設(shè)計(jì)空間就是設(shè)計(jì)光亮。 )))路易斯#康 在我的作品中,光永遠(yuǎn)是一種把空間戲劇化的重要元素。 )))安藤忠雄 天窗是屋頂上水平或者稍微傾斜的、裝有玻璃的采光口。當(dāng)建筑設(shè)計(jì)的其它因素決定了建筑的進(jìn)深很大(如大型公共建筑),用常規(guī)的方法不能保證建筑深處的最小采光系數(shù)的時(shí)候,設(shè)置天窗是一個(gè)可以極大地改善建筑內(nèi)部采光狀況的方法。 1 天窗形式 隨著社會(huì)的進(jìn)步,建筑面積不斷增大,用單一的側(cè)窗已不能滿足需要,故在某些建筑中出現(xiàn)了天窗這種頂部采光形式。由于使用要求不同,產(chǎn)生了各種不同的天窗形式,主要包括矩形天窗、鋸齒形天 窗、平天窗等。 111 矩形天窗 普通矩形天窗是在屋頂上架起一列天窗構(gòu)成,窗戶的方向與屋架互相垂直,稱為縱向矩形天窗。如果將屋面板隔跨分別設(shè)置在屋架上弦和下弦位置,窗扇立在屋架外側(cè)并緊貼屋架,稱為橫向矩形天窗,其采光均勻度好,自然通風(fēng)效果顯著。112 鋸齒形天窗 鋸齒形天窗的特點(diǎn)是屋頂傾斜,可以充分地利用頂棚的反射光,采光效率比距形天窗高15%~20%。當(dāng)窗口朝北布置時(shí),完全接受北向天空漫射光,照度穩(wěn)定,直射光不會(huì)照入室內(nèi),因此減小了室內(nèi)溫濕度的波動(dòng)及眩光。鋸齒形天窗適用于美術(shù)館、超級(jí)市場、體育館及一些特殊車間使用。113 平天窗 平天窗的采光口位于水平面或接近水平面,因此,它比其它類型的天窗采光效率高得多,約為矩形天窗采光效率的2~215倍。平天窗的形式很多,小
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型的采光罩布置靈活、構(gòu)造簡單、防水可靠。平天窗不但采光效率高,而且布置靈活,容易達(dá)到均勻的照度。但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意采取防光污染、防直射陽光和防結(jié)露的措施。 除了以上三種天窗外,頂部采光還有一些其他形式: (1)大面積采光頂棚。主要目的是形成一個(gè)接近大自然的全氣候室內(nèi)空間,常見于現(xiàn)代建筑的中庭、大型市場、體育館、博覽館、溫室等建筑。透光材料使用玻璃或塑料。 (2)帶形或板式天窗。多數(shù)是在屋面板上天洞,覆以透光材料構(gòu)成的。采光口面積較大時(shí)則設(shè)三角形或錐形鋼框架,窗玻璃斜置在鋼架上。我國目前常用屋面采光板形式。 (3)采光罩。這是一種用有機(jī)玻璃、聚丙烯塑料或玻璃鋼整體壓鑄的采光構(gòu)件,有圓穹形、扁平穹形、方錐形等。采光罩一般分為固定式和開啟式,開啟式可以組織自然通風(fēng),但是開關(guān)比較復(fù)雜。采光罩的特點(diǎn)是重量輕,構(gòu)造簡單,防水可靠,布置靈活。 2 設(shè)計(jì)思考 211 滿足采光的數(shù)量要求和質(zhì)量要求 許多公共建筑的采光中庭正是通過在樓板上開洞形成的,將從天窗進(jìn)入的天然光線引入建筑的/心臟0地帶,形成了一個(gè)充滿活力的核心,減少了大面積的人工環(huán)境給人造成的壓抑感。中庭底部可以接受的采光量取決于屋頂?shù)耐该鞫取γ娴姆瓷涮匦院涂臻g尺寸(高寬比)等因素。在大進(jìn)深建筑中,在交通空間上方設(shè)置天窗,將光線遍布整座建筑,是一個(gè)被實(shí)踐證明行之有效的方法。天窗洞口形狀是影響室內(nèi)環(huán)境表現(xiàn)形態(tài)的重要因素,首先要盡可能明確需要借助于天窗實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo):是主要解決建筑的采光問題,還是主要?jiǎng)?chuàng)造特殊的視覺效果,形成特定的空間氛圍。