绿色能源论文：绿色能源光与建筑空间相关性思索
|本文作者：杨佳欣、谭向东、王敏、杨光 单位：东北林业大学
天空直射光和天空扩散光构成了自然光，其中直射光包括可见光和不可见光两部分，波长在380nm～780nm之间的电磁波称为可见光，其会引起人的视觉反应，不同波长的可见光，自然会反映给人不同的颜色感觉。波长小于380nm的紫外线，x射线和波长大于780nm的红外线则为不可见光［2］。而自然光又分为阳光和天空光，阳光是来源于太阳，太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地面的折射线;天空光是太阳光在天空中的折射光。本文所说绿色能源可再生的自然采光多是指阳光。
“光”被古代拉丁人称之为luci，有清理树林之意，意味人类对自然环境的控制。从人类认识到与自然世界存在的差异，“光”就与人类嫁接转移的能力并置［3］。在建筑空间表现中光被赋予如人类语言中“比喻”的神奇能量，而光影明暗的强烈对比又被赋予浓厚的象征意义。同一个空间形体会在时间推移中不断出现新形象，这正是由于光所赋予的，这些多重形象凝结成独有的意象。在诸多视觉语言中，绿色能源可再生的自然光是可见、可感但不可触摸的形态要素，“自然光总是在不停地变化着，这种光，可使建筑有特征，在空间和光影的相互作用下，我们可以创造出戏剧性”英国建筑师诺尔蔓•福斯特这句话充分展现了自然光的变化和色调与空间共同构图映衬所产生的艺术魅力，最为丰富的“语言”和最为动人的“表情”［4］。
绿色能源可再生的自然光带给我们地球上的生命力量，更打动我们的则是在自然光里所体会的精神力量。光影的任何细微变化都有可能转映出深沉的寓意，人的一生实际上就是在光的流动中出生、成长、锐变、衰老、离去。众所周知在希腊中，“知”是由“看”这个动词派生出来的，也就是说我们看到的世界就是我们知道的世界。只有光线的照射，眼睛看到的部分才能聚集出认知的世界。自然光的能量总能转化生命内在的黑暗，使其转呈光亮。就说明建筑师可以假借光在空间中显现的可见意向，把某些意识形态隐埋其中，使我们在感悟建筑空间功能性和美学价值时，能不断的激发出我们的理性精神思考和感知的偶发探索。
人的空间感知对绿色能源光的导引
老子曾经说过，“大音希声，大象无形。”正是阐明了空间产生离不开人的情思活动，众所周知，在多光源或是光照强弱不同的情况下，人的眼睛会本能地转向最明亮的地方，从而产生指向性或暗示性，有意识地将人流引向所希望去的地方。经研究发现，自然光照较少的地方，患抑郁症的人数占四成，由此可见要保持人们的身心健康，充足的自然光照是必不可少的。
1人的视觉特征。建筑空间设计的目的就是为了设计出能够满足人们视觉和心理审美需求的建筑空间。空间产生的重要物质因素固然是实体的围合，但是只能说它是媒介，最终它的产生还是需要人的视觉感知，而人体中视觉是最快和最直接感知光照的人体组织，光射入到眼睛发挥刺激作用而产生知觉，此感知是由大脑对各种形象做出的整体归纳，将此融入生活空间，以满足人类对自然与生俱来的渴望为最终目的。人类的视觉系统极为复杂，眼睛在一定强度范围内感觉到光的刺激，而这个能够引起光觉的最低限度的光量，称为视觉识别的阀值［5］。同时对视觉产生影响的因素还有环境亮度、目标物尺寸、呈现时间与体积等。人眼的物理特性又具有明暗视觉、光视效能、视野、颜色感知等。当视觉环境内亮度有较大幅度变化时，视觉对视觉环境内亮度变化的顺应性称为适应。从暗到明的适应称之为明适应，相反则为暗适应。前者所需时间较短，仅为1min，而后者视网膜的感光度再次达到最大值时则需要10min～35min［6］。