小议高层建筑光环境设计应用

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【摘 要】光学环境在高层建筑实践中的作用和地位是人所共知的,它是建筑环境的重要组成部分.舒适的高层建筑,首先必须有充足的阳光.社会的文明和进步,对高层建筑中的采光设计和施工,提出了愈来愈高的要求.因此,建筑学家们,必须充分重视建筑中的采光设计应用,以便为人们创造一个理想的光学环境.建筑中的光学环境主要包括自然光学环境和人工照明环境.本文主要分析自然光环境以及人工光环境的设计应用,并展望未来高层建筑光环境的设计.

【关键字】高层建筑；光环境；光环境设计

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,人民对建筑,特别是高层建筑的要求也越来越高,成功的高层建筑环境设计,必须使用户一年四季都能得到满意的采光.因此,高层建筑光环境设计对建设合适的建筑光环境是十分重要的工作.

1.自然光环境设计应用

室内的自然光源来源于太阳和天空,这是天然形成的光学环境；这种自然光即有助于环境的美化,也是生活中所必需的.自然光,可单独作为室内光源,也可与人造光配合使用.当自然采光不能满足人们工作的需要时,就必须考虑以人工照明来补充自然光.决定什么时间使用人工照明,不仅取决于室外自然光的照度水平,还取决于是否有足够限度的自然光透入室内.

1.1自然光环境设计内容

天然光环境设计是以建筑方案设计为基础互相结合进行的.天然光环境设计内容可考虑以下项目：（1）根据房间的使用功能和使用人的情况,明确视觉工作的类别、工作环境的要求及室外环境的影响.（2）根据光气候、采光标准确定采光窗的位置、形式、大小、构造、材料,从而保证室内的空间、表面、色彩效果.（3）进行采光计算,并进行必要的修正.（4）采用避免眩光、遮光、控光、增加辅助照明、隔热等措施.（5）运用光的处理技法,创造天然光的环境艺术.（6）进行经济分析比较,确定合理的设计方案.

1.2自然光环境设计原则

自然光环境设计不同于采光设计,它有更高层次的要求,也就是说,不仅要满足功能需要,而且还需要创造天然光的环境艺术.以下为自然光设计的基本原则：（1）自然光本身要发挥自然的功能,体现高层建筑室内的存在感,满足室内居住人员在行为、生理以及心理方面的需要.（2）在光和影的变化和对比中,运用光的质感、方向性以及光辉,表现出立体感、表面效果和水影效果.（3）运用室内空间比例、尺度等建筑特征,取得光的最佳分布.

1.3自然光的控制和调节

（1）房间大小由于单侧垂直窗采光的房间,其室内水平面上的照度随离开窗墙距离的增加而减少,特别是当有其他建筑物时,这种效果就更加明显.居住建筑层高取2.5～3m时,从照度的观点看,房间的进深限制在4～6m比较理想,这取决于房间的宽度和遮挡物的性质；对于近深大的房间,只有采用双侧窗、顶棚或辅助人工照明装置,才可获得较好的照明效果.

（2）遮挡当用垂直窗侧面采光时,任何遮挡物都会减少室内水平面上的照度.在现代的城市中,林立的高楼群,浓密的绿化林,交叠的立交桥,架高的行车道,都是引起这种遮挡的重要因素.建筑采光的计算过程中,必须把这些减少光透射的因数加以认真考虑.同时还必须注意,从参考点可看到的天空部分,还会因阳台、雨篷以及窗前面固定的遮阳设备而减少.由参考点看到的这些遮挡物的边缘,决定了窗的高度角和方位角,如图7―27所示.

当遮挡物的张角大于25.～30.时,日光的穿透明显减少.增加窗的高度和宽度可以在一定程度上解决这些问题.采用顶部采光的房间,遮挡物的影响一般很少,甚至不存在；但是采取这种形式采光的房间毕竟较少,而且底层无法采取.