設(shè)計(jì)目標(biāo)不同,采光方案也不同。其次,應(yīng)該對(duì)不同洞口形狀的表現(xiàn)潛力有一定的了解,并在此基礎(chǔ)上自由組合,發(fā)揮創(chuàng)造力。在明確了采光目標(biāo)之后,我們可以由室內(nèi)所需的平均采光系數(shù)值和地面面積推出所需的天窗窗洞口面積。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),美術(shù)館采用天窗采光的窗地比為1/4即可滿足要求。在初步估算了天窗窗洞尺寸之后,為了更好地預(yù)測建筑建成后的采光效果,還可以做大尺寸的模型進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)計(jì)者可以直觀地看到建筑采光的景象,把握對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的光線數(shù)量和分布特點(diǎn)。也 可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建筑采光的科學(xué)模擬再現(xiàn)。112 利用天窗采光條件是房間的屋頂要全部或者部分直接面向天空,建筑整體采用退臺(tái)式造型可以讓多層建筑中更多的房間滿足這一條件,獲得來自頂部的光線。退臺(tái)式造型經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖冃芜€可以產(chǎn)生令人耳目一新的建筑形象。在多層建筑中,從天窗入射的光線往往被樓板阻隔而無法到達(dá)房間深處。這時(shí),利用樓空的樓板讓光線到達(dá)房間深處,還能形成富有特色的室內(nèi)空間。在利用天窗解決大進(jìn)深建筑采光問題時(shí),在不能保證所有房間都直接對(duì)外采光的情況下,為了最大程度地滿足各房間的采光要求,可以將小房間布置在高大的直接對(duì)外采光的房間周圍,讓小房間通過大房間間接采光。在這種情況中,大房間往往需要借助天窗提高室內(nèi)深處的照度。當(dāng)然,為了達(dá)到理想的采光效果,一般還需要其他方法的配合,如盡可能提高房間內(nèi)表面有反射率,內(nèi)墻的窗戶盡可能開得大一些。另外,側(cè)窗采光是建筑中運(yùn)用最多的天然采光方法,不受建筑層數(shù)的限制,在每一層都能得到相似的采光效果。將側(cè)窗采光與天窗采光兩種手法有機(jī)地結(jié)合在一起,設(shè)計(jì)者可以獲得更大的表現(xiàn)空間,但不加考慮地?cái)U(kuò)大采光口面積,盲目地追求提高室內(nèi)照度,往往會(huì)減弱光在塑造特殊空間氛圍時(shí)所具有的表現(xiàn)力。為了更好地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖,設(shè)計(jì)者必須認(rèn)真研究最有利于展現(xiàn)墻體特殊的造型、材質(zhì)、肌理的采光方式,合理地設(shè)置天窗。在某些場合中,適當(dāng)?shù)拇怪闭彰鞅人矫娴恼彰鞲鼮橹匾?例如在交通區(qū)、休息區(qū)和大多數(shù)公共建筑中,人的容貌是否清晰自然,更能影響人們對(duì)這類建筑采光水平的評(píng)價(jià)。在展覽類建筑中,平面型的美術(shù)作品大都懸掛在豎直的墻板上,墻面上的照度高于室內(nèi)水平的平均照度,不但能自然地把參觀者的注意力吸引到展覽墻面上,而且有利于避免眩光現(xiàn)象,而雕塑類的展品更需要借助陽光展現(xiàn)最完美的立體造型。因此,在天窗采光設(shè)計(jì)中,應(yīng)該注意調(diào)整陽光的謝入方向,控制光線的垂直照度與水平照度的比例。 作為建筑采光的手段之一,天窗除了它的藝術(shù)性之外,對(duì)于提高室內(nèi)光環(huán)境質(zhì)量也有著重要的作用。