建筑中的天然采光以体育馆为例

1、目录摘要，关键词 21. 前言22. 体育馆与自然光33. 体育馆自然采光要求 34. 天然采光中常用的新型建筑材料与构造 55. 体育馆建筑天然采光的一般方式、方法 76. 结语 10参考文献 11建筑中的天然采光以体育馆为例摘要：体育馆传统上是以比赛作为主要用途 , 但随着社会的发展和人们生活水平 的提高,体育馆的使用功能趋于多样性 , 白天的使用率越来越高由于过去体育馆 在建筑设计时对自然采光认识的不足 , 导致现行很多体育馆白天的自然光照效果 不能满足群众日常训练和非正式比赛的需要 ,白天也要如夜晚正常开灯照明 , 导 致能源消耗过大，尽量使体育馆在白天不开灯的情况下 , 通过自然采光

2、便能满足 普通训练和非正式比赛的光环境要求 , 节约能源并促进体育馆的可持续性发展。 为了响应节能减排、低碳生活。减少对能源的浪费，自然光的充分利用是一个 不错的方式。本文主要介绍体育馆的光环境设计所需要的部分材料和采光形式。关键词：体育馆光需求、采光材料、顶部采光、侧面采光Abstract: Traditionally, as the stadium is the main purpose of the game, but with the improvement of social development and people's living standards, the use

3、 of the stadium function tends diversity, the growing use of daytime Stadiumin architectural design in the past when natural lighting lack of knowledge, leading to a lot of natural lighting effect current stadium does not meet the needs of the masses during the day daily training and informal compet

4、itions, but also during the day as normal lights illuminated at night, resulting in excessive energy consumption, do not try to make the stadium lights in daytime environmental requirements of ordinary training and informal competition, save energy and promote sustainability Stadiumunder the circums

5、tances,by the light of natural lightcan meet theIn response to energy conservation, low-carbon life. Reduce the waste of energy, full use of natural light is a good way.This paper describes the design of light environment needed for the stadium and lighting forms part of the material.Key words ： Sta

6、dium light demand, lighting materials, top lighting, side lighting.1. 前言随着能源的减少，自然光成了不可缺少的能源之一。自然光也是人类眼睛 最舒适的光。在建筑中，自然采光也占着主导地位。自然采光设计，就是要根 据自然光线照度变化大、光谱丰富以及与室外景致有机联系在一起的特点，向 室内居住者提供天气气候变化、时间变化、光线方向和强弱变化以及各种动态 信息所形成白天室内自然时空环境之感。利用自然采光可在室内创造富有情感 和优美意境的环境，这是极富生命力的室内装饰。自然光线是房间照明最为经 济、极为宜人的光源，合理利用各种窗户，可

7、以达到良好的装饰效果。比如， 水平窗可使人感到舒展开阔，垂直窗使人犹如从室内观看条屏挂幅式构图景 物。落地窗不但能增加房间明亮程度，并与室内外浑然一体之感觉。2. 体育馆与自然光体育馆是一类较为特殊的建筑，在比赛厅引入天然光可以满足人们对自 然、阳光的渴望，给空间带来生机与活力。自然采光往往来自两个部位：侧向 自然采光与顶向自然采光。这是一种生态性设计，有利于节约能源，是今后设 计发展的主要方向这一。在体育馆中，其作比赛用途的时间跨度并不大，处于 多功能使用是我目的，还会用作平时训练或向社会开放。此时，如能引入自然 光，将会有效的节约能源。3. 体育馆自然采光要求由于自然光本身具有良好的显色性

8、等特性，对于体育馆自然采光来说，要 着重处理好的是采光系数标准、均匀度标准、并避免眩光的产生。1. 采光系数标准在人工照明中，以篮球、排球、羽毛球、网球、手球、体操等各项活动为 主的无彩电转播的体育训练照度标准值最低值为300IX，比赛时要求为750IX,而乒乓球要求为1000IX，而作为演出、排练、展览等辅助功能的照度要求相对 于体育活动要求要小很多，一般 300lx即可满足要求。2. 采光均匀度对体育活动来说，场地要防止出现较大的明暗对比。同事，如果运动场地 内照度不均匀，活动人员的瞳孔会不断改变大小，容易导致疲劳，视功能随之 下降，会影响教学、训练和比赛效果。所以，室内活动场地的采光系数

9、均匀度 有两种表示方法：W= Cmi n/CmaxU2=Cmi n/Cmid图1 光源位置对眩光的影响3. 眩光控制眩光是一种视觉条件，这种视觉条件作用于人产生眩光效应。眩光对人类 在绝大多数情况下是一种不利的干扰（但也不排除适合人们需要的舒适眩光的存 在）。眩光分直射眩光和反射眩光，直射眩光是指直接被眼睛看到引起视觉功能 损失的眩光，反射眩光是指一些光滑表面上也可能看到眩光源的反射形象，引 起视觉功能损失。怛1在体育馆中要对眩光采取措施避免和消除。侧窗采光易产生直射眩光和反射眩光。尤其在人的视线及其仰角成o14度的范围内处于强眩光区。如在此范围内开侧窗眩光相当严重，对于体育馆来说，场地端部严