而在建筑空间中眼睛要识别目标物，是需要把与它相邻的背景进行对比得以辨别的，这就说明目标物与背景要有一定差别，或目标物与背景颜色不同，或者两者亮度不同，从而提高视觉识别速度。由于自然光的变化是一种时间的量变，它昼夜变化控制着我们的生物钟，使我们的生命节奏保持平衡，赋予空间生命的灵性，这一变化无疑瞬变的是用光、用色过程的始终。这一切的依赖都说明光因为视觉才有意义，光是人类视觉的自然属性，光蕴含的意义和情感都是通过人类的视觉来体会和领悟的。
2人的审美思维。在建筑空间中，绿色能源光不仅为满足人的视觉需求，还有美化空间环境，创造不同层次的艺术效果。自然光的颜色、强弱变化以及照射的方向等因素都会有助于显现或改变空间的形象，可以影响目标物的大小、形状、色彩、材料等具体感受，归结起来就是视觉感知是为了满足人们的审美诉求，造就更具有层次感、深度感的建筑空间。自然光能够平衡人与环境的心理落差，为审美者积极引导视觉方向，甚至可以改变或创造某种格调，给人以某种视觉上的差异和艺术上的享受。著名建筑师安藤忠雄所设计的“光之教堂”，从混凝土墙面上开了一个十字形缝隙，强烈的光束打破了黑暗，墙壁、地面和天花板拉出了长长的阴影，它们自身的形态也得以展现，身在昏暗中虔诚的教徒犹如看到了天堂的光辉，随着自然光线照射角度的一次次变化，都重新塑造着物体的存在和相互之间的审美关系，最大限度地将自然光引入室内环境，融入人们的生活空间，突出人们的审美给建筑空间所提供的意境氛围［7］。
3人的心理情感。视觉环境是通过我们的眼睛对我们的心理产生影响，为设计出更加富有人性化的建筑视觉空间唯有加强研究绿色能源光的作用。艳阳高照、阴雨连绵自然带给我们不同的心理感受，这就是由于自然光在其中起到了至关重要的作用，它可以刺激和影响人的情绪，使人产生兴奋、抑郁、激动、平静等不同的心理情感。人类自古就对自然光有着独特的喜好，这种偏好在心理学上称为向光性，我们通过自然光的变化来感知自然界物理时空的变化，以满足自我的安全感、定位感和时间感，它与人造光相比更能引导我们去感受建筑空间的独特性，这种期望已被作为我们心理平衡的支点，让我们充分意识到自身与自然的关系，可以消除人们在单纯建筑空间体内的窒息感，直射入屋中的自然光能使环境氛围更温馨，让人感觉更亲切、开敞。而将直射光转换成所需要的漫射光会更吸引人的视觉，使环境氛围变得扑朔迷离。对于建筑师而言，我们只有充分引入自然光、引入绿色，才能使人感受到自然界动人的色彩和亲切的质感，让绿色能源自然光在建筑空间中注入健康、充实、幸福、欢快的能量，让我们获得光明和温暖，心理达到本能的平衡。
绿色能源光对建筑空间的表现性作用
1塑造视觉焦点。为了准确地表现空间的内在底蕴，我们需要利用绿色能源自然光创造视觉焦点，视觉中心的关注即为焦点的释义。建筑空间中视觉焦点能够打破均衡空间的单一性，形成位差，进而刺激引导人的视线。我们一般用自然光创造视觉焦点以单一光源点亮某点塑造焦点，在建筑的侧墙或上面打开透光洞，用集中的光照亮空间中最需要强调的部分，与其他空间区域的无光昏暗产生强烈明暗对比，才可以强化主题。意大利罗马万神殿的设计就是在穹顶处开了一个圆顶作为天眼，自然光自上而下，投下的光线犹如至高无上的神，这是整个万神殿内唯一的照明来源，给人以庄严肃穆的艺术氛围，无疑是整个建筑的视觉焦点(见图1)。美国东岸麻省理工学院的沙里宁教堂，圣坛上方有一个圆形天窗，天光垂直降落在白色大理石祭坛上，从天窗挂下无数细弱蚕丝金属反光片的金属丝线，在阳光下闪闪发光，如光的瀑布，不断改变教堂内部的光影效果，对于祭坛表现出独有的静穆、虚幻(见图2)。
