光在室内设计的应用

1天然采光设计研究

自然光环境设计的原则一般不同于采光设计，相对采光设计而言，它有更高层次的需求。换种方式来说，它不仅需要满足室内空间功能的需求，还要利用自然光创造出空间的艺术效果。在进行自然光的设计过程中，首先我们需要发挥光本身的属性，来实行室内需要的功能，确保满足人的生理、心理的需求，也就是在采光设计的基础上，我们在进行建筑光环境艺术的创作。其次，我们需要了解建筑特征，例如建筑空间尺度的大小、体量的大小、比例的均衡性等等，利用建筑的结构构件，如建筑的外墙、穹顶，来进行光的设计，以确保光分布达到最佳。最后，我们将对光的设计进行特殊处理，采用对比、节奏等方法，用天然光进行构图，创造出优质的室内空间效果。例如利用光设计室内空间著名建筑，日本建筑大师安藤忠雄设计的光之教堂，利用在建筑外墙开一个十字洞口，将光线引进来，在地面上形成了秀长的十字造型，随着时间的变化，形成不同的室内光影效果，给身处其中的人们，带来强烈的心灵震撼。

1.1建筑开窗朝向的选择

对于室内空间进行天然采光而言，室内最不利的开窗位置位于建筑的东侧和西侧，因东西侧位置接受太阳光的直射，且太阳高度角较低，容易造成室内的严重眩光，对于视觉来说，产生严重的不舒适感。所以说，建筑室内采光最有利的位置应位于该房间的南侧与北侧。对于北方建筑，室内空间应需要采暖，开窗位置不应布置在房间的北侧，不利采暖，应布置在房间的南侧，如此处理，该房间在冬季，室内能得到充分的阳光直射光，降低室内采暖能耗；另外，对于炎热地区来说，房间的开窗位置宜布置在房间的北侧，太阳光线不能直射入室内，这样在满足建筑室内采光均匀度的同时，也能将室内的空调能耗降到最低。

1.2采光口形式的选择

人们在建筑设计的过程中，为取得室外的天然光照，通过在建筑的护结构开设不同形式的洞口，并在其外表面装上各种透明材质，例如有机玻璃、普通玻璃等等，以防大自然各种气候变化导致的各种侵袭(雨、雪等），这些透明的洞口统称为采光口。一般来说，室内光照、照度的好坏、采光系数的均匀性于建筑室内采光口的形式及位置密切相关，它决定了室内光环境的好坏，也决定了室内以自然采光还是以人工照明为主。建筑基本的采光形式大致可分为三种，分别为侧窗式采光、高窗式采光、顶窗式采光。侧窗式采光：侧窗窗户的构造简单，太阳光线直射入室内，光线充足，但是当房间室内进深过大，会造成室内照度的分布出现明显的不均匀，而且眩光容易在进窗的位置形成，所以侧窗对于室内进深较小的房间而言，比较适宜。高窗式采光：高窗一般位于房间外圈偏上部位，距地大概2.5m左右，称为高窗。室内房间采用高窗采光，能提高室内较深区域的照度，同时减少眩光的产生，但对于高窗，一般室内层高较高，对于层高较低的建筑不适宜。顶窗式采光：顶窗采光一般有两种形式，一种是在屋顶上直接开天窗采光，另一种是通过采光屋面进行采光。这种形式一般都能让室内得到适宜的光照分布，提高室内采光效率。但是由于采光面位于屋顶，清理起来比较繁琐，使用较少。作为建筑师，除了对建筑采光位置及形式设计外，还可以对室内空间进行进一步地细化设计，比如，设置太阳光线扩散设备；改变室内墙面材料，选用新型墙面材料，增大室内墙面的反射系数；布置采光天井；设置挡光板等等，来调控室内的照度及均匀度。自然采光的局限性：上面我们分析了室内空间提升自然采光效率的各种方式，但是在阴雨天，或者没有太阳直射的情况下，无论你使用什么用的采光方式，对于室内的照度改善无任何帮助。因此，在这种情况下，我们必须引入人工照明来弥补自然采光的不足，从而改善室内的光环境。

2照明设计研究

2.1照明能耗分析

据查阅相关数据表明，地球上每年在照明上消耗大量的能源，据可靠数据统计，全球每年花费在照明上的费用高达2000多亿美元，成本相当巨大。但是如果我们运用照明节能技术设计来进行人工照明，每年预计可节约照明能耗高达1000亿美元。建筑照明节能设计作为建筑设计过程中必要的环节，大致受到两方面因素的影响，一方面是内在因素的影响，包括人日常行为的影响，例如能否做到人走灯关等等；另一方面就是外在因素的影响，主要指建筑本身、建筑的外在环境因素等。一般来说，一个优秀的光环境设计通常是利用调研获取的相关数据，了解室内的采光系数、照度，然后利用一些新型装置来优化室内光环境，以此达到怡人的室内光环境效果。

2.2照明节能

（1）绿色照明设计

绿色照明是上个世纪90年代初由美国环保局提出的一个全新理念。绿色照明通常包含4个指标，分别为舒适、环保、安全、节能，这是必不可少的。以幼儿园为例，在儿童活动室、数据室、游戏区等，我们可以使用具有高显色指数和良好光效的三色荧光灯；在一些狭小的空间，比如卫生间、走廊等等，我们可以选用紧凑型的荧光灯。此外，灯具的使用效率还会直接影响室内空间的照明的效果与能耗，所以，在室内空间不发生眩光的前提下，我们最好选用直接型灯具。查询相关规范了解到，室内灯具的使用效率不不宜低于70%，室外灯具的使用效率不宜低于55%。根据室内房间的类型不同，采用的灯具也有所不同，如多平面的发光镜定向射灯、蜗蛹翼配光灯具、板块式高效灯具等等。

