中庭天然采光与建筑设计的研究在双向建筑的应用建筑施工论文.doc

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中庭天然采光与建筑设计的研究在双向建筑的应用_建筑施工论文摘要：现代建筑中，一种名为“中庭”的设计形式越来越盛行。它是一种新颖的建筑设计手法，是着力在建筑内部增加一片庭院空间，已在公司、酒店以及购物场所中广泛应用。中庭是将天然光通过科学的设计手法引至建筑中，不但可以降低建筑能耗，而且可以利用阳光提升建筑内部的环境质量。如今，中庭已成为建筑设计中的一种时尚。本文通过对双向建筑中庭的面积、形状、高度等多方面因素与中庭天然采光之间关系的研究，探讨其在双向建筑中是如何应用的。

关键字：中庭建筑设计天然采光应用1.简述太阳作为天然光的基本光源，在经过大气层时能够形成直射阳光和天空扩散光，这两种光的组成和所占比例依不同天气状态和不同时间而不同。早晚以扩散光为主，阴天将全部是扩散光，晴天中午以直射阳光为主。合理的采光标准不但能够满足基础生产和生活需求，而且有助于保护视力以及确保安全。天然光是最洁净的绿色光源之一，由于人类长期生活在自然环境中，人眼对天然光最为适应。采光标准主要包括采光系数与采光质量。采光系数是指室内某一点的天然光照度与室外露天无遮挡处的水平面照度在全阴天时的比值。采光效果会随着采光系数值的增大而变佳。采光质量不仅取决于被识别对象的表面照度，而且还取决于投射在物体表面的光的方向性，识别对象与背景的亮度。

中庭是建筑设计中的一种新奇且特有的形式。在建筑内部搭造出的庭院空间，营造出建筑内部与外部既隔离又融合的氛围特性，这种在建筑内部的“室外空间”是一种极好的使内部环境分享外部自然的方式。中庭通常是由玻璃幕和玻璃顶棚组合而成的，采取合理的方式以便能够高效利用自然光。充分利用中庭的天然采光技术能够有效的增强中庭内部和相近外部的照度以致于节约照明能耗，保护生态环境。

2.建筑设计与中庭天然采光2.1中庭高度对采光系数的影响采光系数是指室内平面上的一个定点，通过间接或直接的接受来自已知或假定的亮度分布的天空半球在无遮挡的室外水平面上产生的照度之比。两个照度值均不计直射日光的作用，但包含窗玻璃透光损失及污染的影响。采光系数是衡量室内天然光水平的定量指标。

天然采光系数会由于双向中庭高度的增加而逐渐下降，并且下降的趋势会逐渐减缓。不同的顶棚采光面积的总下降趋势为100%>80%>60%>40%；不同中庭面积（窗地比相同）的总下降趋势为800㎡>600㎡>400㎡>200㎡；不同材料的总下降趋势为透明玻璃>透明中空玻璃>单片热反射玻璃>夹层玻璃。由此可见，中庭面积越大、顶棚采光的面积越大、材料投射系数就越高。因此，中庭的顶部采光系数会因双向中庭高度逐渐升高而渐渐减小，采光系数衰减得越快，但其侧面玻璃幕墙的采光系数却不断增加。

2.2中庭面积对采光系数的影响随着中庭面积的扩大，中庭的天然采光系数越大，则双向中庭的侧面采光系数越小；而中庭的高度越高，侧面采光系数减小的速度就越为缓慢，天然采光系数增加的趋势同样迟缓。中庭高度较高的比高度较低的天然采光系数增加的速度要慢很多，增长速度约为11m>21m>27m>33m>41m。

2.3中庭的形状与天然采光效率在完全一样的玻璃材料、中庭与采光面积及中庭高度条件下，采光系数的相比值为矩形>圆形>方形>正六边形，但当中庭高度为11m、采光面积分别为35%和55%的情况除外。还有一种特殊比值是当中庭高度为11m、60%和80%的采光面积时，采光系数相比值则是方形>圆形>矩形>正六边形。

2.4中庭影响的采光的各种因素天然采光是指室外天然光的自然状况，包括当地天然光的组成及其照度变化、天空亮度及其在天空中的分布状况等。影响室外天然光的因素很多，而且都处于不断变化的状态，很难用简单的公式进行准确的描述。目前各国都采用长期观测的办法以获取资料并进行综合分析以及整理出代表当地光气候的相关数据。在研究的基础上找出一定规律，为采光设计提供依据。

