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1窗洞设计
根据窗洞位置的不同可分为天窗采光、侧窗采光及角窗采光。
1.1天窗采光
天窗是顶面采光的主要方式，采光效率比侧窗高出2~3倍，可以引入不同方向的自然光，但容易出现室温过高，垂直照度不均匀，产生眩光等问题。天窗采光应避免室内热能的损耗，根据所处地理位置不同采用合适的开窗比例，我国南方温暖地区，开窗率为5%时节能率达到13%，节能效果明显，而北方严寒地区节能效果不明显。为使室内照度更加均匀，顶面开窗可以化整为零，将大的天窗分散为多个小天窗。路易斯?康是运用自然光的大师，他在金贝尔艺术博物馆的天窗设计中将德克萨斯州强烈的自然光优雅地引入展厅的内部空间，解决了一个进深过大的直线性建筑的采光问题。他在拱顶中央设计了一条水平的窄缝，下部安装了弧形的反射板，直射的太阳光被反射到拱顶上，转化成柔和的散射光，均匀地撒满展厅的每个角落。他在菲利普?埃克塞特图书馆的圆形天窗里面设置了一个三角形板，自然光经过反射进入室内，获得柔和而优雅的室内漫反射光线。
1.2侧窗采光
侧窗采光是在房间的侧墙上开采光口，是最常用的一种采光方式。侧窗光线具有明确的方向性，有利于形成阴影，但是照度不均匀，从近窗处往里衰减速度很快。一般房间的窗洞上口至房间深处的连线与地面所成的角度不小于26度，则可以保证房间进深方向的均匀性。侧窗通常做成矩形，就采光量而言，在相同房间和窗台高的情况下，正方形侧窗的采光量最高，竖形次之，扁形最少。窗户的大小应根据所处地理位置选择合适的窗墙比，提高窗周围墙面的反射能力，减少与窗口的亮度对比，改善室内亮度分布。斯蒂文?霍尔在西雅图大学的圣依格那修教堂设计中利用彩色玻璃和垂壁将侧窗的自然光反射到室内空间，呈现出各种不同的光照效果。东侧圣坛上方有一扇巨大的高侧窗，窗户内侧悬挂的窗板背后被涂成明亮而厚重的黄色，阳光从高侧窗射入，将明亮的黄色光线反射到室内，十字架的轮廓也被清晰地投射在墙壁上，运用自然光便达到一种神秘的灯光效果。在忏悔室中，自然光从装有紫色玻璃片的高侧窗射入，与下方墙面的橙色表面结合起来，紫色的反射光中漫射着橙色光芒，将北侧的墙壁烘托的暖意洋洋。
1.3角窗采光
角窗是建筑物四角的纵横墙交接处的折线形窗户，具有良好的视野和采光。卡洛?斯卡帕在卡诺瓦石膏像博物馆的改造设计中使用了独特的角窗采光，将地中海充沛的阳光引入室内。内凹的玻璃角窗仿佛是一个发光体，照亮了四周的墙壁，墙壁的抹灰面层采用威尼斯抹灰工艺，具有极好的漫反射效果，将光反射到室内每个角落，墙面和角窗之间设计成适宜的角度避免了眩光的产生。
2中庭采光
中庭就像一个“光通道”，为进深较大的建筑实现了天然采光，至于庭院、天井和建筑凹口可以看作中庭的特殊形式。对于中庭顶部采光，其它条件相同时，随着中庭采光面积的增大，中庭采光系数也会随之增大，但面积和高度越增加，采光系数增长越缓慢。英国剑桥大学马丁研究中心研究表明，中庭高宽比在3∶1数值范围以内，中庭相邻空间就能得到符合工作照度要求的足够的天然光线。德国国会大厦曾因战火失去了中央的穹顶，只剩几尺厚的外墙。福斯特在改造时，利用新技术模拟了一个玻璃穹顶，同时保留了原来的庭院。玻璃穹顶的内侧是可供市民参观的盘旋坡道，底部是议会大厅的玻璃天窗，核心部位就是被称为“光线雕刻家”的倒锥体光反射装置。巨大的锥体上覆盖着360块各种角度的镜子，将水平光线反射成柔和的漫射光，均匀地散射到下面的议会大厅里，再加上两侧庭院的天然采光，基本可以确保议会大厅的日间照明需要，降低了人工照明对电力的消耗。班尼士在美国剑桥市的辉瑞中心的中庭内营造了“光瀑布”。他将中庭内侧南向的墙面设计成反光栏板和光墙，增强自然光的反射。中庭内悬挂的“枝形吊灯”，下面垂下768个可自由移动的光偏转板，不仅能将光线折射到四周房间和中庭底部，还可以控制折射角度避免眩光，同时又成为中庭内极具美感的立体装饰，兼具了节能性和艺术性。
3导光装置
导光装置主要是利用光的反射、折射或衍射等特性，利用技术手段将自然光引入到需要的地方，主要有反光板、导光管、光导纤维、导光棱镜窗。
3.1反光板
反光板的应用非常普遍，通常是在高侧窗内下方安装的一块水平或者倾斜的挡板。根据窗户形式的不同，可分为反光板下部有观景窗和无观景窗两种。反光板安装于观景窗和高侧窗之间时，上部采光窗的玻璃透光率要高，以便使更多光线进入室内被反射到房间后部，下部观景窗的透光率要低，降低近窗处照度，减少直接眩光。反光板的上表面要采用浅色饰面以提高反射率，表面光滑程度要适当，避免晴天由于光滑程度过高导致天花板上产生过亮的光斑。
