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1窗洞設計
根據窗洞位置的不同可分為天窗采光、側窗采光及角窗采光。
1.1天窗采光
天窗是頂面采光的主要方式，采光效率比側窗高出2~3倍，可以引入不同方向的自然光，但容易出現室溫過高，垂直照度不均勻，產生眩光等問題。天窗采光應避免室內熱能的損耗，根據所處地理位置不同采用合適的開窗比例，我國南方溫暖地區，開窗率為5%時節能率達到13%，節能效果明顯，而北方嚴寒地區節能效果不明顯。為使室內照度更加均勻，頂面開窗可以化整為零，將大的天窗分散為多個小天窗。路易斯?康是運用自然光的大師，他在金貝爾藝術博物館的天窗設計中將德克薩斯州強烈的自然光優雅地引入展廳的內部空間，解決了一個進深過大的直線性建筑的采光問題。他在拱頂中央設計了一條水平的窄縫，下部安裝了弧形的反射板，直射的太陽光被反射到拱頂上，轉化成柔和的散射光，均勻地撒滿展廳的每個角落。他在菲利普??？巳貓D書館的圓形天窗里面設置了一個三角形板，自然光經過反射進入室內，獲得柔和而優雅的室內漫反射光線。
1.2側窗采光
側窗采光是在房間的側墻上開采光口，是最常用的一種采光方式。側窗光線具有明確的方向性，有利于形成陰影，但是照度不均勻，從近窗處往里衰減速度很快。一般房間的窗洞上口至房間深處的連線與地面所成的角度不小于26度，則可以保證房間進深方向的均勻性。側窗通常做成矩形，就采光量而言，在相同房間和窗臺高的情況下，正方形側窗的采光量最高，豎形次之，扁形最少。窗戶的大小應根據所處地理位置選擇合適的窗墻比，提高窗周圍墻面的反射能力，減少與窗口的亮度對比，改善室內亮度分布。斯蒂文?霍爾在西雅圖大學的圣依格那修教堂設計中利用彩色玻璃和垂壁將側窗的自然光反射到室內空間，呈現出各種不同的光照效果。東側圣壇上方有一扇巨大的高側窗，窗戶內側懸掛的窗板背后被涂成明亮而厚重的黃色，陽光從高側窗射入，將明亮的黃色光線反射到室內，十字架的輪廓也被清晰地投射在墻壁上，運用自然光便達到一種神秘的燈光效果。在懺悔室中，自然光從裝有紫色玻璃片的高側窗射入，與下方墻面的橙色表面結合起來，紫色的反射光中漫射著橙色光芒，將北側的墻壁烘托的暖意洋洋。
1.3角窗采光
角窗是建筑物四角的縱橫墻交接處的折線形窗戶，具有良好的視野和采光?？?斯卡帕在卡諾瓦石膏像博物館的改造設計中使用了獨特的角窗采光，將地中海充沛的陽光引入室內。內凹的玻璃角窗仿佛是一個發光體，照亮了四周的墻壁，墻壁的抹灰面層采用威尼斯抹灰工藝，具有極好的漫反射效果，將光反射到室內每個角落，墻面和角窗之間設計成適宜的角度避免了眩光的產生。
2中庭采光
中庭就像一個“光通道”，為進深較大的建筑實現了天然采光，至于庭院、天井和建筑凹口可以看作中庭的特殊形式。對于中庭頂部采光，其它條件相同時，隨著中庭采光面積的增大，中庭采光系數也會隨之增大，但面積和高度越增加，采光系數增長越緩慢。英國劍橋大學馬丁研究中心研究表明，中庭高寬比在3∶1數值范圍以內，中庭相鄰空間就能得到符合工作照度要求的足夠的天然光線。德國國會大廈曾因戰火失去了中央的穹頂，只剩幾尺厚的外墻。福斯特在改造時，利用新技術模擬了一個玻璃穹頂，同時保留了原來的庭院。玻璃穹頂的內側是可供市民參觀的盤旋坡道，底部是議會大廳的玻璃天窗，核心部位就是被稱為“光線雕刻家”的倒錐體光反射裝置。巨大的錐體上覆蓋著360塊各種角度的鏡子，將水平光線反射成柔和的漫射光，均勻地散射到下面的議會大廳里，再加上兩側庭院的天然采光，基本可以確保議會大廳的日間照明需要，降低了人工照明對電力的消耗。班尼士在美國劍橋市的輝瑞中心的中庭內營造了“光瀑布”。他將中庭內側南向的墻面設計成反光欄板和光墻，增強自然光的反射。中庭內懸掛的“枝形吊燈”，下面垂下768個可自由移動的光偏轉板，不僅能將光線折射到四周房間和中庭底部，還可以控制折射角度避免眩光，同時又成為中庭內極具美感的立體裝飾，兼具了節能性和藝術性。
3導光裝置
導光裝置主要是利用光的反射、折射或衍射等特性，利用技術手段將自然光引入到需要的地方，主要有反光板、導光管、光導纖維、導光棱鏡窗。
3.1反光板
反光板的應用非常普遍，通常是在高側窗內下方安裝的一塊水平或者傾斜的擋板。根據窗戶形式的不同，可分為反光板下部有觀景窗和無觀景窗兩種。反光板安裝于觀景窗和高側窗之間時，上部采光窗的玻璃透光率要高，以便使更多光線進入室內被反射到房間后部，下部觀景窗的透光率要低，降低近窗處照度，減少直接眩光。反光板的上表面要采用淺色飾面以提高反射率，表面光滑程度要適當，避免晴天由于光滑程度過高導致天花板上產生過亮的光斑。
