昼光照明在建筑设计中的应用-建筑论文

20世纪下半叶以后，因为便宜丰富的电力、高效的电力光源能够很容易获取，因此在建筑设计中昼光照明逐渐变成一个次要的问题。然而，20世纪70年代中期世界范围的能源危机，使人们重新反思昼光照明的潜力，从节约能源的角度认识到建筑照明的最佳途径，是建筑物自身设计与机械设备两者并重。
在传统建筑设计的观念中，形式与昼光照明是紧密结合在一起的。确定建筑物的朝向，必须要考虑在不同季节昼光带来的热量多少和照明的需求；建筑的体量大小和组织方法是与昼光照射进建筑的深度相关；建筑表面开窗的大小多少，与昼光照明要求与昼光所含热量多少相关等。重新关注昼光照明，就是思考建筑形式产生与外部事物之间的关系。
一、昼光照明的发展。
原始人类和其他动物一样在山洞里、地穴内、树木上，利用原有的空间、结构和自然材料构筑居住环境，目的是为了遮风挡雨和保护自身的安全，并没有考虑构筑物内部的昼光照明需求。在原始人眼中，每天经历日升日落只是平常生活的一部分，黑暗与光明是两种相互对抗和转化的力量。
古希腊时期，民居和宫殿采用石材梁柱结构，跨度小，单体建筑体量比较小，采用院落将单体建筑组织起来。因此，院落的侧面也成为单体建筑的主要昼光照明方式，而很少采用屋顶采光。古罗马人继承希腊人的柱式体系，发展了拱技术，创造出“筒拱”技术，这使得单体建筑的空间跨度加大，但由于筒拱的结构受力是在承重墙上，所以只能在承重墙上开较小的窗户，室内的采光效果并不理想。
在中世纪欧洲，基督教成为人们思想和行为的规范，教义崇尚肉体的禁欲和精神的纯洁。在日常生活中，反对普通的民用建筑使用华丽的材料和精美的装饰，明媚的阳光也被认为有碍人心灵的单纯，幽暗的环境更容易让人心思集中。因此，开窗的数量和面积非常少。同时，由于异族入侵和宗教战争，建筑的防卫要求很高，城堡都采用厚墙小窗的建造方式。
文艺复兴是“人”觉醒的时期，人从封闭的中世纪城堡走出，在官邸、府邸、庄园、别墅等民用建筑上，其正立面的设计给人富丽宏伟的感觉，外墙面都建有面积巨大和数量众多的窗户，窗户常常占据正立面的大部分面积。二、影响昼光照明的因素1、外在因素。
太阳是昼光的光源，照射进建筑的昼光除了直射的日光和天空光之外，还包括从地面及邻近建筑物上反射的光线。这些来源不同的光线在数量、含有能量、颜色、漫射、功效等方面的质量各不相同。对昼光照明设计而言通常要考虑两种完全不同的天空状况一一阴沉的天空和阳光普照的天空，其他的天空状况则介于两者之间。
在昼光照明设计中，必须把两种天空状况都考虑到。在阴沉天空状况下，最大挑战是光照的数量，而在天空晴朗的状况下，最大的难点是光照的质量，即控制光照强度，避免直接炫光、反射炫光和高反差引起的炫光。
从地面和邻近建筑物反射的光线，常常是昼光照明的重要来源。在阳光普照的情况下，天空的亮度要低于地面；而在多云的天气下，天空的亮度要高于地面，这是因为地面和云层漫反射太阳的光线。因此，在特定的情况下，通过地面和邻近建筑物漫反射，北面的窗户可以采集到和南面窗户一样多的光线。
从晴空中照射下的光线，特别是从北方天空中照下的光线，富含光谱中蓝色段的光，这种光具有非常出色的显色能力。对画家而言，北方天空照下的光线常常被认为是理想的白色光，但各种颜色在光中的分布并不均等，它的光稍微偏向于冷色。同样，在不同天空状况下，天空光的色温的差异会影响物体的显色。
由于直接照射的太阳光可能会带来眩光、反差过于巨大的亮度、变化剧烈、质量不稳定，常常会有人错误地提出，应当把直接照射的太阳光挡在建筑之外。虽然直接照射的太阳光作为功能光使用的难点很多，但作为使空间产生明亮感、开放感的环境光，则具有许多优点，不仅使人感受到气候、时间、季节变化，还能创造出寂静的、神秘的、活跃的、欢快的各种氛围，并且直接照射的太阳光的功效并不比电力光源逊色，显色能力更为出色，数量丰富而又免费。因此，应当把它应用于每一个昼光照明设计之中去。
2、内在因素。
昼光照明的设计最终必须基于人对光的感觉之上。感觉不是外在仪器测量的数值，而是生理反映和心理反映共同作用的结果。
光通过瞳孔进入眼球，聚焦在眼球后面视网膜的感光内衬上。视网膜是由对颜色和细节敏感的视锥细胞，和对运动及在光线暗淡条件下敏感的视杆细胞组成。眼睛通过虹膜的肌肉来改变瞳孔的大小，以适应环境亮度的变化。尽管亮度的快速和超大幅度的变化，会使眼睛产生紧张和疲劳，但是与昼光相关的逐渐变化的亮度变化，眼睛能很好地适应，昼光的逐渐变化甚至还可能是一件好事，因为变化的状态比静止状态更具有刺激性。
三、昼光照明在建筑设计中应用的策略。
1、利用建筑朝向。
人们利用昼光，通常包含了昼光照明与昼光采暖两个不同的目的。三种不同类型的昼光〔直射光、漫反射光、反射光〕，它们的照明和采暖特性并不相同。直射阳光有明确的几何特性，可以通过室外遮阳装置来控制直射阳光照射入室内的数量和质量。控制漫反射光、反射光相对困难一些。
在不同的季节或者一天内不同的时间里，由于太阳光与地球的几何关系变化，昼光的照明和采暖特性并不相同。在不同地理位置、不同气候条件和建筑功能要求下，人们对昼光照明和昼光采暖的侧重也不相同，确定建筑的朝向就是要协调昼光照明与昼光采暖两个在不同时间和地点相互矛盾或者转化的问题，以恰当的方式将昼光引入室内，提供高质量的照明，同时减少（或增加）摄取的热量。