（2）选用智能化照明技术

智能照明是指互联网技术的选择，有线/无线通信技术，电力载波通信技术，嵌入式计算机智能信息处理，与分布式照明控制系统组成节能控制等技术，实现照明设备的智能控制。照明控制方法和控制光开度的合理性与后期照明的节能效果直接相关。在照明的控制方式上，我们可以按照建筑的平面布局功能，分区域来控制灯光；另外，在灯光后期的开启上我们可以按照天然光在室内的照度变化，合理地去使用人工照明，使室内达到必要的采光效果。对于公共场所的照明，建筑物外部环境的照明，我们可以使用远程管理，集中管理，自动光控设备等。另外，还可采用定时开光，光电自动控制开光等等。

2.3照明的设计方式

（1）按照明的空间分类

根据空间分类，它可以分为三种类型：普通照明，分区普通照明和局部照明。一般照明需要保证满足室内工作需要。同时，对于一般照明，还有室内照度均匀度的要求。照度均匀性通过工作表面上的最小照度与平均照度的比率来识别，并且通常不应小于0.7。根据CIE规定，室内空间的照度均匀度应不小于0.8，两个相邻区域的建筑照明比例不应超过5：1，室内工作室一般位置的平均照度不应低于工作位置平均照度的1/30。分区普通照明是指房间中被困区域的特定功能要求。部分照明指的是室内空间的未被普通照明照射的区域中的位置。混合照明是指结合普通和混合照明以满足室内空间照明需求的照明形式。

（2）室内空间照明设计的构图

白昼过去，到了夜间，由于无法采用自然光照明，必须赋予人工照明，以显示室内物体、构件的颜色，来赋予室内相应的艺术效果。室内空间照明的构图方式如下：

①从室内空间布置的光源，灯光和灯具中获得一定的空间艺术效果。

②室内空间具有移动的照度、亮度，分布均匀，室内平均采光系数不低于相关国家规范要求，同时室内避免眩光，给人带来一定的舒适感，不疲劳。

③根据室内房间使用功能的定位，合理布置室内灯光源，以此取得合理的功能空间效果。

（3）室内空间照明设计的方式

①直接照明

灯具发射出的灯光光线，大概有90%以上的光通量发射到工作面上，这种直接型的照明方式，采光效率高，但是也存在一定缺点，一旦室内空间大，将会造成很强的明暗对比环境，使人容易产生疲劳感。

②间接照明

灯具发射出的光线，10%以下的光通量直接打到工作面，还有90%左右的管线将通过反射，再作用到假定的工作面上。虽然通过反射的光线来照明，光线比较柔和，但也存在一定的缺点，就是需要消耗大量的光能，所以在一般的情况下，间接照明将与其他照明混合使用。

③半直接照明

灯具发出的光，约60％~90％的光通量直接到达假定的工作面，其他光线将反射到工作面。半直接照明的优点：室内空间光照效果较柔和，明暗对比不明显，层次分明。

④半间接照明

灯具发射的光线，大概有10%~40%之间的光通量直接到达假定的工作面，其余的光通量将通过多次反射，到达指定的工作面。它的主导照明方向是指向非工作面的，主要通过反射来对工作面进行照明。

⑤扩散照明

灯具发射的光线，范围广，向四周发射光线，照明区域最大，光线柔和。

2.4室内空间照明的艺术意义

在黑暗的空间，灯光可以营造室内的空间气氛。作为建筑师，必须充分了解，利用“光”，才能对光进行很好的设计，以此满足人们对光的空间及心理需求。随着全球科技的不断发展，各式各样的光源涌现，现代灯具的不断推陈出新，都为照明设计提供了广阔的发展前景。影响室内设计的主要因素包括形、光、色、质，其中颜色与质地是在光的作用下形成的。所以说，照明设计不仅可以营造良好的光环境，还可以配合其他设计元素，营造良好的空间效果。因此，在室内照明设计过程中，建筑师不仅要仔细观察室内布局，还要满足业主对室内空间的需求，让业主感受室内空间的艺术效果，为业主营造温馨的室内空间。

3结语

本论文通过对天然采光设计研究与人工照明设计研究二个方面出发，探讨了人工照明与天然采光在室内设计过程中的应用。光是室内设计过程中最重要的一个环节，它能影响室内空间的整体艺术效果，作为建筑设计师，在室内照明设计的过程中，必须遵守室内空间照明设计的原则，熟悉室内照明设备的布置，更好地去进行照明设计，避免在照明设计中出现强烈眩光的现象。总之，在建筑室内照明设计的过程中，需要给人以最大的舒适感。

参考文献：

[1]GB50034-2004，建筑照明设计标准[S].

[2]李健华，于鹏.室内照明设计[M].中建材工业出版社，2010.

[3]扈恩华，李松良，张蓓.建筑节能技术[M].北京理工大学出版社，2018.

[4]GB50033-2013，建筑采光设计标准[S].[5]GB/T50378-2014，绿色建筑评价标准[S].

作者:沈思凯 谭良斌 单位:昆明理工大学建筑与城市规划学院