新型采光材料的应用

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 引 言

在室内设计中，光不仅是为满足人们视觉功能的需要，而且又是一个重要的美学因素。光可以形成空间、改变空间或者破坏空间，它直接影响到人对物体大小、形状、质地和色彩的感知。因此，室内光环境是室内设计的重要组成部分之一，在设计之初就应该加以考虑。

采光：设计门窗的大小和建筑的结构,使建筑物内部得到适宜的光线。

1.过去的采光形式

在发明人工光源以前，室内光多是太阳直接照射。人们特别关注自然光对室内空间的影响，如何将自然光尽可能多地引入室内成为当时建筑师的一项重要设计任务。在人工光源发明之初，由于人们可以轻而易举地得到光，建筑师不再受制于采光的问题，因此建筑的外部形态和内部结构也开始多元化，甚至出现了无窗建筑，完全依赖于人工光源，显然设计师正沉浸与利用人工光源创造光环境的骄傲情绪之中。直到20世纪30年代现代主义建筑运动，建筑师才开始意识到自然光和人工光对人的影响同等重要，即便如此，还是难以阻挡光的污染范围从城市扩大到郊区只要你抬头看看夜空是否有星星，就知道现在光污染有多严重。

2.关于新型采光形式与材料

2.1采光本质

自然采光通常是将室内对自然光的利用，称为“采光”。一处称心的房子，采光条件十分重要。采光良好的住宅可以节约能源，使人心情舒畅，便于住宅内部各使用功能的布置，否则将会长期生活在昏暗之中，依靠人工照明，对人的身心健康十分不利。                   

自然光主要指太阳光源直射或经反射、折射而得到的光。采光可分为直接采光和间接采光，直接采光指采光窗户直接向外开设；间接采光指采光窗户朝向封闭式走廊（一般为外廊）、直接采光的厅、厨房等，有的厨房、厅、卫生间利用小天井采光，采光效果如同间接采光。自然采光面积就是指的室内对自然光的利用面积。

随着现代技术的进步和新材料的不断出现，自然采光的方法与手段也日益丰富。在创造室内光环境效果的工作中，应力求与构件的充分结合，是空间层次得到有力的表现，从而提供给人以积极的信息，消减消极的信息。运用层次、对比、扬抑、节奏等技法对光进行构图，力求赋予光以均衡、稳定的秩序，达到室内环境的美观与视觉的舒适。但是不当的处理又可能导致光环境的呆板、乏味、破坏室内空间；或者导致光环境的杂乱与无序，破坏室内空间的统一与协调、这就要求在进行光环境设计的时候一定要把握相应的规律与技法。

2.2采光与材料的联系

 

2.2.1采光部位

利用自然采光，不仅可以节约能源，并且在视觉上更为习惯和舒适，在心理上能和自然接近、协调，可以看到室外景色，更能满足精神上的要求，如果按照精确的采光标准，日光完全可以在全年提供足够的室内照明。室内采光效果，主要取决于采光部位和采光口的面积大小和布置形式，一般分为侧光、高侧光和顶光三种形式。侧光可以选择良好的朝向、室外景观，使用维护比较方便，但当房间的进深增加时，采光效率很快降低。因此，常加高窗的高度或采用双向采光或转角采光来弥补这一缺点。顶光的照度分布均匀，影响室内照度的因素较少，但当上部有障碍物时，照度就急剧下降。此外，在管理、维修方面较为困难。

室内采光还受到室外周围环境和室内界面装饰处理的影响，如室外临近的建筑物，既可阻挡日光的射入，又可从墙面反射一部分日光进入室内。此外，窗面对室内来说，可视为一个面光源，它通过室内界面的反射，增加了室内的照度。由此可见，进入室内的日光因素由下列三部分组成：

（1）直接天光；

（2）外部反射光；

（3）室内反射光；

（4）室内日光环境。             (4)=(1)+(2)+(3)

此外，窗子的方位也影响室内的采光，当窗户在北面时光最稳定，不受太阳的升落影响时，室内所接收的光线要比其他方向的要多。窗子采用的玻璃材料的透射系数不同，则室内的采光效果也不同。

自然采光一般采取遮阳措施，以避免阳光直射室内所产生的眩光和过热的不适感觉。温州湖滨饭店休息采用垂直百叶、昆明金龙饭店中庭天窗采用白色和浅黄色帷幔，使室内产生漫射光，光线柔和平静。但阳光对活跃室内气氛，创造空间立体感以及光影的对比效果，起着重要的作用。

2.2.2材料的光学性质

光遇到物体后，某些光线被反射，称为反射光；光也能被物体吸收，转化为热能，使物体温度上升，并把热量辐射至室内外，被吸收的光就看不见；还有一些光可以透过物体，称透射光。这三部分光的光通量总和等于入射光通量。

当光射到光滑表面的不透明材料上，如镜面和金属镜面，则产生定向反射，其入射角等于反射角，并处于同一平面；如果射到不透明的精糙表面时，则产生漫射光。材料的透明度导致透射光离开物质以不同的方式透射，当材料两表面平行，透射光线方向和入射光线方向不变；两表面不平行，则因折射角不同，透过的光线就不平行；非定向光被称为漫射光，是由一个相对粗糙的表面产生非定向的反射，或由内部的反射和折射，以及由内部相对大的粒子引起的。

3.新型采光材料的应用

3.1 新型采光材料

现在已研发出各种各样适用于采光设计的材料，来满足不同的采光效果。通过对建筑物的合理布局和设计，充分利用太阳光，既节能，又有利于人的身心健康。在绝大多数情况下，空间对于光的需求，白天应首先考虑自然采光，当自然采光不能满足使用需求时，可以考虑补充人工照明一满足对于亮度或照度的需求。如：镜子、聚光镜、采光板、等等。（如图1、2）

       

         图1  采光板                         图2  采光罩                      

3.2新型采光材料的应用

研究新采光方式是如何运用材料的折射、反射、聚光、散射等原理把室内照亮。做一个简单的实验，在下午3：00时分一个窗口向东的室内空间。置一面镜子与窗口外阳光照到的地方，调整角度使阳光反射向室内置于天花板的凸面镜。凸面镜散射原理把阳光反射向室内空间，从而照亮室内空间。这就是运用材料的折射、反射、聚光、散射等原理构建光的通道，把阳光引入室内照明本阳光照明不到的室内空间。(如图3)在室内空间里光的通道不常用在设计中。不是说没人懂，只是在应用时要计算的数据比较多。而且在应用到采光的设计中所技术与器械的耗费不在小数。

         图3  光的通道实验                       图4  德国柏林国会大厦玻璃穹顶      

又如；德国柏林国会大厦改造，在立面上主要表现为设置建造了一个玻璃穹顶。这一切都内采用了诸多新技术，达到了生态环保的要求。首先玻璃片都内有一个倒锥体，锥体上布置了各种角度的镜子，这些镜子可以将水平线反射到建筑内部，为下面的议会大厅提供自然光线，减少议会大厅使用人工照明的能耗。（如图4）其次，在柏林穹顶内设有一个随日照方向调整方向的遮光板，遮光板在电脑的控制下，沿着导轨缓缓移动，以防止过度的热辐射和镜面产生眩光，这些都只有在现代计算机技术的基础上才能付诸实践。

这样的室内采光设计多用在场馆、办公大楼、别墅等独立建筑。皆因设计所运用的材料价格与技术含量较高，小户型的用户负担有些高。设计行业处其发展期探索还不全面，所以现时还不能广泛推广。