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建筑光环境优化一、案例分析—托马斯·赫尔佐格汉诺威26号展厅托马斯·赫尔佐格是德国著名的建筑师和建筑学教授。他以其关注技术、注重生态的建筑设计享誉世界。他的生态建筑思想是人类和所有的人工制造物达到一个自然和人造自然的亲切和睦的境地。托马斯说：“生态建筑，并不是简单的绿化和阳光，其真正的目标是为了节省资源、能源和保护环境。他始终坚持“从生态到建筑，从技术到自然”的原则，他已经把生态升华成一种思想和精神，并以此贯穿他一生的建筑设计过程。托马斯·赫尔佐格更关注的是建筑与周围环境协调基础上自身的节能程度、技术的精确性和高效性。通过精心设计的建筑细部提高资源和能源的利用效率，减少不可再生资源的耗费，来达到对生态环境的关注。托马斯·赫尔佐格的大量作品所遵循的生态建筑设计原理和策略：1、缓冲空间的营造2、采光与遮阳的协调3、自然通风的组织4、应变界面的构造最大限度地利用自然光不仅能够节约大量能源，还是使用者生理和心理舒适的基本要求。伴随着现代大体量建筑的出现，建筑空间往往忽视了对自然光的利用。但是，由于自然光的使用也容易伴随着过多的热量引入。因此，协调解决采光和遮阳是赫尔佐格作品的重要课题，其主要表现为两种策略：北向光线的利用，采光与遮阳的转换。而汉诺威26号展厅就是一个很好的案例。26号展厅是为德国贸易展览会组织DMAG所设计的，为“2000年世博会的第一件展品”。它的设计体现本次世博会的主题：“人一自然一技术”。巨大的展厅长200m，宽116m。布置成三跨。整个建筑外观是一种独具艺术性的技术在建筑结构和对环境中可持续发展的能量形式优化开发的完美体现，同时也体现了世博会的主题：“人--自然--技术”。托马斯·赫尔佐格通过开发一种人工和自然相结合的通风概念，使其在建筑物中空调方面是投资费用节省了50％。展厅的光环境既要使陈列的文物清晰的呈现给观众和得到必要的保护，又能给观众提供舒适的视看环境。所以在展览厅设计中要有适宜的照度，照度分布也要合理，更要避免眩光。在26号展厅中，赫尔佐格充分利用自然光，又兼顾了遮阳。①展览馆中的自然采光关注自然采光，不仅是让身居其中的人们更多的与自然亲近，更是从能源、健康等角度，实现可持续性建筑的一种重要方式。但作为自然光，从建筑采光的角度来说，虽然有其巨大的不可比拟的优点，但是，未经过滤、遮挡、折射等处理的自然光，无论是从视觉光源的方面来讲，还是从热源方面来讲，也有着一定的缺点。26号展厅中大面积的玻璃幕墙及格栅允许自然光线进入，但同时又可避免日光的直射。明亮但不耀眼的光线是创造整个大厅空间品质的关键所在。建筑的屋脊处和侧立面的上部有太面积的采光窗为室内提供自然照明。②北向光线的利用北向光线属于漫射光，且带有的太阳热量较少，因此在赫尔佐格的作品中被大量使用。其常用手法是通过反射作用，把北向光线均匀引入室内。在汉诺威26号展厅中，为了给高大展览空间提供质量的均匀照明，光线通过大面积北向天窗上的百叶，折射到展馆室内屋顶上巨大“反射板”而引入更远的公共区域，从而使光线均匀分布。同样的赫尔佐格在林茨的设计中心项目中，通过在屋顶上的一种塑料格栅，将北面光线反射、折射进入室内，而将南侧直射光线过滤，这样就使展示区获得高标准的采光，且不牺牲室内热舒适度，也不增加额外能耗。③建筑遮阳在汉诺威26号展厅中大量使用了天然木材．在展厅屋顶的使用面积共计20000平方米。这不仅太大降低了建筑造价．其材料本身也体现了生态节能的特点。木材作为格栅，既遮挡了阳光避免了室内过热又不影响屋顶和侧面的自然采光。而这种可调式的遮阳装置除可以遮挡阳光还可以防止眩光、调节风量以及遮挡视线的作用。④人工照明展览馆中照明既要能向观众提供良好的视觉环境，又要保护展品，尽量减少光辐射对展品的损伤，展览馆中照明系统可根据展示中特点和展品的布置情况来选择。如图，可看到汉诺威26号展厅的人工照明的分布，赫尔佐格采用了一般照明方式，使展室内形成均匀亮度的光环境。二、建筑系馆设计光环境优化教室光环境应保证学生视觉作业看得清楚、快捷、舒适，且在较长时间里阅读不易产生疲劳。整个教室应保持足够的照度，照度分布均匀，使教室个个座位的座位的学生有相近的光照条件。此外，室内应有合适的亮度分布，消除炫光。1．采光口及窗面积优化在该设计中的教室采用单侧窗采光，即使在晴天，南向教室进深不大且无墙垛的情况下也难到达采光标准，因此要合理的设计采光口形式及窗口面积。侧向采光口位置的优化：提高窗上檐的高度，缩小窗上檐与顶棚的距离，增加光线照到教室的深度。合宜的窗台高度，课桌高度一般为520-760mm，课桌与侧墙距离要求不小于120mm。为减少课桌面的光影，确保靠窗课桌面的采光，窗台的适宜高度为800-1000mm。合适的窗间墙宽度，较窄的窗间墙既可以增加教室进光量，又可使教室内照度分布趋于均匀。2．避免眩光教室内最容易产生的眩光源是窗口。当窗口处于视野范围内较暗的窗间墙衬上明亮天空，就会感觉很刺眼，致使视力迅速下降；如果看到的天空靠近天顶或太阳位置附近则更刺眼，因此需要采取遮挡措施以避免直视天空。3、建筑遮阳该建筑的次入口位于西向，故应考虑西晒及遮阳。利用百叶窗这种可调节式遮阳，可以有效的柔和光线减少西晒。防止西晒中庭增加采光百叶遮阳减小开窗，避免西晒