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摘要：在当前关注生态环境的时代里，人们对公共环境质量的要求愈来愈高，城市对于其滨水景观的塑造也愈加重视。本文通过总结和归纳当前世界上自然采光的最新发展趋势和技术方法，以期对我国滨水建筑自然采光的研究和发展提供参考。
关键词：城市滨水带；自然采光；趋势
引言
城市滨水带是指城市陆地部分与城市中的自然水体接壤的区域。它涉及的有陆地、水体和水陆交接的地带，这些区域的利用得当与否、生态质量的好坏将与城区生态环境息息相关。城市滨水带具有自然、开放、引导性强的空间特点，有丰富多彩的公共活动空间，有浓厚的人文气氛。因此在开发建设上应从更深、更广的层面去把握滨水建筑设计，特别是从节能、生态、环保的理念出发，充分考虑滨水景观的自然属性和生态属性，最大限度地发挥滨水建筑的利用效率。
河流景观往往是一个现代城市的亮点与核心区，滨水建筑对于美化城市发挥着重要的景观作用，因此建筑朝向大都面水，呈带状分布。建筑设计也更多考虑沿河（江）立面的景观效果，缺乏对建筑节能、自然采光的深入考虑。针对滨水建筑的光照条件和环境特点，如果采用先进的自然采光技术白天蓄积能源，夜晚亮化城市景观，将开启低碳、节能、环保的城市水文化建设的新领域。
据相关资料显示，在建筑能耗中，用于电器照明的能耗占总能耗的40%～50%，而且，由于照明设备的废热引起冷负荷的增加占总能耗的3%～5%。这说明照明能耗是人类所有能源消耗中较多的一项，因此，有效利用自然采光对于降低电器照明带来的能耗、节能减排意义重大。
1、滨水建筑自然采光的发展趋势
目前国内外关于自然采光方面的研究主要包括光气候（天然光资源）研究、新型采光方法和材料技术的研究、以及利用阳光的采光设计和采光窗的多样化设计3个方面。其中美国、日本、澳大利亚、英国以及我国香港特区在光气候方面的研究进展突出。如美国能源部橡树岭国家实验室在美国能源部和联邦资金（美国政府专用资金）的支持下，于1995年发明了组合太阳光照明系统。美国斯蒂温·温将联合公司的光纤日光照明技术则被评为1998年美国100项重大科研成果中的第54项。在采光方法上，美国加州大学的贝克利试验室贡献突出，提出用棱镜组多次反射法解决一座十层大楼的采光问题。澳大利亚用这种方法将光传到室内10米进深的地方进行照明，均取得了较好的采光效果。由德国、瑞典和意大利的若干建筑师和研究人员共同研究出太阳光和硫灯组合照明系统，即人造日光，它是由定日镜、耦合系统、硫灯、电子控制部件、光管等部分组成，在太阳光不足时，光源自动切换为1000W硫灯。该照明系统在国外被称为“光窗”或“日光管”，目前被许多老人院和学校使用。另外，采光材料也不断更新，如由以色列polygal公司生产的双层聚碳酸脂采光板（窗）具有全反射采光板（窗）性能，采用该材料作采光窗，夏天太阳高度角大，直射阳光辐射被完全反射掉；冬天太阳高度角小，阳光照人室内，使房间冬暖夏凉。
自然采光作为改善人居环境、节能减排的一项重要技术，发展迅速，应用极其广泛。通过合理设计自然采光最多可以节省照明能耗的50%一80%，在河流滨水区，自然光与滨水自然景观协调，对于人们心理和生理健康、提高工作效率也都大有裨益，因此关于滨水建筑自然采光方法具有较高的研究价值。
2、滨水建筑自然采光方法的发展特点
2.1多样化特点
当今的自然采光已经完全突破了以往概念上的只靠窗户作为采光媒介的局限，采光方法灵活多样，而且针对建筑不同部位也相应出现了各种不同解决自然采光的方案，大大改善和提高了室内的光照效果，避免了仅靠窗户而不能满足的采光问题。
2.2综合性特点
