞口透光材料及不同角度格片的设置也会影响到室内的照度。而这些表面的色彩和质感将影响到光线的反射性,并会对空间的光亮程度进行调整。
为了提高室内的光照强度,控制光线的质量,在采光口设置各种反射、折光调整装置,以控制和调整光线,使之更加充分、更加完善地为我们所用。在设计中常见的调节和控制方式有:(www.daowen.com)
(1)利用透光材料本身的反射、扩散和折射性能控制光线。
(2)利用对面及邻近建筑物的反射光。
(3)利用遮阳板、遮光百叶、遮光格栅的角度改变光线的方向,避免直射阳光。
(5)利用雨罩、阳台或地面的反射光增加室内照度。
(6)利用反射板增加室内照度。
(7)利用特殊控光设施调控进入到室内的光亮。
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