10、禁开大面积侧窗。而顶部采光基本能避免直射眩光，对于反射 眩光，由于光线从顶部人射，入射光线与法线夹角较小，反射到人眼的机会相 对较小。建筑师在进行采光设计时，就要从建筑设计的角度，限制窗的眩光产 生。眩光效应同光源的亮度和面积成正比，同周围环境亮度成反比，随光源对 视线的偏角而变化。体育馆自然采光中，可通过限制光线入射角度来控制眩 光。光源位置对眩光的影响如图 1所示。将入射光线方向控制在一定角度内可 大大减少眩光出现的可能。4. 阴影控制阴与影构成了一切物体的立体感，但要求较高的比赛场地上，应尽量减少 阴影，由于光线是一个有方向的量，既矢与地脚窗配合设置，对于多层练习馆 的采光设计是非常重要

11、的。因为多层练习馆，除顶层可考虑用顶界面天窗采光 外，其它下面各层均只具备侧界面采光的可能性。利用侧界面高窗的设置可提 供房间耀处的照明；利用地脚窗的设置，可提供近窗处的照明；二种窗配合设 置，使室内光线分布均匀。由于墙面中间段无窗，可避免运动员枧域范围内直 射眩光的产生限制眩光。为此，这种采光方式值得练习馆，尤其是多 层练习馆效仿。4. 天然采光中常用的新型建筑材料与构造(1) 阳光板常见的PC阳光板在可见光和近红外线光谱内有最高透光率。视颜色不同， 透光率可达12%18%而透明PC板透光率可达88%体育场屋面构造示意图£ 1j- i>«-flR游泳馆屋面构造示意图

12、（2）膜材膜结构在建筑中常用的是聚四氟乙烯膜材料即PTFE和聚偏氟乙烯膜材料即PVDF PTFE是指在极细的玻璃纤维编织成的基布上涂抹PTFE而形成的复合材料。PTFE的最大特点是强度高、耐久性好、防火难燃、自洁性好，不受紫外线 影响，使用寿命在25年以上。具有高透光率，透光率为 13%对热能反射率为 73%热吸收量很少。而 PVDF的特点是可滤除大部分紫外线，防止内部物品褪 色。其对自然光的透射率可达25%透射光在结构内部产生均匀的漫射光，无阴影，无眩光，具有良好的显色性，夜晚在周围环境光和内部照明的共同作用 下，膜结构表面发出自然柔和的光辉，令人陶醉。PTFE膜效果图PVDF体育馆景观棚（

13、3）变色玻璃变色控光玻璃是能够针对太阳直射光的不稳定性，随着直射光的改变而改 变的建筑材料。目前在建筑中常用的控光、遮光玻璃现代调光玻璃的技术飞速 发展，各种利用新原理、新技术和新工艺制作生产的调光玻璃不断出现。按其 基本工作原理分类，可分为：光致变色、电致变色、温致变色、压致变色等。 这些常用的控光、遮光功能的实现是通过对玻璃的变色来产生的。这样的结果 就是透过这样的玻璃进入室内的自然光的光谱会发生比较大的改变，不可避免 的对人的视觉效果产生影响。（4）棱镜类阳光产品及优势棱镜类阳光产品顾名思义是指利用棱镜的折光性、导光或者遮光产品。 对于阳光直射光棱镜折光板比起普通玻璃、镀膜玻璃有很好的遮

14、阳作用；而比 起阳光板、膜材料有较大的透光率，而且能够根据入射光线的不同方向来选择 性地透光；比起变色控光玻璃造价低而且有更好的透光光谱。全进光鬥啊早is光*tn特儀折光相棱镜折光板与其它采光方式的效果比较5. 体育馆建筑天然采光的一般方式、方法恻JtG-廉度分布!线二 无顷界面7场地上力辄曲线£抛物 烁比我滋乜 照度分布不均 匀.不符會農 求无顶界面 第来光.除比 二赛场地”方 种侧虫采比 情外.还在看 况合肩部侧樹：11| 找 7 ；： ；形.比薜场地 照n比现A H 低.孫光较 "' 'F -卜符合坝界血*1设天窗采光比赛场地睡 度比观众区廬 战岛.小