要实现一个理想的自然采光方案，必须应用大量的新材料、新技术，同时需要涉及诸如建筑学、材料学、热学、光学、机械学、自动控制等多种学科和领域，并结合多方面的技术配合才能完成。对于地下空间采光设计，目前常用天然导光系统将光线引入。天然导光系统一般由集光装置、导光装置和光线分配装置3部分组成。在集光装置中，采用先进智能的光线跟踪装置，使集光面（如定日镜）始终朝向太阳光，这往往是精密的自动化机械设计和智能化的电子计算机控制共同完成的；此外，还要有设计精准的光学透镜能将光线聚焦在一点后传人导光管。在导光装置中，还必须尽量减少光线在导光管中的能量损耗，达到将光线即高效便捷又准确地输送到出光口。当光线到达出光口时，还需要有设计适当的配光装置将光线合理地送入室内不同的界面。在整个过程中，天然导光系统应用了导光材料、光学透镜、光感技术和智能控制系统等不同领域先进技术和方法，最终达成另人满意的光照效果。因此，一个优秀的自然采光方案是多个学科、多领域相互配合、彼此促进的结果，体现了科学技术之间相互渗透。
2.3兼容性特点
在高效环保的设计理念下，想要实现一个优秀的自然采光方案，往往要求设计师将建筑节能看作一个整体进行全面考虑，而不是象过去一样孤立地处理通风、采光、隔热等建筑技术问题。于是就出现了以采光为主要功能的构件（如玻璃窗，百叶等）同时也兼具遮阳、隔热的功能，以及解决通风、眩光等问题，通过灵活精密的细节处理，甚至也能兼顾太阳能的利用来解决建筑物的热舒适问题。
2.4智能化特点
随着相关技术的不断发展，如控制技术、追踪技术、光感技术等，使得以往单纯依赖窗户采光，无论外界条件怎样变化，也要“以不变应万变”的格局得以大大改观。这些自然采光系统可以随着室外气候、太阳位置的改变而进行自动调整，同时和其他相关系统连动，在外界环境变化的情况下，也能保持室内有比较稳定和充足的光线。这样，自然采光系统适时而变，可以高效地利用自然资源，体现出了“智能化”特点。
3、滨水建筑设计中自然采光方法应用中存在的问题
首先，先进采光技术的高成本大大限制了它的广泛应用。例如天顶全息导光玻璃系统技术，虽然采用了先进的材料和技术，具有良好的采光性能和优势，但是造价过高，往往业主难以接受。 其次，一些优秀的自然采光技术方案对建筑、结构和环境状况有特殊要求，适用性相对较窄，也限制了它的广泛应用。有的设计方案需要占用足够高度的屋顶空间，这就对建筑层高有一定要求。对于装有中央空调的建筑，由于通风管道加之其他设备需要占用相当高度的空间，必将引起层高的加大，造价的上升。再如以散射天顶光线为主的自然采光系统，如天顶全息导光玻璃，若安在侧立面上，就要求建筑立面不能有过多的出挑构件，以免遮挡了天顶全息导光玻璃的受光面积。这就对立面造型丰富、或体量造型多变的滨水类建筑来说，不宜使用。
最后，还需要不断加强建筑师对于自然采光技术的了解和培养全社会的节能环保意识。目前我国不少专业建筑设计人员对生态节能、绿色环保的建筑设计方法了解不多，在做设计时更是很少考虑。由于相关知识的缺乏，大大限制了一批优秀的节能环保建筑设计方案的出现。因此，有必要提高建筑师对国内外先进建筑节能技术和方法的了解与掌握，与时俱进，通过多种渠道使专业设计人员了解和掌握成熟的节能产品和设计方法。
结语
与国外相比，我国建筑自然采光方面的研究起步晚，认识不足，进展也相对缓慢，对于滨水建筑自然采光方面的研究更为缺乏。拥有自主知识产权的自然采光技术不多，这也限制了对先进采光技术的应用，直接影响建筑室内光环境质量。
针对我国目前滨水建筑自然采光及其他相关生态节能技术的发展和应用情况，建议采取多渠道、多层次、分步骤的研发策略。一方面要考虑到我国人口众多，建设量大，面临能源紧张的现状。在现阶段，对于造价相对低、技术简单而有效的自然采光方法的需求十分迫切，应积极开发这类适用性广、可行性强的技术方案。另一方面，从长远角度看，从可持续发展的原则出发，也要有计划地研制技术含量高、相对复杂而高效的智能化技术产品，尽快缩短和先进国家的差距。
滨水建筑中的自然光运用不仅仅是为了生态节能，它并不独立于建筑设计中的其他设计因素，自然光运用还与滨水环境、建筑形态、场所体验、自然通风、遮阳隔热等方面密切相关，未来应综合考虑。因此，在方案构思阶段就综合系统地考虑涉及与自然光运用相关的各项问题，之后在不同的设计阶段采取相应适宜的自然采光策略，进行建造及构造的组织和调整，最终形成一个有效的、合理的自然光运用设计，为特定的空间提供特定的光照。
参考文献：
[1] 屈寒飞，杨贇. 城市滨水带建筑设计的自然采光方法与发展趋势[J]. 水利水电技术，2013，44（7）：25-27.