（3）采光的均匀度照度的均匀度用室内参考水平面上测得的最低照度与平均照度之比来表示.室内的自然光环境可以通过以下的设计手段来改善：一、在两侧或多侧设窗；二、在窗的前后设置水平和垂直的、固定和移动的挡板；三、选择不同窗的型式（包括在外墙上窗的分布）；四、采用棱镜玻璃；五、选用高反射比的房间内表面和室内家具.

（4）采光的眩光限制如果相邻表面的亮度差过大,人们会感觉到眩光.这意味着相对和绝对亮度过大会损害眼睛的视觉功能.各种眩光,包括来自太阳的直射眩光和从抛光表面来的反射眩光都必须避免.表面强烈的亮度对比所引起的室内眩光也应避免.各类由于设计不当或其他人为因素所形成的眩光,实际上就形成了一类光污染,当然它是人类所不能接受的,也是应当努力避免的.

2.人工光环境设计应用

由于自然光的约束条件、不稳定因素太多,且不易控制,因此,高层建筑对于自然光的依赖是非常大的.如何设计应用人工光环境是必须认真考虑的问题.

2.1人工光环境设计的标准

人工光与自然采光不同,在人工光中,将有更多的因素影响着视觉效果,它也是产生光污染的最大源头；这是因为电装置及其布置是多种多样的,并且受到技术上和经济上种种条件的制约.人工光环境设计的标准包括正式规定的工作制度、眩光污染的限制及照度的均匀性等.这些都可以认为是人工光功能方面的,它们与人工光的美观效果是对立的.在具体的人工光环境设计中,常须在两种对立的要求之间取得平衡,虽然其中某些要求有时甚至是互相

2.1人工光环境设计主要内容

（1）选择照明方式.根据室内工作场所与视觉工作需要选择合适的照明方式.

（2）确定照明标准.由室内视觉工作识别最小尺寸、识别对象与背景亮度对比等特征,并考虑房间照明方式,依据国家或行业制定的照明标准,从照明数量和质量两方面来确定室内照明标准.

（3）计算照度、确定光源和安装功率.设计时应综合考虑室内光环境的舒适与能耗问题,考虑光环境评价参数与照明节能指标综合确定.

（4）选择或设计灯光的控制方案.

（5）确定供电电压、电源.

（6）选择配电网络形式

（7）选择导线型号、截面和敷设方式.

（8）选择和布置配电箱、开关、熔断器和其他电器设备.

（9）绘制照明布置平面图,汇总安装容量、开列设备材料清单,编制预算和进行经济分析.

2.2人工光源和灯具的选择

（1）在选择光源类型之前,首先要确定场所的具体情况,根据对光源光谱特性、发光效率、使用条件和造价上的要求,进行选择.

（2）灯具的选择根据照明场所的空间尺度和照度要求确定灯具形式、布置方案.在满足人工光环境质量的条件下,应该尽可能采用效率高且空旷性能合理的灯具.在公共建筑中,还应考虑到它的艺术效果.悬挂高度对照度影响较大.

（3）灯具的布置这里是指一般照明的灯具布置.它要求照亮整个工作场地,故希望工作面上照度均匀,一般可通过确定灯具的高度和间距的适当比例获得,即通常所说的距高比.它随灯具配光不同而异.

3.结语

高层建筑光环境与人们的生活、工作息息相关,是在高层建筑设计施工时必须要注意的问题.随着节能减排理念在我国的深入贯彻,各行各业都应严格遵守,高层建筑光环境设计未来可以在以几个方面实践贯彻：首先,在设计时,最大程度的采用自然光其次,节能不等于降低标准,在进行人工光环境设计时要多多采用高效节能光源.最后,绿色技能作为一种新型的节能方式,要进行大力的推广宣传,早节能减排的同时也能创造优良的生存环境.

【参考文献】

【1】郝洛西.城市照明设计[M].沈阳：辽宁科学技术出版社,2005.

【2】李志中.浅谈建筑设计中的光环境设计[N].山西科技报,2003-12-12（A03）.

【3】鞠伟,马兰.关于建筑光环境的审美心理研究[J].华中建筑,2007（25）.