在自然采光下中庭能够受到的影响因素有很多。比如说，建筑的剖面及结构、采光材料及内部格局、城市规划、季节和时间的变化、中庭的类型和采光面积等等。但是正因为对光在艺术上作用的强调，很多建筑师对于天然采光也都存在一些认识误区，如认为只要开了窗户、洞口就是利用了天然光，主要考虑光所带来的心理效应，却很少考虑其带来的物理后果。例如20世纪80年代在迈耶设计的亚特兰大的高等博物馆（High Museum）上，其顶层的天窗采光没有经过任何处理使得建筑内部无法正常展览作品而被迫封闭。直至不久前，通过对这个天窗的天然采光进行改造和实时监控才解决了展品的展览问题，同时在艺术表现上仍能完全遵循迈耶当初的设计思想。可见，可持续的天然采光既要关注采光与建筑艺术的协调，还要解决光所带来的其他问题。在可持续的天然采光设计中，光在艺术的、心理的、文脉的各方面的要求和功能要求是同样重要的。

3.中庭天然采光设计在双向建筑的应用3.1采光系数标准值和采光质量我国在《工业企业采光设计标准》（TJ33-79）根据工业企业的视觉作业难度划分了六个采光等级，规定相应的采光系数最低值应达到5%、3%、2%、1%、0.5%和0.3%。

(1)I～Ⅳ级顶部采光的采光均匀度(最低采光系数与平均采光系数之比)不宜小于0.6，侧面采光不作规定；(2)生产车间侧面采光窗不舒适眩光指数DGI标准：20时无眩光感觉，23时有轻微眩光感觉，25时眩光可接受，27时感到不舒适，28时眩光严重，但能忍受；(3)改善采光质量时，不应降低采光标准。

3.2中庭环保节能的作用中庭的建筑设计多数采用的是玻璃材料，在自然阳光的照耀下，能够模拟春天一般的大自然，灿烂而温暖，充足且温馨，使人能够感受到一片生机勃勃的景象；并且阳光是无污染、可利用的再生能源，通过利用阳光而创造出的光的环境，可以完全减低用电量，不但具有环保节能的潜力，并且完全符合国家的各种节能政策。3.3中庭天然采光与“面积高度比”中庭的房间可以利用自然光线采光，采光进深大约为开口高度的2.6倍。如果庭院周围一圈连廊，那么采光进深要从连廊靠庭院一侧开始计算。浅色表面有助于光线的反射，而庭院中的植物会吸收光线。庭院背面的墙壁接受到的阳光最多，可以考虑缩小开口面积，将更多光线反射到其他方向。庭院的采光能力与“面积高度比”（aspect ratio）有关，面积高度比是指庭院面积除以高度平方的数值。由此可知，墙壁上窗户面积越大，中庭的采光系数越低，因为更多光线透过窗户进入室内。中庭周围各层房间的采光系数，顶层的采光系数平均值约为4.3%，自然采光效果良好。而下面两层的采光系数随“面积高度比”变化明显，为了确保下面两层达到最低的自然采光要求，即采光系数高于3%，那么中庭的“面积高度比”应当高于1.3。此外，另一个设计中庭的参考依据是“太阳阴影指数”（solar shadow index），即庭院南侧墙壁高度与庭院南北宽度的比例，这个比例决定了冬季有多少阳光可以照射在庭院的地面上，而冬季阳光基本是户外活动的基本前提。

结束语：天然采光有助于节省照明能耗，因此，中庭天然采光不仅能够降低能源消耗，而且有效改善了建筑空间的光环境质量。通过研究双向建筑中庭形状，中庭高度，中庭面积等等与天然采光之间关系的研究与探讨，旨在给人们带来建筑理念的新体验和新发现，开拓思维，创新设计，使得在双向建筑中，中庭天然采光和建筑设计的应用不断改进与完善，促进建筑事业更快更好更远的发展。

参考文献[1]谭洪岩．自然光在建筑空间中的应用．东北师范大学出版社，2010[2]屈睿．大型商业建筑自然通风与采光设计研究．武汉理工大学出版社，2010[3]玉洁．绿色中庭建筑的设计和探索．浙江大学出版社，2010[4]谢浩、张伦琳．室内天然光环境的控制与调节．福建建材出版社，2005[5]朱钟炎、王耀仁．室内环境设计原理．同济大学出版社，2004[6]彭小云．中庭的热环境与节能研究．东南大学出版社，2002。