天窗的設(shè)計(jì)要保證室內(nèi)具有適當(dāng)?shù)恼斩取⑹孢m的亮度、正確的投光方向和完美的立體感,并且避免眩光干擾。為了得到均勻的照度,開天窗時(shí)宜保持一定的間隔。在確定天窗位置時(shí),要注意避免形成反射眩光,并使整個(gè)墻面的照度均勻,可從控制窗口到墻面各點(diǎn)的立體角大致相等來實(shí)現(xiàn)。避免頂部采光可能出現(xiàn)的眩光可依具體情況采取不同的技術(shù)措施。安裝在空間上方較高處的天窗,光線在到達(dá)室內(nèi)地板之前就已經(jīng)成為漫射光了,極大地避免了直接照射的眩光。任何一面墻壁,特別是朝北的墻壁,都可以為天窗充當(dāng)漫射反射板。光亮的墻壁會(huì)使空
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間顯得寬敞和明亮。北墻的反光,可以平衡從南窗射進(jìn)來的光線,并且消除投射在墻腳下的太陽光影。可以在天窗下設(shè)置擋板控制直接眩光和減弱光幕反射,或者將窗口斷面設(shè)計(jì)成斜傾以改善空間天然光分布和減弱眩光。遮光百葉的使用特點(diǎn)是其角度可調(diào)節(jié),因此可以靈活地根據(jù)天氣情況和使用要求調(diào)整房間內(nèi)部的采光系數(shù)。為了滿足采光系數(shù)、采光均勻度的要求,應(yīng)充分考慮透光材料的可見光透射比和改變光線的傳播路徑等性能。在現(xiàn)代建筑中,玻璃由于良好的光學(xué)性能、較大的機(jī)械強(qiáng)度、易于加工和抗老化等優(yōu)點(diǎn),成為在天窗中應(yīng)用最多的一種透光材料。玻璃的種類主要有浮法玻璃、鋼化玻璃、半鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、熱反射鍍膜玻璃、低輻射鍍膜玻璃等。常被用于天窗中的透光材料還有玻璃鋼制品、有機(jī)玻璃(塑料)采光罩、聚碳酸酯采光板等。有一類透光材料可以通過折射來改變?nèi)肷涔饩€的方向,使光線透射到房間深處或指定的地方。屬于這類材料的有棱鏡玻璃和塑料制品、定向透光玻璃磚等。總之,以上材料各具特點(diǎn),滿足了不同的建筑設(shè)計(jì)要求。 212 發(fā)揮天窗的建筑藝術(shù)作用 天窗的發(fā)展也帶動(dòng)了建筑內(nèi)部空間的發(fā)展。由于有了從天窗引入的光線,龐大建筑的內(nèi)部空間能夠被人們充分地感知,經(jīng)過不斷的雕琢和推敲,形成適應(yīng)不同地域、不同功能、具有不同藝術(shù)特點(diǎn)的室內(nèi)空間。明亮的光線與鮮艷的色彩以及特殊設(shè)計(jì)的建筑構(gòu)件結(jié)合,往往能形成裝飾風(fēng)格強(qiáng)烈的圖案或造型。利用天窗滿足建筑采光和通風(fēng)要求的手段必須與利用天窗形成特定的建筑空間藝術(shù)效果這一目標(biāo)統(tǒng)一起來,天窗的剖面設(shè)計(jì)不再僅僅是簡單引入光線的過程,而是借助于天窗展現(xiàn)天然光線的特質(zhì)、形成豐富的空間明暗層次以及創(chuàng)造獨(dú)特視覺形象的過程。天窗開口本身與周圍構(gòu)件之間的亮度差別,往往使之成為視覺焦點(diǎn)。空間主要界面的平均亮度,還會(huì)形成人們對(duì)房間明亮程度的總印象,影響人們?cè)谑覂?nèi)空間中的心理感受。因此,把握空間各個(gè)界面的亮度分布不但是滿足使用功能的需要,也是形成獨(dú)特空間感受的有效途徑。在天光的集中照射下,天窗優(yōu)美的形態(tài)和細(xì)部可以得到充分的展示。天窗的各個(gè)組成構(gòu)件不再僅僅被用來調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的光線,它們的形式、材料、色彩等對(duì)整個(gè)空間氛圍的塑造都將發(fā)揮重要的作用。