浅析住宅空间中自然光环境的营造

黄子航HUANG Zihang　刘亚兰LIU Yalan东北林业大学，哈尔滨150040（Northeast Forestry University ， 150040 Haerbin）

浅析住宅空间中自然光环境的营造

黄子航HUANG Zihang刘亚兰LIU Yalan
东北林业大学，哈尔滨150040（Northeast Forestry University ， 150040 Haerbin）

生态住宅的提出使住宅中自然光室内环境越来越引起人们的重视。从对自然光在住宅空间的重要性着手，分析空间内部自然采光的设计手法、遮光的必要性和手段，以及自然光在住宅空间的作用，探讨如何更充分全面地营造住宅内部自然光环境。

住宅空间；自然光；设计

自然光在所有可见光中是光线最柔和、显色度最高的一种，它的先天优势使其在住宅空间设计中被诸多设计师所亲睐，在住宅设计中具有重要地位。住宅空间中充分利用自然采光，可达到节能降耗，为舒适自然的生活环境提供保障。如何合理的设置玻璃位置，选用生态玻璃，采取科学的遮光措施，是住宅空间自然采光的关键。

一、自然光在住宅光环境中的魅力

《创世记》是这样记载的，“第一天，上帝说要有光，就有了光。” 人类之初就在太阳光环境下生活，融入自然光的住宅环境有益于人类身心健康的发展。《温和建筑》①中也曾提到在自然光下生活可以增加幸福感。自然采光的优势，一方面自然光主要指太阳光，太阳光直射可以杀灭细菌，通过在外线的照射可以破环细菌内部结构，令其无法繁殖或死亡。另一方面为避免室内空间照明能耗的过度支出合理地设计利用自然光源可以减少能源大大减少了能源的浪费，同时太阳光照射会产生一定的热辐射在一定程度上减少了室内取暖能耗，是人们作为低价、可持续发展能源的最佳选择［1］。最后自然光在还具有强烈的亲和性及天然美，有机地应用自然采光可以形成自然的装饰美感，增强其艺术感染力［2］122。

1. 玻璃是创造天然光环境的重要手段

现代住宅内部采光一般是采用透明玻璃、玻璃马赛克、钢化玻璃、夹层玻璃等，这些玻璃镶嵌在在门、窗或墙上利用不同处理技法来塑造自然光环境。人们为了保证住宅内部明亮和室外相容，在室内可以向远处眺望，于是在室内连续安装玻璃。随着时间的推移，为了更好呈现住宅中的自然光环境，在住宅建筑建造之初就采用玻璃幕墙的建造形式，玻璃幕墙安装在铝合金的玻璃框架上，以吸热玻璃、隔热玻璃、镀膜以及透明玻璃等为主，自然光通过玻璃幕墙，使光照能充分地射入住宅空间内部，达到清透明亮的室内光环境效果，并且从外观看上去使整个住宅建筑变得轻巧，具有很大的装饰效果。

2. 窗对创造住宅自然光的重要性

窗是自然采光最为重要的媒介，在住宅空间设计中是集透光、通风、导热、防噪音、阻挡灰尘蚊虫、空间划分等功能于一身。窗对重要性主要表现在：一方面，自然光透过窗射入住宅内部可以呈现出太阳光的强烈变化，使白天室内光环境自然变化，富有节奏感；另一方面，可以通过人为的控制自然采光，发挥光影的创造性，使住宅空间内部物体富有立体感，增添审美性，丰富生活情趣；还可以控制采光面积的大小，来创造有助于提高人们工作效率的室内光环境。

窗洞的分布在住宅建成时就已经基本定型，为保证住宅的安全以及空间合理性，窗洞的一般不允许随意改动大小和位置。所以，住宅空间自然采光必须高度重视窗户玻璃的选用，应充分了解玻璃材质的特性、透光系数、传热以及隔热系数，保证可以最大采集自然光，尽可能减少住宅能耗，达到节能减排的效果

3.住宅空间中自然光采光设计手法

（1）顶部采光。顶部采光是室内获取自然光源的主要方式，阳光自上而下的射进住宅内部充分照亮整个空间［2］123。它可以通过设计上的细节处理获得柔和的自然光照，而将太阳辐射阻隔在外［3］。天窗是顶部采光的主要方式，天窗的设置有时与屋面顶部齐平，大面积的出现或者呈矩形，有时呈三角锥或穹顶突出。天窗采用单色厚片透明玻璃时自然光从窗户入射，自上而下洒落在住宅空间地面上，营造空间内部充分的自然光照环境。若用半透玻璃取代透明玻璃，半透明玻璃会让太阳光直射看起来没有那么刺眼，空间内部会获得均匀柔和漫射光照环境。