3.2導光管
導光管主要由日光集光器、傳輸光的管體和室內出光口三部分組成，集光器有固定和移動之分，移動的集光器可以跟蹤太陽軌跡，最大限度地收集日光。導光管傳輸光線的距離可以達到十幾米甚至幾十米，易于安裝和維護，是一種比較理想的天然采光裝置。美國華盛頓的摩根?劉易斯國際法辦公總部的中庭是一個高42.7m，寬僅2.4m的狹窄空間，自然光無法深入，利用導光管獲得了足夠的天然采光。這套導光管在屋頂有一個日光反射裝置，可以追蹤太陽軌跡，將陽光引入到導光管中；導光管的中心是由棱鏡玻璃組成的錐體，能夠向外折射陽光；導光管外層是合成彈力纖維制作的表皮，引入的光線透過這一表皮發散到中庭的墻面和窗戶上，最后還在底層休息廳的地面上投下美麗的放射狀圖案。
3.3光導纖維
光導纖維采光系統是由聚光、傳光和出光三部分組成，聚光部分將太陽光聚在焦點上，對準光纖束，使光線進入光纖束后經過不斷的全反射傳輸到另一端，由室內的散光器輸出光線。光導纖維相對于導光管不僅要細很多，而且可以隨意彎曲進入每個樓層的吊頂內，按照需要布置出光口。
3.4導光棱鏡窗
導光棱鏡窗的一面是平的，一面帶有平行的棱鏡，利用棱鏡的折射作用改變入射光的方向，有效地減少窗戶附近的眩光，提高室內采光的舒適度。同時棱鏡窗的折射作用，可以在建筑內距較小時，獲得更多的光線。由于導光棱鏡窗呈現的室外景象是模糊或變形的，所以多用于天窗。德國波恩國會大廈執政黨廳使用了導光棱鏡窗作為天窗，室內光線均勻柔和。
4遮陽措施
路易斯?康說過：“在沒有人工控制的情況下，太陽光有時對人類來說是充滿暴力的。”太陽光雖然能帶來光亮，但是過多的眩光和太陽輻射熱也會影響室內環境的舒適度，采取適當的遮陽措施可以改善室內的自然光環境。常用的遮陽措施主要有選用鑲嵌材料、中空內置百葉窗和遮陽設施。
4.1鑲嵌材料
采光窗的鑲嵌材料多以玻璃為主，我國北方采暖地區通常采用透光率較高的雙層中空玻璃，南方夏熱地區可以選擇折光型或漫射型的印花玻璃，單銀或雙銀Low-E玻璃，阻擋紫外線的光致變色玻璃或阻擋紅外線的電致變色玻璃，還可以選用環氧樹脂玻璃鋼替代普通平板玻璃，降低太陽輻射熱的同時減少眩光。
4.2中空內置百葉窗
近幾年，我國已有廠家研制生產出中空內置百葉窗，它其實是把中空玻璃和百葉窗結合為一體，將可調百葉窗密封在中空玻璃的內部空間，靠手動磁控變換葉片的方向。中空內置百葉窗除了保留中空玻璃的全部特點外，還具有更好的遮陽隔熱效果，用最普通的透明玻璃便可達到鍍膜玻璃制作中空玻璃的節能效果。
4.3遮陽設施
在室內設計中宜采用結構簡單、安裝方便、便于維護、經濟美觀的遮陽設施，主要有遮陽百葉、遮陽簾和遮陽紗幕等。遮陽百葉的材質有帆布、玻璃鋼、玻璃、金屬等，其中金屬的遮陽效果最好，其次是玻璃鋼和厚帆布，最后是玻璃，而深色玻璃又比淺色玻璃的遮陽性能好。德國國會大廈玻璃穹頂內安裝了一個巨大的弧形葉片狀遮陽設施，它可以跟隨太陽的運行軌跡運轉來更好地遮擋耀眼的陽光，圓形金屬管做成的百頁使透射下來的光影更加柔和。遮陽簾有竹簾、布簾、紗簾及再生材料等，最顯著的優點就是可活動性，對光線的獲取完全隨心所欲。布簾的質地厚薄疏密不同，能滿足遮光的不同需求，南通火車站玻璃幕墻利用可收縮的布簾減少室內眩光。紗簾具有半透明的遮光效果，可以采用不同面料達到上部透光而下部遮光，增加房間深處光線的同時避免近窗工作面上形成眩光。遮陽紗幕是一種新型遮陽材料，主要由玻璃纖維制作，緊貼窗戶外側安裝，幾乎不影響建筑外立面效果。紗幕的稠稀度決定射入室內陽光的多少，不僅保持了玻璃的天然采光，而且可以清晰的觀賞室外的景色，紗幕的顏色越深，視野越清晰。GSW總部大樓的遮陽紗幕密集而細小，窗外的柏林都市全景清晰可見，室內光線非常均勻，同時冬天又不會減少熱能的獲取。
5結語
在可持續發展的新時代要求下，室內設計師應從我做起，將節約能源作為設計中重點考慮的問題。在室內設計中充分運用天然采光，節約白天人工照明的能耗，同時盡量不影響室內環境的舒適度，力求運用科學的設計手段，滿足室內裝飾美的同時達到節能的目的。室內設計中不僅可以通過調整采光口、設置采光裝置、適當遮陽等，還可以將工作區域靠近采光面，靠窗放置低矮家具，采用淺色飾面等合理的室內裝飾手法，協調好各方面環節，達到理想的室內自然光環境。
作者：劉輝 單位：河南理工大學