以天窗作為基本出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)頂棚,產(chǎn)生富有特色的空間頂界面,更有利于個(gè)性空間的形成。透光材料自身的觀感與整個(gè)建筑的藝術(shù)效果是息息相關(guān)的。透明的、半透明的,無色的、彩色的,表面平滑的、有凹凸變化的各種各樣的 透光材料具有不同的外觀,巧加組合利用往往可以 產(chǎn)生特殊的裝飾效果。為了獲得特殊的藝術(shù)效果,應(yīng)充分利用透光材料本身的美感以及改變光線的傳播路徑等性能。另外,遮陽裝置在滿足一般使用功能要求的基礎(chǔ)上,其作為非承重構(gòu)件,具有很大的造型自由,將這一特性充分地發(fā)掘出來,可以讓它由從屬的地位一躍成為空間主體。利用非承重構(gòu)件輕盈、優(yōu)美、自由的形態(tài),構(gòu)成美妙奇異的空間。天窗洞口形狀不但影響到采光數(shù)量和強(qiáng)度,而且不同的形狀會(huì)產(chǎn)生不同的室內(nèi)光分布和光影,為形成特定的室內(nèi)光環(huán)境和建筑空間氛圍提供一個(gè)可供充分發(fā)揮的創(chuàng)作空間。同時(shí),天窗洞口往往由于自身亮度高于周圍屋面亮度而自然地成為視覺焦點(diǎn)。具有裝飾性和象征性。天窗的洞口形狀可以是最基本的平面幾何圖形,如方形、圓形、橢圓形、三角形等,也可以是由基本的幾何圖形組合而成的,還可以是不規(guī)則的甚至是三維的圖形。最后的選擇通常由希望獲得的空間效果決定。準(zhǔn)確把握各種天窗的形式特征并充分表現(xiàn),可以產(chǎn)生滿足不同設(shè)計(jì)需要且富有藝術(shù)表現(xiàn)力的建筑造型:豎直天窗會(huì)引起屋面板之間的高差和坡度變化,將這個(gè)特點(diǎn)充分表現(xiàn)出來,可以產(chǎn)生高低起伏的蝶形屋頂,構(gòu)成活潑的建筑造型。分散布置的點(diǎn)式天窗可以分割巨大的建筑體量,通過強(qiáng)調(diào)點(diǎn)式天窗各自的獨(dú)立性,并將其在建筑形體上表現(xiàn)出來,可以將建筑體量化大為小,形成片斷式的建筑意象。弧形天窗的輪廓富有彈性和變化,將其在建筑造型上表現(xiàn)出來,可以打破呆板的平屋頂?shù)妮喞€,與周圍的環(huán)境相融合。帶形天窗與落地的長條形側(cè)窗連為一體,形成一個(gè)新的體塊,將其穿插在不同的實(shí)體之間,構(gòu)成實(shí)體之間的縫隙,可以把建筑的幾何形勾勒得輪廓分明。在屋頂和墻體的交接處設(shè)置帶形天窗。由墻體頂部渲泄下來的光在墻面漸漸擴(kuò)散開來,隨著墻體的凹凸曲折,產(chǎn)生或明或暗的光影,凸現(xiàn)出獨(dú)特的墻體造型和空間輪廓。材料的色澤、質(zhì)地在自然光線的照耀下得到真實(shí)的展示,光線展現(xiàn)材料在不同時(shí)間、不同季節(jié)的特色,這是人工照明所無法比擬的,除了直接在建筑頂界面上加設(shè)采光帶、采光罩、采光板等較簡單設(shè)置天窗的方法外,天窗與屋頂結(jié)構(gòu)構(gòu)件相互配合,往往能產(chǎn)生令人耳目一新的建筑形式和富有感染力的室內(nèi)空間。然而,在實(shí)際考慮天窗洞口形狀的過程中,通常要綜合考慮結(jié)構(gòu)、空調(diào)等相關(guān)構(gòu)件或設(shè)施所形成的制約條件,在制約中尋找發(fā)揮的空間。采光、造型和空間等設(shè)計(jì)一體化應(yīng)是設(shè)計(jì)者追求的目標(biāo)。總之,我們不能僅僅知道幾種簡單的天窗類型,而應(yīng)理解掌握天窗各個(gè)組成構(gòu)件在引入光線、分布光線上的