但是顶部天窗采光容易现照度不均匀、现温度过高、眩晕等问题。在解决这一问题上，设计师一般采用化整为零的方法，将大天窗分散或分割为多个的小天窗（见图1-图3），这样既能达到充分的自然光照又可以让人在室内活动中避免眩光带来的困扰。天窗的大小比例在避免室内热能的损耗的同时应该根据其所处的地理位置的不同而设置，以达到更合理的数率，例如我国南方温暖地区，开窗率为 5% 时节能率达到 15%左右，节能效果明显［4］10。

图1　自然光天窗建筑②　

图2　卧室自然光天窗②　

图3　顶部分割小天窗②

（2）侧窗采光。侧窗采光是住宅内部侧墙的窗户由外而内射入的光，是空间内部最常用的采光的方式，（见图4），窗户形状矩形居多，但在同一空间以及窗台高度相同的情况下，正方形窗户比矩形窗户采光量多，圆形最少。侧窗还可以布置为连续窗、角窗或凸窗，侧窗自然光斜向射入，方向性明确、空间内部易形成阴影，使室内外空间具有贯通性，从而获得宽敞通透的室内光环境。但是侧窗采光的照度不均匀，从外往里的衰减速度很快，为了保证房间内有足够的照度进深光照均匀，就必须使住宅空间内部进深小于或等于窗户上缘高度的2倍或房间谨慎出的连线与地面所成角度不小于26度，而窗洞得大小应满足采光的标准要求。

图4　侧窗采光③

（3）室内反射。室内反射是指在走廊、穿堂的顶部安装大面积玻璃，自然光从玻璃射入到室内，利用镜面反射取得引伸、递进、扩展光量的作用，打造连贯、开敞、明亮的光环境［4］12。例如，不同墙面上安装镜子，通过光的反射光线传播，可给人产生空间扩大的错觉，增加自然光的反射量使住宅内部看上去更宽阔明亮通透，亦可保持室内空间的完整性。

（4）光影效果。阴影是伴随着光出现的（见图5）。光影效果是住宅空间内确定空间功能的情况下，控制好自然光与影的关系，自然光透过玻璃或墙面，射在空间中物体后，通过自然光一天之内入射物体的受光面和背光面转变，创造出物体的立体感的变化。这种光影的变化是住宅空间中光环境所必须具备的。

图5　光影效果④

二、科学的遮光措施

路易斯·康曾说过：“在没有人工控制的情况下，太阳光有时对人类来说是充满暴力的。”光虽然是明亮的使者，但伴随其所出现的眩光和太阳辐射会很大的降低住宅空间的舒适度，为了完善室内的自然光环境要采取适当的遮光措施，在现代住宅空间营造光环境中常用的遮光措施主要有：选择适当的玻璃材料的选择和布置适当的遮光设施等。

1. 玻璃材料选择

窗是主要的自然采光手段，其材料多以玻璃为主，在北方地区通常以双层中空玻璃为主要采光材料，因为它的透光率高，在北方冬天光不充足的情况下双层中空玻璃起到很好的采光性能，南方夏天温度高太阳光照强烈，比起北方在南方紫外线和红外线的力度更强，夏热地区一般采用可以折光磨砂、印花玻璃或单银或双银Low－E玻璃，为减少室内眩光还会采用环氧树脂玻璃钢替代普通平板玻璃降低太阳辐射热的同时减少眩光［5］118。

内置百叶中空玻璃是中空玻璃和百叶窗的结合，将可调节百叶窗密封在中空玻璃的内，手动调节百叶片方向。其优点表现在：能更好的隔热遮光、达到均匀的室内采光，它的隔音性能是普通中空玻璃的1.4倍左右。

2. 遮光设施

眩光的出现会使人视觉不舒适引起厌恶的情绪，降低眼睛对物体可见度、严重的话甚至丧失明视度。住宅内部适当布置遮光设施必不可少，一般选择结构简单、便于安装维护、性价比高的设施，有遮光百叶、遮阳帘和遮阳纱幕等。遮光百叶中金属百叶的效果最佳，但价格也最贵、其次是玻璃钢百叶片、厚帆布百叶片［5］118。

遮阳帘材质有竹、布、纱及环保再生材料，它操作灵活，对光的获取比较随意，布帘因其质地薄厚不同，它的遮光效果可根据客户喜好而定制，如厚帆布可很大程度上遮挡阳光，纱帘有半透明的遮光效果，还可以根据需求做成上透下遮的面料，可以照亮房间深处还可以减少进窗的眩光。遮阳纱幕是由玻璃纤维制成，遮阳隔热、过滤90%以上的日光，与此的同时室外景观清晰可见，在冬天对热能的获取又不会减少。

三、自然光在住宅设计中的作用

1.引导作用

人在黑暗环境中都会下意识的被光明的地方吸引。基于这一点在住宅空间中光的引导作用设计师们应该加以重视，通过整体把握透过天窗、侧窗射入的自然光在室内的直射、反射、漫射、折射所照成的不同光影的变化，使空间光环境产生一种秩序感美。