3.2导光管
导光管主要由日光集光器、传输光的管体和室内出光口三部分组成，集光器有固定和移动之分，移动的集光器可以跟踪太阳轨迹，最大限度地收集日光。导光管传输光线的距离可以达到十几米甚至几十米，易于安装和维护，是一种比较理想的天然采光装置。美国华盛顿的摩根?刘易斯国际法办公总部的中庭是一个高42.7m，宽仅2.4m的狭窄空间，自然光无法深入，利用导光管获得了足够的天然采光。这套导光管在屋顶有一个日光反射装置，可以追踪太阳轨迹，将阳光引入到导光管中；导光管的中心是由棱镜玻璃组成的锥体，能够向外折射阳光；导光管外层是合成弹力纤维制作的表皮，引入的光线透过这一表皮发散到中庭的墙面和窗户上，最后还在底层休息厅的地面上投下美丽的放射状图案。
3.3光导纤维
光导纤维采光系统是由聚光、传光和出光三部分组成，聚光部分将太阳光聚在焦点上，对准光纤束，使光线进入光纤束后经过不断的全反射传输到另一端，由室内的散光器输出光线。光导纤维相对于导光管不仅要细很多，而且可以随意弯曲进入每个楼层的吊顶内，按照需要布置出光口。
3.4导光棱镜窗
导光棱镜窗的一面是平的，一面带有平行的棱镜，利用棱镜的折射作用改变入射光的方向，有效地减少窗户附近的眩光，提高室内采光的舒适度。同时棱镜窗的折射作用，可以在建筑内距较小时，获得更多的光线。由于导光棱镜窗呈现的室外景象是模糊或变形的，所以多用于天窗。德国波恩国会大厦执政党厅使用了导光棱镜窗作为天窗，室内光线均匀柔和。
4遮阳措施
路易斯?康说过：“在没有人工控制的情况下，太阳光有时对人类来说是充满暴力的。”太阳光虽然能带来光亮，但是过多的眩光和太阳辐射热也会影响室内环境的舒适度，采取适当的遮阳措施可以改善室内的自然光环境。常用的遮阳措施主要有选用镶嵌材料、中空内置百叶窗和遮阳设施。
4.1镶嵌材料
采光窗的镶嵌材料多以玻璃为主，我国北方采暖地区通常采用透光率较高的双层中空玻璃，南方夏热地区可以选择折光型或漫射型的印花玻璃，单银或双银Low-E玻璃，阻挡紫外线的光致变色玻璃或阻挡红外线的电致变色玻璃，还可以选用环氧树脂玻璃钢替代普通平板玻璃，降低太阳辐射热的同时减少眩光。
4.2中空内置百叶窗
近几年，我国已有厂家研制生产出中空内置百叶窗，它其实是把中空玻璃和百叶窗结合为一体，将可调百叶窗密封在中空玻璃的内部空间，靠手动磁控变换叶片的方向。中空内置百叶窗除了保留中空玻璃的全部特点外，还具有更好的遮阳隔热效果，用最普通的透明玻璃便可达到镀膜玻璃制作中空玻璃的节能效果。
4.3遮阳设施
在室内设计中宜采用结构简单、安装方便、便于维护、经济美观的遮阳设施，主要有遮阳百叶、遮阳帘和遮阳纱幕等。遮阳百叶的材质有帆布、玻璃钢、玻璃、金属等，其中金属的遮阳效果最好，其次是玻璃钢和厚帆布，最后是玻璃，而深色玻璃又比浅色玻璃的遮阳性能好。德国国会大厦玻璃穹顶内安装了一个巨大的弧形叶片状遮阳设施，它可以跟随太阳的运行轨迹运转来更好地遮挡耀眼的阳光，圆形金属管做成的百页使透射下来的光影更加柔和。遮阳帘有竹帘、布帘、纱帘及再生材料等，最显著的优点就是可活动性，对光线的获取完全随心所欲。布帘的质地厚薄疏密不同，能满足遮光的不同需求，南通火车站玻璃幕墙利用可收缩的布帘减少室内眩光。纱帘具有半透明的遮光效果，可以采用不同面料达到上部透光而下部遮光，增加房间深处光线的同时避免近窗工作面上形成眩光。遮阳纱幕是一种新型遮阳材料，主要由玻璃纤维制作，紧贴窗户外侧安装，几乎不影响建筑外立面效果。纱幕的稠稀度决定射入室内阳光的多少，不仅保持了玻璃的天然采光，而且可以清晰的观赏室外的景色，纱幕的颜色越深，视野越清晰。GSW总部大楼的遮阳纱幕密集而细小，窗外的柏林都市全景清晰可见，室内光线非常均匀，同时冬天又不会减少热能的获取。
5结语
在可持续发展的新时代要求下，室内设计师应从我做起，将节约能源作为设计中重点考虑的问题。在室内设计中充分运用天然采光，节约白天人工照明的能耗，同时尽量不影响室内环境的舒适度，力求运用科学的设计手段，满足室内装饰美的同时达到节能的目的。室内设计中不仅可以通过调整采光口、设置采光装置、适当遮阳等，还可以将工作区域靠近采光面，靠窗放置低矮家具，采用浅色饰面等合理的室内装饰手法，协调好各方面环节，达到理想的室内自然光环境。
作者：刘辉 单位：河南理工大学