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作用以及發(fā)揮作用的機(jī)理,在此基礎(chǔ)上才能將它們自由組合、變形,創(chuàng)造出既符合功能要求,又有利于整體空間氛圍的新式天窗。 213 充分利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的形式特點(diǎn) 利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的形式特點(diǎn)在頂界面上設(shè)置采光口的方法包括利用桁架等結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層厚度、利用線形結(jié)構(gòu)桿件之間的間隙和利用頂界面結(jié)構(gòu)單元之間的縫隙設(shè)置采光口等。具體來說,利用桁架上弦與下弦之間的高差設(shè)置天窗,可以避免設(shè)置專門的天窗架,同時(shí)在室內(nèi)形成豐富的層高變化,但由此產(chǎn)生的屋架桿件部分外露或每隔一屋架間距屋面斷開,會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)剛度較差,屋面防水復(fù)雜,需要設(shè)計(jì)者在深入設(shè)計(jì)的時(shí)候進(jìn)行特殊處理。在頂界面結(jié)構(gòu)層的端部設(shè)置采光口的方法往往還與立面處理上暴露結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法并用,打破了結(jié)構(gòu)層藏在其中的傳統(tǒng)做法,有助于采光,同時(shí)使得建筑造型不落俗套。利用桁架線形桿件之間空隙和幾何形式,設(shè)置特殊形式的天窗,還可以形成富有特色的室內(nèi)空間。比如,在某酒店建筑中,下承式桁架和隆起的三角形天窗借助張拉的帆布成形,構(gòu)成了一條貫穿大廳的沐浴在陽光中的/綠色峽谷0,加之由桁架和帆布構(gòu)成的下凹的斜曲面,營造出一個(gè)輕松宜人的就餐環(huán)境。利用交叉梁之間的空隙,有選擇地設(shè)置天窗,還可以在空間頂界面 形成具有某種意味的圖案,產(chǎn)生重點(diǎn)照明。 122 在屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件具有明顯特點(diǎn)的建筑中,為了突顯結(jié)構(gòu),使之成為表現(xiàn)的重點(diǎn),可以將天窗嵌在結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的空隙里,拉大天窗的安裝框架和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺度差別,將結(jié)構(gòu)構(gòu)件特殊的形態(tài)和輪廓勾勒得更加鮮明。大跨度的屋頂結(jié)構(gòu)與位于屋頂中心和四周的天窗結(jié)合,突出屋頂結(jié)構(gòu)的中心和邊界,有利于產(chǎn)生中心感極強(qiáng)的宏大空間,同時(shí)可以避免產(chǎn)生壓迫感。不同的結(jié)構(gòu)支承方式具有不同的藝術(shù)表現(xiàn)力。由于采光天棚往往是建筑空間中的視覺焦點(diǎn),所以,采光天棚的結(jié)構(gòu)形式對(duì)建筑整體的空間效果往往具有極大的影響,應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇,包括對(duì)支承結(jié)構(gòu)細(xì)部進(jìn)行反復(fù)推敲,保證建筑的整體和細(xì)部協(xié)調(diào)統(tǒng)一。