建筑设计自然光设计手法研究

1自然光的作用

1.1展现建筑的魅力

在德国世界上第一所的专业性的建筑和设计学校包豪斯创立以来，建筑学已经从自然中发现设计建筑的价值，设计师会努力营造建筑的自然之美。勒柯布西耶设计的朗香教堂就是利用自然之美的理念加以设计的，他通过在屋顶进行复杂的黑色设计和弯曲的墙面设计展现出屋顶浮于墙面的效应，其墙面的设计是卷曲向上的，这种设计方式已经完全打破以往天主教堂的设计模式。这座教堂的南墙有着“光之墙”的称号，墙体的设计加厚而且上面布满不规则的孔洞，孔洞的室外开口要比室内的小，外墙仍旧利用彩色装饰加以修饰，其中墙体和屋顶之间的三个弧形塔可以将自然光引进建筑物中，这样一来室内的光线就比较强而且同时凸显了教堂该有的神秘感。这类利用自然光的建筑设计不胜枚举，例如有名的日本设计师安藤忠雄设计的光之教堂就是充分的利用了光影效应。建筑和自然融为一体，光与影的交错使得建筑与自然的结合更加的完美，自然光的设计可以使建筑的结构更加的清晰，展现建筑的魅力[1]。

1.2自然光的重要性

现如今中国的人口密度较大，虽然经济上得以发展，但是面临的环境污染问题和资源短缺的问题一直困扰着国民，在社会发展的建设中最主要的就是经济与环境的协调，建筑是发展经济的主要类型之一，建筑的设计也会随着经济和风俗的变化而变化。建筑的设计离不开材料和设备，建筑的采光对于建筑的各方面都有一定的影响。自然光作为节能资源之一，对人类而言还是最舒服的能源，人类的生产劳动和基本的生活都离不开自然光，自然光在大自然中主要受纬度的变化所影响，不同的纬度致使自然光的方向和程度都有所不同人们通过不同的手段对自然光加以合理的利用，自然光与建筑的紧密关系可以展现建筑设计的好坏。

2建筑材料中自然光的效应

2.1透光的材料

建筑的设计当中，一般采用透光的材料，在现代建筑设计中不能缺少透光的建筑材料，透光建筑材料因为人们的需要不断地做着改进，不论是质量还是最基本的使用性能都有所突破，在建筑的外围设计结构中大部分会采用质量较好的透光材料，例如现在随处可见的玻璃，玻璃的应用材料在不同程度上为建筑增加美的感受，玻璃的外形和质地有不同种类的选择，满足了人类的不同需要，建筑的形式也因其拜托了传统设计的束缚，透光的建筑材料就可以充分的利用自然光，建筑的空间也会因为自然光的效应产生不同的改变[2]。

2.2不透光的材料

建筑的早期建设中主要应用的材料是泥土、木头和石块，这些材料主要是用来保障建筑物内部的温度，还可起到遮光的效果，这样自然光就无法得到利用，对居住其中的人的健康也有一定的影响，而且这种建筑的建设成本也比较高，随着混凝土的应用，泥土等建筑材料渐渐退出建筑市场之中，混凝土的应用可以展现建筑的旷野之美，在建筑的工艺上展现建筑的细腻之感，结合金属材料的应用可以更好的使用自然光。

3自然光的具体应用

3.1自然光的设计

3.1.1外部设计

建筑物的外部设计应用到自然光可以从两方面加以探讨，一方面是建筑的外形设计和自然光的采集应用，在具体的建筑设计中可以应用相关的技术对光线加以采集，例如设置采光井将建筑外的自然光引进内部，自然光的采集也分为简单采集和复杂采集之分，可以依据建筑的具体外形采用适当的方法。另一方面是建筑物的外部结构和自然光有着密切的关系，自然光投射的角度和自然光随着时间变化的强度都会影响到建筑的外部结构设计，利用光的反射原理可以处理建筑的光影结合，进一步的展开外部结构的设计。一般的建筑设计还要考虑自然光的直射时间产生的效应，光影之像可以营造建筑的内部活泼生动的感觉，通过虚实之间的转换可以打破毫无生机的建筑格局[3]。

3.1.2内部设计

建筑的内部设计就可以利用自然光室内的立体感觉，还可调节室内的明暗格调，相关的调配设计很多。窗口的布置就可以使自然光对环境产生一定的影响，建筑物内的整体格局也会受到自然光调节的影响，建筑的使用功能也和自然光的设计有关，明亮的光会带给人舒心的感觉，偏暗的光就会给人带来一种压抑的感觉。建筑的内部设计还涉及到装饰材料的选择，建筑的内部材料的应用可以和自然光产生相应的烘托室内氛围的效应，减轻钢筋和水泥的厚重感。在现代建筑当中需要添加自然光的效应，为人们营造全新的视觉体验并提高生活的质量。

3.2自然光设计的应用手段

3.2.1光的收集

在光的收集中主要是对热量进行收集，主要的方式为蓄热墙的方式，位于南向的垂直蓄热墙可以通过玻璃采集阳光，利用传导和辐射等条件将热量输入到建筑物的内部，一般的墙体会涂成黑色或者是较深的颜色，这样可以更好的吸收阳光。主要的蓄热形式可以分为实体式集热形式、花格式形式、水墙式形式以及快速的蓄热形式等。近几年，随着经济和科技的发展已经出现了完全利用太阳能提供所有能源的建筑设计，这种零污染的生态建筑可以为未来的建筑市场提供借鉴方案，开辟建筑行业的发展新方向[4]。

3.2.2传递热量

在建筑当中，热能的传递至关重要。热传递最常用的一种方式就是对流传热，热能可以通过气体传递到其他地方去，热传导的对流形式可以分为自然性和强制性，依据具体的流动形态可以划分为层流形式和湍流形式。利用对流进行热能的传递和利用机械辅助对流的形式均可，当季节为冬季的时候就可以通过太阳能的集热器将热量传递到室内，利用太阳光进行采暖可以实现气体在室内的循环流转。

3.2.3导光管法和反射法的应用

导光管法采集自然光是一种比较有效的手段，通过导光筒的合理安放就可以实现人们在阳光下休息、办公和用餐等活动，采光器可以过滤掉阳光中的紫外线或者是红外线，还可以有效的消除阳光中存在的放射线，可以为人类解决安全用光的愿望，避免担心阳光带来的皮肤损伤和身体损害。导光管法的具体工作的原理就是通过采光罩将阳光引进室内的通风系统，经过导光管对阳光进行过滤，然后将阳光洒进建筑物内的各个角落[5]。反射法主要是利用传光棱镜采集自然光，这种方法最初是美国的加州大学提出用来解决十层大楼的采光问题，其他国家利用这种方法对建筑内部的十米深的部位进行照明，对地下室的采光问题加以解决，对无窗建筑的建设具有重要的作用。

4结论

综上所述，自然光对于人类的生活而言至关重要，自然光在建筑行业中的应用设计可以减少对环境造成的损伤，自然光的使用可以降低管理成本和维修应用的费用，对自然资源进行节约，为了生态文明的建设充分的利用自然光设计，对建筑行业的发展具有促进作用，可以全面的维持国家的可持续发展。