小筱邸住宅⑤是安藤忠雄⑥早期的作品，用混凝土网格和先进的施工工艺修建的两层高住宅，最具代表的地方是起居室，白天阳光透过侧窗照在混凝土墙壁上产生丰富的光影变化室内外融为一体，洒落在走廊上，光照由强变弱逐渐柔和达到了光的导向作用，从而明亮整个空间内部（见图6）。夜晚，平滑细腻的墙面在光的漫反射作用下，仿佛被罩上一层光晕，弱化混凝土墙的冰冷僵硬的感觉，使人产生想抚摸它的冲动。

图6　小筱邸住宅⑦

2.分割与联系

光亮度的强弱让人潜意识的划分空间，同时对每个空间不同强度的阳光渗入，通过空间的循环相连，组成跳跃式的流动空间。安藤忠雄认为光使物体的实有，喜欢用一束不经意的光线刺破昏暗，一束独立的光线停留在物体表面，拖下阴影。在设计住吉的长屋⑧中，外观没有设置窗户看上去像是一个不透光的矩形盒子，但进去你就会发现光是在整个空间塑造的重要因素，庭院而十分明亮，光线从天空洒落在庭院中，落在墙与柱之间，阴影印在在墙和院子里，住宅街道凹入的墙板将太阳光反射在街道上，把住吉的长屋与街道相联，实现了通过光线获取与环境的联系（见图7）。长屋墙面都开有与相邻住宅之间100mm缝隙的小地窗，这个地窗在通风换气的同时，也起到了自然采光的作用。

图7　住吉的长屋⑦

四、结语

光是一种设计语言，是设计师对艺术理念追求的一种表现，著名建筑师贝聿铭先生表达了光在设计中的重要作用：Light is the key。住宅室内自然光的表现是一个复杂且讲究的设计，除了前述玻璃材料选择、遮光设施的应用这些设计外，还要根据室内的装饰布局，尽量减少墙面不必要的装饰，空间的划分对光的要求各不相同，卧室是休息的地方的光应尽量柔和、书房和客厅的自然光应尽可能明亮等，要尽可能针对空间职能的不同，合理规划自然光环境。

注释

① 《温和建筑》集中反映了美国建筑师马尔科姆·韦尔斯的建筑设计观点，提倡设计对环境有利的建筑物.

② 图片来源：http://abc.2008php.com/ tuku/2014/0826/936559.html.

③ 图片来源：http://www.3lian.com/ show/2015/04/21745.html.

④ 图片来源：http://game.sina.com.tw/weibo/ user/youthvision/3745701730844037.

⑤ 小筱邸住宅（Koshino House），安藤忠雄的代表作之一，位于日本兵库县芦屋市.

⑥ 安藤忠雄（1941年9月13日－），日本大阪人，日本著名建筑师，最具影响力的世界建筑大师之一.

⑦ 图片来源：安藤忠雄——世界著名建筑师系列2［M］.郑州:河南科学技术出版社，2004:109，86.

⑧ 住吉的长屋，安藤忠雄最早期的作品之一，是一栋坐落于日本大阪府大阪市住吉区的两层楼私人住宅建筑.

［1］付祥钊.夏热冬冷地区建筑节能技术［M］.北京:中国建筑工业出版社，2002:71-72.

［2］彭慧，刘文良.生态视野下的住宅室内自然采光设计［J］.装饰，2015（5）:122，123.

［3］费双.建筑遮阳条件下的自然采光设计策略［J］.中外建筑，2011（11）:105.

［4］彭鹏，郑洁，周玉礼，朱磊.顶部采光的节能分析［J］.照明工程学报，2007 （3）:10，12.

［5］余熙文.基于节能目的的室内自然光环境设计研究［J］.枣庄学院学报，2014（2）:118.

（责任编辑曾琎）

On Construction of the Natural Light Environment in Residential Space

Есоlоgiсаl rеsidеnсе hаs аrоusеd mоrе аnd mоrе реорlе’s аttеntiоn оn thе nаturаl light in thе rеsidеntiаl indооr еnvirоnmеnt. Ваsеd оn thе imроrtаnсе оf nаturаl light in rеsidеntiаl sрасе， this рареr аnаlуzеs thе dеsign mеthоds оf nаturаl lighting аnd thе nесеssitу аnd mеthоd оf light blосking in thе intеrnаl sрасе， аs wеll аs thе rоlе оf nаturаl light in rеsidеntiаl sрасе， аnd еxрrеssеs hоw tо fullу build nаturаl light еnvirоnmеnt in intеrnаl rеsidеntiаl аrеаs.

rеsidеntiаl sрасе；nаturаl light；dеsign

J022

Adoi：10.3963/j.issn.2095-0705.2015.06.020（0115-05）

2015-10-21

黄子航，东北林业大学材料与工程学院硕士生；刘亚兰，东北林业大学材料与工程学院教授。