[2] 李向北，段维维. 城市滨水带复合型立体景观初探[J]. 中国科技信息，2008，4：104.
关键词：城市滨水带；自然采光；趋势
引言
城市滨水带是指城市陆地部分与城市中的自然水体接壤的区域。它涉及的有陆地、水体和水陆交接的地带，这些区域的利用得当与否、生态质量的好坏将与城区生态环境息息相关。城市滨水带具有自然、开放、引导性强的空间特点，有丰富多彩的公共活动空间，有浓厚的人文气氛。因此在开发建设上应从更深、更广的层面去把握滨水建筑设计，特别是从节能、生态、环保的理念出发，充分考虑滨水景观的自然属性和生态属性，最大限度地发挥滨水建筑的利用效率。
河流景观往往是一个现代城市的亮点与核心区，滨水建筑对于美化城市发挥着重要的景观作用，因此建筑朝向大都面水，呈带状分布。建筑设计也更多考虑沿河（江）立面的景观效果，缺乏对建筑节能、自然采光的深入考虑。针对滨水建筑的光照条件和环境特点，如果采用先进的自然采光技术白天蓄积能源，夜晚亮化城市景观，将开启低碳、节能、环保的城市水文化建设的新领域。
据相关资料显示，在建筑能耗中，用于电器照明的能耗占总能耗的40%～50%，而且，由于照明设备的废热引起冷负荷的增加占总能耗的3%～5%。这说明照明能耗是人类所有能源消耗中较多的一项，因此，有效利用自然采光对于降低电器照明带来的能耗、节能减排意义重大。
1、滨水建筑自然采光的发展趋势
目前国内外关于自然采光方面的研究主要包括光气候（天然光资源）研究、新型采光方法和材料技术的研究、以及利用阳光的采光设计和采光窗的多样化设计3个方面。其中美国、日本、澳大利亚、英国以及我国香港特区在光气候方面的研究进展突出。如美国能源部橡树岭国家实验室在美国能源部和联邦资金（美国政府专用资金）的支持下，于1995年发明了组合太阳光照明系统。美国斯蒂温·温将联合公司的光纤日光照明技术则被评为1998年美国100项重大科研成果中的第54项。在采光方法上，美国加州大学的贝克利试验室贡献突出，提出用棱镜组多次反射法解决一座十层大楼的采光问题。澳大利亚用这种方法将光传到室内10米进深的地方进行照明，均取得了较好的采光效果。由德国、瑞典和意大利的若干建筑师和研究人员共同研究出太阳光和硫灯组合照明系统，即人造日光，它是由定日镜、耦合系统、硫灯、电子控制部件、光管等部分组成，在太阳光不足时，光源自动切换为1000W硫灯。该照明系统在国外被称为“光窗”或“日光管”，目前被许多老人院和学校使用。另外，采光材料也不断更新，如由以色列polygal公司生产的双层聚碳酸脂采光板（窗）具有全反射采光板（窗）性能，采用该材料作采光窗，夏天太阳高度角大，直射阳光辐射被完全反射掉；冬天太阳高度角小，阳光照人室内，使房间冬暖夏凉。
自然采光作为改善人居环境、节能减排的一项重要技术，发展迅速，应用极其广泛。通过合理设计自然采光最多可以节省照明能耗的50%一80%，在河流滨水区，自然光与滨水自然景观协调，对于人们心理和生理健康、提高工作效率也都大有裨益，因此关于滨水建筑自然采光方法具有较高的研究价值。
2、滨水建筑自然采光方法的发展特点
2.1多样化特点
当今的自然采光已经完全突破了以往概念上的只靠窗户作为采光媒介的局限，采光方法灵活多样，而且针对建筑不同部位也相应出现了各种不同解决自然采光的方案，大大改善和提高了室内的光照效果，避免了仅靠窗户而不能满足的采光问题。
2.2综合性特点
要实现一个理想的自然采光方案，必须应用大量的新材料、新技术，同时需要涉及诸如建筑学、材料学、热学、光学、机械学、自动控制等多种学科和领域，并结合多方面的技术配合才能完成。对于地下空间采光设计，目前常用天然导光系统将光线引入。天然导光系统一般由集光装置、导光装置和光线分配装置3部分组成。在集光装置中，采用先进智能的光线跟踪装置，使集光面（如定日镜）始终朝向太阳光，这往往是精密的自动化机械设计和智能化的电子计算机控制共同完成的；此外，还要有设计精准的光学透镜能将光线聚焦在一点后传人导光管。在导光装置中，还必须尽量减少光线在导光管中的能量损耗，达到将光线即高效便捷又准确地输送到出光口。当光线到达出光口时，还需要有设计适当的配光装置将光线合理地送入室内不同的界面。在整个过程中，天然导光系统应用了导光材料、光学透镜、光感技术和智能控制系统等不同领域先进技术和方法，最终达成另人满意的光照效果。因此，一个优秀的自然采光方案是多个学科、多领域相互配合、彼此促进的结果，体现了科学技术之间相互渗透。
