生态建筑第三版：反光体采光技术

建筑物对自然光的利用是通过两种采光方式进行的：一种是侧面采光；一种是顶部采光。侧面采光是将采光口（窗）安装在外墙上，窗口既可采光又可通风，还能提供对外的良好视线，以便欣赏室外的美丽景象。但是侧窗采光只能在房间进深小于4.5m才有效，进深再增加后，内部采光就达不到要求。天窗采光，虽然可以提供较为均匀的室内照明，但其所起作用范围只对建筑物顶层有效。无论是侧窗采光还是天窗采光，当利用直射光时，都有可能产生眩光，因此，要充分利用自然光来进行照明，除了做好场地和建筑的整体布局、正确安排开窗的方位、采用合理的结构形式、处理好内部空间布置和颜色外，还必须采取相应的一些技术措施解决这些问题。

利用反光体不仅可以增加进入室内的光通量，还可以将直射光或天空漫射光反射到房间深处。当反射直射光时，可大大提高天然光的利用效率。反光体设计得好还可起到避免眩光的作用。可以用邻近窗口的室外表面做反光体，例如，墙面、地面、屋面等，如图8-42所示，要求反射表面为白色或其他较浅的颜色。

图8-42　利用邻近窗口的室外表面反射光线

（a）反光体为邻近墙面；（b）反光体为邻近地面；（c）反光体为邻近屋面

可以设置专门的反光体将直射光或散射光传输到室内。例如，出挑的窗台或阳台，当夏季太阳高度较大时，可阻挡太阳直接辐射，而在冬季和过渡季节，能将直射光反射入室内（见图8-43（a））。活动的百叶可以根据人体对光的需要进行调节，是较好的一种光利用方式（见图8-43（b））。固定的室外水平或垂直百叶能反射部分直射光，其大小和形态可根据建筑所处的位置和遮阳时间来精心设计，特别适合安装在朝东或朝西的窗户上（见图8-43（c））。半透明普通玻璃砖或磨砂玻璃均可将直射光转化为散射光，但是磨砂玻璃或普通玻璃砖往往有较大的亮度，有引起眩光的可能，因此，通常置于视线以上较高的位置（见图8-43（d））。用导光玻璃砖将光线导向顶棚是一种较好的方法，可以避免眩光。导光玻璃砖内有嵌入式棱镜，可以把光向上折射（见图8-43（e））。在高于视线的侧窗中部或中上部加设反光板，既能防止太阳直接照射和眩光，又能将光线反射到顶棚形成室内良好光环境。在这种方法中，常将反光板向室内伸进（见图5-45），还可与遮阳百叶结合，发挥更好的作用（见图8-43（f））。美国北卡罗来纳州艾瑞山市艾瑞山公众图书馆的南窗采用了这种做法（见图8-44）。

图8-43　侧面反射采光的几种形式

（a）反光体为出挑窗台；（b）反光体为活动百叶；（c）反光体为固定水平或垂直百叶；
（d）反光体为普通玻璃砖；（e）反光体为导光玻璃砖；（f）反光体为百叶与反光板组合

图8-44　美国艾瑞山公众图书馆的南窗反光［42］

反光板用于天窗中，同样可以反射直射光和消除眩光。对于南北开矩形天窗的房间，可在北窗北侧设置反光体，以反射从南侧来的直射光，南窗需要进行适当的夏季遮阳处理（见图8-45（a））。对于东西向开矩形窗的房间，可设置如图8-45（b）所示的反光体。在上午，东边的反光体防止直射阳光直接进入室内，而西边的反光体反射直射光进入室内；在下午，西边的反光体阻挡直射光进入室内，此时，东边的反光体反射直射光进入室内。

图8-45　天窗加反光体示意图

对于锯齿形天窗，通常结合倾斜屋面进行反光设计，既可以避免眩光，同时保证室内有较好的均匀照度。图8-46是美国北卡罗来纳州艾瑞山市艾瑞山公众图书馆锯齿形天窗的做法。(www.xing528.com)

在美国可可市佛罗里达太阳能管理中心，其屋顶上利用了一种称为“采光勺”的采光装置（见图8-47（a）），它是利用高侧窗背窗的墙面或斜顶棚反射光线（见图8-47（b））。由阿尔瓦·阿尔托设计的意大利里奥拉教区教堂，是采用采光勺采光的范例（见图8-47（c）和图8-47（d））。

对于平天窗，特别要注意的是眩光，可采取多种方式来进行反光和避免眩光，既可用室外挡光反光板（见图8-48（a）），也可用高窄房间上部倾斜顶棚反光（见图8-48（b）），在高大房间中还可用中央垂直板起到两面挡光、反光、导风的作用（见图8-48（c））。室内挡光板常常做成间隔式，它在阻挡直射光的同时，也起散射光线的作用（见图8-48（d））。在高的平天窗中，可以用北墙反射光线（见图8-48（e））。路易斯·康在设计美国得克萨斯州沃思堡的金贝尔艺术博物馆时（见图8-49），应用了图8-48（f）所示的反光挡光板。光线进入天窗后，被人字形反光板遮挡反射到顶棚上，再由两侧顶棚照亮整个室内，这样，不仅避免了眩光，而且室内光线十分柔和均匀。

图8-46　美国艾瑞山公众图书馆锯齿形天窗做法［42］

图8-47　采光勺及其应用［42］

用平面作为反光体，其反射的直射太阳光仍然可能是平行光，因此，当反射的平行光投射到室内某表面时，仍有形成亮度较高的斑块的可能。如果改用曲面作为反光体，反射的光线不再为平行光线，这样，就可以避免产生眩光（见图8-50（a））。另外，无论是侧窗口还是天窗口，将内壁做成喇叭口状，不仅可增大室内被照范围，而且可避免窗口与其附近内墙面之间强烈的亮度比度，有利于室内视觉舒适（见图8-50（b）和图8-50（c））。

图8-48　天窗的挡光和反光示意图

（a）室外遮阳反射板；（b）高窄房间斜顶棚反射；（c）中央通风反光板；
（d）室内挡板避免眩光；（e）北墙上部反射；（f）人字形反光挡光板

图8-49　金贝尔艺术博物馆顶棚反光内景［124］

图8-50　曲面反光体及喇叭口窗

（a）曲面反射体；（b）侧窗喇叭口；（c）天窗喇叭口