當(dāng)天窗自身的形態(tài)是表現(xiàn)的主體時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能地滿足天窗設(shè)計(jì)的要求,同時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形式應(yīng)起到加強(qiáng)整體表現(xiàn)力的作用。比如,巴黎盧浮宮金字塔的結(jié)構(gòu)體系為了顯得輕盈,盡量不阻擋視線,特別設(shè)計(jì)了三向度立體化的張力結(jié)構(gòu)系統(tǒng),以不銹鋼的細(xì)索織出綿密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),數(shù)條細(xì)索交在一個(gè)結(jié)點(diǎn),結(jié)點(diǎn)再接上一根支桿,支撐起玻璃面的柜架,形成環(huán)環(huán)相扣的結(jié)構(gòu)關(guān)系。采光天棚中常見的結(jié)構(gòu)類型有拱結(jié)構(gòu)、平面桁架、傳導(dǎo)平面桁架、曲桁架、空間桁架、梁結(jié)構(gòu)、交叉梁結(jié)構(gòu)、墻板結(jié)構(gòu)等,各種結(jié)構(gòu)又可進(jìn)一步細(xì)分、組合、變形、從而產(chǎn)生 豐富多彩的結(jié)構(gòu)支承方式。不同的支承結(jié)構(gòu)會(huì)賦予人們不同的空間感受,例如混凝土井字梁通常給予人們的是水平向的空間體驗(yàn),而網(wǎng)架等輕巧纖細(xì)的結(jié)構(gòu)往往會(huì)讓人覺得空間豁然開朗,突出空間朝向天空的垂直性。支承結(jié)構(gòu)的表面處理也是需要建筑師仔細(xì)考慮的一個(gè)問題。不同的色彩、質(zhì)感、肌理,具有不同的感情色彩和裝飾效果,需要設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行選擇。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展,人門對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的把握和改造能力將越來越強(qiáng)。可以相信,只要我們不斷加深對(duì)結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識(shí),充分發(fā)揮想象力,就有可能創(chuàng)造出新穎的、富有表現(xiàn)力的、同時(shí)又滿足使用要求的天窗形式。214 優(yōu)化建筑節(jié)能設(shè)計(jì) 通過天然采光來減少人工照明能耗的建筑常遇到的問題是在晴朗的天氣里,建筑內(nèi)部過熱,空調(diào)負(fù)擔(dān)加重。所以,在天窗設(shè)計(jì)的過程中,要保持天窗采光和集熱作用的平衡。傾斜角度較陡的天窗可在冬季引入較多的光線,并可減少夏季過多的光線。在某些建筑中,例如博物館、美術(shù)館,進(jìn)入室內(nèi)的光線會(huì)損害展品,所以必須考慮利用透光材料特殊的吸收和反射性能去消除天然光線中的有害成分。可以通過控制天窗開口尺寸以及在調(diào)整階段設(shè)置遮陽層措施調(diào)節(jié)室內(nèi)小氣候和光環(huán)境,達(dá)到節(jié)能和創(chuàng)造一個(gè)適宜的室內(nèi)光環(huán)境的目的。但是,出于建筑外觀或營造室內(nèi)藝術(shù)氛圍的需要,窗口的面積通常不能過小,需要設(shè)計(jì)者盡可能多地掌握調(diào)光的方法。此外,不同尺度的遮陽構(gòu)件還可以組合形成生動(dòng)豐富的光影效果。幕布遮陽可以隔絕太陽能和防止眩光,簡單易行,同時(shí)方便根據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行調(diào)整,也可以在校大的天窗上安裝反射玻璃,在玻璃上涂上波浪紋或者裝上光電池來遮擋過于強(qiáng)烈的太陽光。