我们对建筑中自然光的看法,似乎经历过几个不同的轮回。
而能找到的线索或者是:当人们更重视生活品质的时候,TA们会更重视空间中的光环境,同时,会更注重空间中的自然光。
相当大部分的心理感受都与光有关
我们似乎都有过对乡下的老房子莫名恐惧的心理经历,如果要把那种感觉形容出来,无外乎是“阴暗”和“潮湿”两个关键词,而潮湿很大部分的成因正是来自“阴暗”,所以这两个关键词,都离不开光。
而这里所指代的“光”,其实是自然光。
图:生活需求和技术条件很大程度上决定了建筑地建制形式,有条件的老房子,都会尽量通过藻井等办法,尽可能多地引入自然光线。
在过去的年代中,建筑内部的人工光源是个非常大的问题,所以为什么在相当长一段时间里,房子的“朝向”、“规模”这些先天硬件要素显得如此重要,正是因为后天解决乏力所致。
图:在建筑中通过天窗引入自然光,被认为显著提升空间品质的方法之一。
图:没有条件开天窗直接引入自然光的空间,在现代建筑设计中,得益于灯具技术的进步,通过用灯具“模拟”天窗的方法,也成为让空间提升品质的一种经典手法(不过上图的灯具看上去类似发光膜或者普通面板灯)。
这个时候我们可以走神去看看,灯具厂商与设计师、技术人员这些年来,为了没办法得到自然光的空间获取与自然光接近的光所作出的努力(慢着,不是说好了不说灯的嘛?!):
2011年:很努力但真的不象
图:模拟自然光的LED天花板是德国佛朗霍夫工业工程研究所与一家LED科技公司联合推出的,该天花板由多块50厘米× 50厘米的方形瓷砖组成,每块瓷砖上装有288盏LED灯,而在天花板下方30厘米左右的位置则装有白色的扩散片,以此将LED的混合灯光转变成更加近似自然光的光线。
2014年:实验室成果已经相当接近
图:意大利伊苏布利亚大学的Paolo di Trapani开发的这项新技术,主要突破就是肉眼不可见、遍布在面板上的二氧化钛纳米颗粒,简单来说,就是配光的分散层的进步,当然,2011年的LED技术和2014年,已经不可同日而语了。
日光已经被发现会对人的生理和心理健康产生影响
言归正传,自然光不仅可以提供照明来减少电气照明的使用来降低能耗,同时对于人们的生理和生物节律都有有益的影响,昼夜节律是人体内部调节清醒和睡眠模式的,人处在光或者暗环境中的时长会影响人体昼夜节律。
伊利诺伊大学已经宣布:暴露在亮环境下的时间对昼夜节律有重大影响,近年来随着国际上对建筑节能和绿色建筑的关注程度不断上升,自然采光对于建筑照明来说已经变得越来越重要。
在2014年的北美照明学会(the Illuminating Engineering Society of North America, IESNA)照明奖(Illumination Awards)的获奖项目中,不少项目都采用了自然采光与电光源相结合的照明方式。
如何评价空间中的自然采光质量?
既然自然光这么重要,我们在为一个空间设计光环境的时候,就需要把人工光和自然光合并考虑,这就涉及到一个如何量化评价自然光的问题。
如果我们需要一个体系去评价空间中的光环境质量,总不能以优、良、中、差这些模糊的指标去“形容”。目前有几种不同的体系,我们从简单的开始,一个个深入去说明,本文先说一个最简单的:采光系数(Daylight Factor)
第一个指标:采光系数(Daylight Factor)
长久以来,我们都用采光系数(Daylight Factor)来评价一个空间内自然采光的质量,即在阴天情况下,空间内某一点的水平照度与室外无遮挡情况下天空光在水平面上产生照度的比值。
所以,采光系数一定小于1,越高代表采光质量越好。
(我们再看看百度定义帮助理解:在室内给定平面上的一点,由直接或间接地接收来自假定和已知亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。)
通过测量空间内水平工作面上的各个点的采光系数,我们就可以大概地了解该空间水平工作面上的自然采光。
用途:评价建筑空间的采光质量。
下图就是一些典型的采光系数分布分析(数值*%),简单来说,浅黄色色的区域(通常是窗边或者藻井边上)采光情况优于深蓝色部分。
图:采光系数分布图以及采用采光系数的分析表。
使用采光系数的优点是一年四季内整个天空的亮度分布在阴天情况下都比较相同,我们使用采光系数基本可以评价该空间在全年情况下的自然采光质量。
当然最大的缺陷就是它只适用于阴天。
在晴天的情况下,我们不能用采光系数来评价空间的自然采光质量。
随着我们对自然采光重视程度的上升,仅评价阴天晴空下空间内自然采光的质量显然无法满足我们对于建筑设计以及电气照明设计的需求。
如何评价空间在全年情况下的自然采光质量?
我们需要另一个指标DA(Daylight Autonomy ),我们下文再表。
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作者:魏敏晨
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