2.3兼容性特点
在高效环保的设计理念下，想要实现一个优秀的自然采光方案，往往要求设计师将建筑节能看作一个整体进行全面考虑，而不是象过去一样孤立地处理通风、采光、隔热等建筑技术问题。于是就出现了以采光为主要功能的构件（如玻璃窗，百叶等）同时也兼具遮阳、隔热的功能，以及解决通风、眩光等问题，通过灵活精密的细节处理，甚至也能兼顾太阳能的利用来解决建筑物的热舒适问题。
2.4智能化特点
随着相关技术的不断发展，如控制技术、追踪技术、光感技术等，使得以往单纯依赖窗户采光，无论外界条件怎样变化，也要“以不变应万变”的格局得以大大改观。这些自然采光系统可以随着室外气候、太阳位置的改变而进行自动调整，同时和其他相关系统连动，在外界环境变化的情况下，也能保持室内有比较稳定和充足的光线。这样，自然采光系统适时而变，可以高效地利用自然资源，体现出了“智能化”特点。
3、滨水建筑设计中自然采光方法应用中存在的问题
首先，先进采光技术的高成本大大限制了它的广泛应用。例如天顶全息导光玻璃系统技术，虽然采用了先进的材料和技术，具有良好的采光性能和优势，但是造价过高，往往业主难以接受。 其次，一些优秀的自然采光技术方案对建筑、结构和环境状况有特殊要求，适用性相对较窄，也限制了它的广泛应用。有的设计方案需要占用足够高度的屋顶空间，这就对建筑层高有一定要求。对于装有中央空调的建筑，由于通风管道加之其他设备需要占用相当高度的空间，必将引起层高的加大，造价的上升。再如以散射天顶光线为主的自然采光系统，如天顶全息导光玻璃，若安在侧立面上，就要求建筑立面不能有过多的出挑构件，以免遮挡了天顶全息导光玻璃的受光面积。这就对立面造型丰富、或体量造型多变的滨水类建筑来说，不宜使用。
最后，还需要不断加强建筑师对于自然采光技术的了解和培养全社会的节能环保意识。目前我国不少专业建筑设计人员对生态节能、绿色环保的建筑设计方法了解不多，在做设计时更是很少考虑。由于相关知识的缺乏，大大限制了一批优秀的节能环保建筑设计方案的出现。因此，有必要提高建筑师对国内外先进建筑节能技术和方法的了解与掌握，与时俱进，通过多种渠道使专业设计人员了解和掌握成熟的节能产品和设计方法。
结语
与国外相比，我国建筑自然采光方面的研究起步晚，认识不足，进展也相对缓慢，对于滨水建筑自然采光方面的研究更为缺乏。拥有自主知识产权的自然采光技术不多，这也限制了对先进采光技术的应用，直接影响建筑室内光环境质量。
针对我国目前滨水建筑自然采光及其他相关生态节能技术的发展和应用情况，建议采取多渠道、多层次、分步骤的研发策略。一方面要考虑到我国人口众多，建设量大，面临能源紧张的现状。在现阶段，对于造价相对低、技术简单而有效的自然采光方法的需求十分迫切，应积极开发这类适用性广、可行性强的技术方案。另一方面，从长远角度看，从可持续发展的原则出发，也要有计划地研制技术含量高、相对复杂而高效的智能化技术产品，尽快缩短和先进国家的差距。
滨水建筑中的自然光运用不仅仅是为了生态节能，它并不独立于建筑设计中的其他设计因素，自然光运用还与滨水环境、建筑形态、场所体验、自然通风、遮阳隔热等方面密切相关，未来应综合考虑。因此，在方案构思阶段就综合系统地考虑涉及与自然光运用相关的各项问题，之后在不同的设计阶段采取相应适宜的自然采光策略，进行建造及构造的组织和调整，最终形成一个有效的、合理的自然光运用设计，为特定的空间提供特定的光照。
参考文献：
[1] 屈寒飞，杨贇. 城市滨水带建筑设计的自然采光方法与发展趋势[J]. 水利水电技术，2013，44（7）：25-27.
[2] 李向北，段维维. 城市滨水带复合型立体景观初探[J]. 中国科技信息，2008，4：104.