常用的節(jié)能型玻璃有中空玻璃、熱反射鍍膜玻璃、低輻射(Low-E)鍍膜玻璃、吸熱玻璃和光致變色玻璃等。假如窗戶的隔熱層不但在關(guān)閉的位置上起作用,而且在打開的位置上也有用途的話,其利用率將大大提高。如隔熱板在打開時(shí),可以充當(dāng)反光板,將光線反射入室內(nèi)。角度可以調(diào)節(jié)的百葉也可以在白天充當(dāng)遮陽裝置,在夜晚完全閉合后成為隔熱層。無論是設(shè)置遮陽裝置還是設(shè)置隔熱層,具體的方法都有很多種。在方案設(shè)計(jì)最初階段要作出選擇,如該裝置是大塊的硬質(zhì)板還是靈活可變的由薄膜或小的硬質(zhì)的百葉構(gòu)成的遮蓋物,該裝置是位于窗戶的外面、里面還是內(nèi)外玻璃之間等。在某些情況下,建筑中的遮陽和隔熱功能可以由同一個(gè)裝置來承擔(dān)。 利用天窗不但能引入天然光線,減少人工照明
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消耗的能源,而且有助于實(shí)現(xiàn)建筑的自然能風(fēng),減少建筑中機(jī)械通風(fēng)、制冷所消耗的能源。在確定一座建筑物朝向的過程中,當(dāng)主要的日照方向與主導(dǎo)風(fēng)向不同時(shí),類似的捕風(fēng)器也可以起調(diào)節(jié)的作用,即房間朝向根據(jù)主要的日照方向確定,借助捕風(fēng)器解決房間的通風(fēng)問題。用天窗協(xié)助自然通風(fēng)往往是利用煙囪效應(yīng)。當(dāng)外界有風(fēng)和室外的溫度低于室內(nèi)的溫度時(shí),水平的穿堂風(fēng)可以起到好的降溫作用。然而,在無風(fēng)時(shí)或有障礙物阻擋的情況下,利用煙囪效應(yīng)通風(fēng),可以起到降低室溫的作用。在利用煙囪效應(yīng)通風(fēng)的建筑內(nèi),熱空氣逐漸上升,從屋頂?shù)拈_口排出,取而代之的冷空氣從房間較低的開口進(jìn)入。熱空氣移動(dòng)的速度與上下開口的距離、尺寸和室內(nèi)外的溫差有關(guān)。兩個(gè)開口之間的高差較大,通風(fēng)效果越好,位于建筑屋頂?shù)奶齑巴h(yuǎn)離了冷空氣的入口,所以可以作為熱空氣的出口,協(xié)助室內(nèi)通風(fēng)。外界的風(fēng)吹過屋頂,會(huì)在某些區(qū)域(下風(fēng)向處、凹入處)形成負(fù)壓區(qū),將天窗置于這類區(qū)域中,可以進(jìn)一步增強(qiáng)天窗的通風(fēng)的效果。比如,在英國BRE辦公大樓中,設(shè)計(jì)者精心設(shè)計(jì)了一系列遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出屋頂、類似于煙囪的通風(fēng)道來協(xié)助建筑的自然通風(fēng),而熱空氣移動(dòng)的速度與上下開口之間的距離有關(guān)。在建筑的頂層,由于冷空氣的入口和熱空氣的出口之間的距離較小,通風(fēng)效果較差。為此,設(shè)計(jì)者專門設(shè)計(jì)了位于下風(fēng)向的豎直天窗協(xié)助通風(fēng),利用外界風(fēng)吹過屋頂形成的吸力增強(qiáng)天窗的通風(fēng)效果。 3 實(shí)例 對(duì)于不同類型的建筑來說,由于功能不同,人們對(duì)采光設(shè)計(jì)的要求存在著很大的差異,設(shè)計(jì)者應(yīng)該深入研究不同類型建筑的用光特點(diǎn),靈活設(shè)計(jì)。下面舉幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行分析: (1)美國建筑師路易#康在美國德州設(shè)計(jì)的金貝爾美術(shù)館,就是既要隔絕烈日的輻射,又要將柔和的光線引入室內(nèi),使參觀者在欣賞美術(shù)作品時(shí)不受眩光的干擾。