2表现空间结构。对于人流多的、较小的或是无法明确划分交通布局的空间，可利用无形的自然光来限定空间，我们可以通过赋予各个部分以特殊的亮度值或采用非均匀的光色设计，这就要求光要具有聚集性、方向性以及一个均质背景作为陪衬，来表现明确的空间结构，这样既可以提高空间艺术表现力，又能降低均匀亮度分布造成的能量损耗。同时当光照到物体表面会勾勒出其形体，在背后形成阴影，在光与暗的界限下，充分展现出实体的立体感，使结构内在关系更加清晰，即实体空间仅为媒介，光影分割效果才是主题。设计要充分体现人性化，选择恰当的光源、高超的专业布光技巧，由于不同光影反馈给人，会产生不同的心理感觉，因此我们要把握光源颜色与被照对象光影所形成的空间气氛以达到人们所需要的空间格调。
3铸造空间性格。地球上的生命力量来源支柱，不仅来自自然光带来的能量，还有夹在自然光里的精神力量。从万神殿穹顶泄入的天光，到中世纪哥特式教堂以及近代建筑大师们运用自然光体量空间，都体现了光不仅能给静止的空间增加动感，给无机的墙面以色彩，赋予材料的质感以宜人的表情，更重要的是它可以作为我们营造气氛、创造意境的最佳材料。自然光赋予万物形貌，明亮呈现空间的一般面貌，但当光趋于黑暗一切都将无从辨明，因此我们说光用其自身的表达方式铸造着空间性格，形成了各种不同的空间情境。在耶鲁大学英国艺术和研究中心设计中，因为展品需要保护不允许有直射光照在展品上，我们会发现画廊顶部的天窗运用了特殊结构阻挡了太阳光的直射，其光照多数是经过反射的漫射光，而与相邻的休息室比较，自然光将休息室和画廊分割成不同光品质的空间，让我们清晰地感觉到自然光分割不同空间时所带给我们的不同空间精神［8］。如古埃及的庙宇或是欧洲的教堂都利用自然光的摄入和幽暗的衬托，用以塑造宗教崇高神圣的气氛。又如工业化大发展的今天，自然光将室内树木影子投射到地面，将人与大自然情景再现，体现了建筑空间一种清新明朗的意境。
4形成地区性特色。自然环境是建筑赖以生存的物质前提，要创造有特色地区性建筑，当然要将自然采光设计与当地文化风俗、人民生活结合起来作为基本准则。充分考虑该建筑所处的地域特定气候与地形，有效的利用当地自然物(如水、植被等)，势必会使人与自然之间的关系更加紧密，人与自然和谐相处既要符合人类发展的客观规律，又能够满足建筑设计中中国的传统哲学，任何时期的经典设计和优秀建筑空间环境的塑造无一不遵循这一规律，让空间作品生命力得以延长，并尽可能为环保做贡献。正如《风土城市的风土建筑》著作的张在元老师所说:“成为建筑大师的条件及成果并不局限于做了多少大型酒店、写字楼等显赫的公共建筑，而应该首先注重地方建筑师的具有地域的文化价值、改善当地民众生活环境及条件的风土建筑作品”［9］。
结语
可持续发展是当今城市发展的主题，以其为导向我们的建筑空间设计应反对急功近利的开发和建设，注重经济性建设，争取用最低的能耗达到最佳的设计效果，应考虑更多的是减少能耗，物尽其用。著名建筑大师贝聿铭的名言“用光来做设计”，建筑的历史就是追求采光的历史，建筑空间的采光决定了其设计的质量［10］。要想提高天然光的利用，最有效的方式就是设计阶段，通过研究确定最适宜的采光方案。并且自然光一旦摆脱了功能、生理等诸多因素影响，它虚幻创造意境的巨大潜能便得以充分发挥。我们要肩负人类发展使命，营造良好的自然光环境，改善人居环境，构建和谐社会变得愈加重要。
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