15、小均 匀.關度廿布 臺本止険.但 观众冈照度过 fit比赛厅自然采光分布图体育馆的视觉功能要求极高，因此在体育馆光环境中首先要满足功能要 求。一般的体育馆建筑中的重点采光部位主要是比赛馆大厅，还有一些体育馆 建筑中包含专门的训练大厅，也是需要重点进行天然采光设计的部位。无论比 赛馆还是训练馆，作为体育馆建筑的主体空间，他们都有空间大、跨度大、体 积大的特点。这类大厅是相对独立的空间，基本上在顶部和侧墙都可以开窗。 因此，他们的采光方式有两种途径：侧面自然采光和顶向自然采光。这是一种 生态性设计，有利于节约能源、是今后设计发展的主要方向之一。在体育馆 中，其作比赛用途的时间跨度并不大，出于多功能

16、使用的目的还会用俸平时讷练或向社会开放。此时如能引人自然光，将会有效地节省能源。侧面自然采光这是较常见的形式，主要是随着体育馆结构不再依赖于墙体而实现的。从 视觉上来看，明亮的侧墙，强化了顶面的轻盈感，并使室内室外联为一体。但 从照明设计角度看，作为比赛背景的侧墙，若过分明亮会形成逆自然光的座 席与顶面过强的反差，使运动员眼睛感到疲劳同时由于剖面角度的问题， 入射的自然光易引起眩光。眩光实际分两类，一类是直接眩光，指八射光在未经反射的情况下，由于八射 角大于保护角引起的眩光，另一类是间接眩光指由于光线的反射面质地过于光滑，造成大量定向反射，角度也大于保护角引起的。对于直接眩光，建筑上 有两种对

17、策。一种在侧墙直接对外时，加强屋檐的出挑避免直射阳光。或在观众席背后设室内环廊，形成过渡区。如罗马大体育宫这两种做法目的部是控 制直射光的A射角。另一个对策就是适当提高座席区与屋顶天花的照度，以减 少亮度级差，这是从根本上消除眩光的做法。在经济条件许可时 ，也可引室内光 控百页帘更好地控制能源销耗。对于间接眩光主要是注意室内材料的选 择，采用有一定肌理与粗糙度的材料，避免定向反射角，这种做法较前者更具 可操作 性。玻璃幕墙，能够满足休息大厅的基本采光 要求。训练馆朝东的部分全部为玻璃幕墙所覆 盖，而整个训练馆的采光部分来自这个玻 璃幕墙。厦门体育馆顶向自然采光。除了极少鼓情况外为了防止眩光，体

18、育馆顶向不采用直接人射太阳光。在设计中有两种选择：其一为直射光但须经建筑天窗多次折射或漫反射。这 时候，涉及的主要问题是防间接眩光。在建筑设计中往往就已借助北向天窗避免直射厦阳光，或借助尺度夸张的窗肋，形成深远距离，光线必须经多次折射与漫反射后才能达到室内，使光线变得柔 和。如巴塞罗那篮球馆（北向天窗）与蒙特利尔赛车馆（尺度夸张的且力）。尽管 如此，在顶向直接开天窗的情况下.在室内顶面上出现了一个亮度急剧变化的 临界线，这使得此时的“顶光 往往成为室内光环境的“最强音“。因此，对它 的布局，除结合结构考虑外，应作平面布局的考虑，使其位于空间主要轴线及 中心点上。否则，会严重破坏体育馆设计的整体

19、性。其 =为全透射顶棚。这是 在顶棚结构大大革新压一批新型台成材料出现以后，一种全新的顶向自然采光方式。主要 方式是胰结丰匈，采用透光性好的尼龙薄胰，或直接苷屋盖板材料选用聚碳酸 酯（如广州体育馆）。注意，此时为了避免太阳运动对室内采光的干扰太大，往 往采用有内部肌理的半透明材料以造成漫透射。若为扩散材料则效果相对逊 色。广州体育新馆（在建中）其顶面结构是由若干组特殊的桁架围绕一个卯形平面的 巨形屋脊构成，其顶面材料采用了双层聚碳酸脂 （玻璃卡普龙）并非真正“全 透明。这种做法克服了困扰建筑师很久的个问题：结构清楚又不会产生人工光 所引发的眩光问题。这样的做法相对直射采光天窗的做法好处是：大面积漫透 射自然光，恰好满足了体育馆室内普遍均匀照明的要求，而对于 某些集中重点照明，正可利用人工照明来达到。全透射顶棚在建筑空间艺术上的另一特点是：既满足了亮度需求，又不会产生 如是窗那样造成的强烈亮度反差，没有眩光，旷以清晰地表达内部结构，而不孵另设灯集等设备。可以说，这是体育馆顶部自然采光的理想方式。悉尼国际水上运动中心*左图为澳大利亚为 2000年奥运会建设的 悉尼国际水上运动中 心。屋顶天窗采用了 双面镀膜玻璃，尽量 减少冬季的热损失。4北京大学体育馆天窗厦门体育馆厦门体育馆的比赛场馆是切开的