于是他采用了弧形面有無數(shù)小洞的鋁板作為光線反射漫射板,使來自拱頂天窗的光線柔和地灑進(jìn)室內(nèi),為建筑的展覽功能提供了適宜的天然采光,同時(shí)營造出一種特殊的視覺效果。 (2)在貝聿銘設(shè)計(jì)的伊弗森美術(shù)館中,混凝土墻面經(jīng)過了精心的設(shè)計(jì),混凝土中摻入了當(dāng)?shù)鼗◢弾r的碎石骨料,同時(shí)墻體表面經(jīng)過錘鑿形成斜向的凹凸紋理。從建筑外觀上劃分幾何形體的天窗位于墻體和屋頂交接處,一方面在室內(nèi)體現(xiàn)了建筑整體的構(gòu)成邏輯,另一方面,由天窗入射的光線也凸現(xiàn)了墻體的靚麗,在呈現(xiàn)墻面粗獷質(zhì)地的同時(shí),讓地方色彩 得以流露。 (3)在Zamora的遠(yuǎn)古藝術(shù)博物館中,設(shè)計(jì)者對(duì)簡單的鋸齒形天窗進(jìn)行了改造,延長的傾斜天窗壁不但能更有效的防止直射陽光先照到展示墻上,而且整齊排列的天窗壁在光線中呈現(xiàn)出的明暗相間的變化豐富了整個(gè)建筑空間。 (4)在北京大學(xué)理科樓群中,設(shè)計(jì)者在走廊一側(cè)間隔布置了學(xué)生的休息空間,同時(shí)有意識(shí)地在休息空間上方設(shè)置了天窗。從建成后的實(shí)際效果來看,從天窗進(jìn)入的陽光照亮了這些小小的角落,讓其變成了走廊里的趣味中心,富有吸引力。與此相似的,理科樓群中位于走廊端頭或者交通轉(zhuǎn)換處的天窗也起到了很好的指引作用,為原本單一的交通帶來了光影變化,豐富了使用者的心理感受。 (5)建筑大師勒#柯布西耶設(shè)計(jì)的廊香教堂,對(duì)自然光線的控制被公認(rèn)為達(dá)到了一個(gè)奇妙的境界。彩色玻璃和厚厚的墻上開的許多不規(guī)則的洞口,透入的光線神秘而神圣,散射進(jìn)來的光線產(chǎn)生令人光眩的效果,盡管通常眩光是應(yīng)該盡量避免的,但是在這里,光具有另外一層的意思,是圣光。 (6)在博塔設(shè)計(jì)的圣彼得小教堂中,方和圓兩個(gè)主題相互穿插嵌套,來自天窗的天然光線發(fā)揮了銜接調(diào)和的作用。整個(gè)教堂的外墻是封閉的,光線只能通過沿立方體頂部外圈布置的天窗射入,設(shè)計(jì)者利用水平延伸的井格子梁營造出安祥的空間氛圍,又利用周邊的光線解決了方形屋頂和弧形墻面的交接問題,避免了生硬的碰撞,使嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膸缀螛?gòu)成原則與室內(nèi)空間的塑造緊密聯(lián)系在一起。同時(shí),天然光線沿著墻體傾瀉而下,將美麗的紅磚和墻體細(xì)膩的質(zhì)感展現(xiàn)在人們面前。 4 結(jié)語 天窗在建筑藝術(shù)上一直擁有獨(dú)特而重要的地位,它改變了通常的空間圍合狀態(tài),使頂部圍合產(chǎn)生了通透的效果,成為視覺焦點(diǎn)。同時(shí),天窗設(shè)計(jì)又是一個(gè)技術(shù)上比較復(fù)雜的課題,不但涉及到各種光學(xué)知識(shí)和節(jié)能技術(shù),而且與建筑的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和材料技術(shù)也是密切相關(guān)的。隨著建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展,天窗形式不斷變化,天窗在建筑藝術(shù)上的作用也不斷地被人們認(rèn)識(shí)和利用,成為實(shí)現(xiàn)不同藝術(shù)目標(biāo)的有效工具。
