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10种自然采光方式: 从强烈光影到漫射光线

10种自然采光方式: 从强烈光影到漫射光线

日光是建筑绝佳的塑造者,也是建筑师们可以利用的动态自然要素。著名灯光设计师 William M.C. Lam 在他的著作《作为形式塑造者的日光》(Sunlighting as Formgiver)中认为自然光不仅仅是为建筑带来能量这么简单。现在建筑师们已经发掘了无数种利用日光的方法,但是也在质疑着光线能否真的成为决定设计方向的目标。但是目前来看,大多数的日光分析还是停留在能源问题上。

来自瑞士洛桑 EPFL 建筑事务所的两位建筑师 Siobhan Rockcastle 和 Marilyne Andersen 发明了一种绝佳的定性分析方式。他们的兴趣在于充分发掘日光在空间中的多样性,提出了10中日光的表达方法。

上方是他们对于10种采光类型的模型表达,从对比度最高到最低的方法。 图片 © Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen

在探索日光时,我们往往会走在两个极端:蓝天下直接的照射以及相对的,被云层遮挡的照射。这两种不同的方式具有着不同的感受。直接照射的模式往往会带来强烈的光影效果,这种效果往往和一天中时间的变化相关。因此,如果环境采用了直接照射的话将会产生变化丰富的光影效果。同时,蓝天下的光照对人们有着积极的作用,因此人们总是喜欢在假日寻找阳光充足的地方放松身心。

Matrix showing spatial contrast and temporal variability for 60 architectural spaces. Horizonatl axis from high spatial contrast and temporal variability to low spatial contrast and variability. Image © Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen
Matrix showing spatial contrast and temporal variability for 60 architectural spaces. Horizonatl axis from high spatial contrast and temporal variability to low spatial contrast and variability. Image © Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen

但是当天空被云层遮蔽时,亮度会大量减弱,原本清晰的阴影也变模糊了。这时的建筑会相应变得均质而冷静。这种环境可以让我们感到平静,同时不再感受到周边的多样性和动态。

两位建筑师研究了很多当代建筑,考虑了其中的空间和对于自然光线的应用。他们的结论中把不同的光线处理分成了10类,从强烈的直射图案到间接的漫射环境。下面我们就将分成高、中、低对比度的效果进行简单介绍。

强烈对比的方式可以从OMA的西雅图图书馆,或是SANNA的 Zollverein 学校等建筑中看到。立面的样式会随着一天中的光影变化而进行改变。而让·努维尔设计的阿布扎比卢浮宫是应用格栅表皮的很好例子。

Terms Vals (1996). Architect: Peter Zumthor. Image © Wikimedia user kazunori fujimoto licensed under CC BY-SA 3.0
Terms Vals (1996). Architect: Peter Zumthor. Image © Wikimedia user kazunori fujimoto licensed under CC BY-SA 3.0

中等对比效果往往会进行综合与选择,将间接与直接照明结合起来。这些空间会同时规避强烈的对比以及无趣的效果。密斯利用极简结构设计的范斯沃思住宅就是一个例子,一天中的光影变化可以明确被看到,但是却没有强烈的对比效果。卒母托设计的瓦尔斯温泉是采用选择式直射的另一个很好例子。玻璃表面创造了光影的对比但是在一天中图案鲜有变化。李伯斯金的柏林犹太人博物馆也利用了类似的直射方式形成特定的情绪效果。

Naked House, Saitama, Japan, 2000. Architects: Shigeru Ban Architects. Image © Hiroyuki Hirai
Naked House, Saitama, Japan, 2000. Architects: Shigeru Ban Architects. Image © Hiroyuki Hirai

而第三种是漫射的方式,使随时间变化的光影的对比度最小化。斯蒂芬·霍尔在 St. Ignatius 小教堂中就采用了这种方法将建筑升华成为了具有多个日光漫射筒的神圣建筑。一种更加优雅的做法是将整片屋顶做成日光反射槽网格的形式,如同伦佐·皮亚诺在亚特兰大的高级艺术博物馆(High Museum)中所作的那样。但是漫射日光创造氛围的更加极端的例子是坂茂的“裸露住宅”(Naked House)项目。漫射墙壁从地面一直升起到天花板,就好像漂浮在云端一样。垂直的漫射表面基本上没有任何光影塑造的形态。

上方:10中从强烈对比到漫射光线的线性图解 © Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen

The value of the daylight typology by Siobhan Rockcastle and Marilyne Andersen with their two factors of contrast and dynamic impact lies in emphasizing daylight as a spatial quality beyond energy-driven metrics. This approach could evolve into a useful classification to reflect the qualities of daylight in daily design work. The three main groups, ranging from direct exaggerated to indirect and diffuse, enable a quick overview for the concept stage, whereas the 10 categories allow a more differentiated evaluation for the advanced design process. Additional simulations with simplified spatial models even open a path to generate year-round renderings in order to study the variability over time in more detail. Thereby, we would speak less about average values but more about the dynamic composition of light and shadow in the space.

Annual renderings for two top-lit spaces in Boston: Direct and exaggerated (left) and indirect (right) with a vertical axis from sunrise to sunset and horizontal axis from January to December. Image © Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen
Annual renderings for two top-lit spaces in Boston: Direct and exaggerated (left) and indirect (right) with a vertical axis from sunrise to sunset and horizontal axis from January to December. Image © Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen

作者认为日光的价值除了提供能源之外还有塑造建筑形体的功能,包括对比度和动态冲击力两个要素。他们的方法为我们在设计建筑光线时提供了有用的分类依据。在项目开始阶段我们可以先在高、中、低对比度中选择采光方式发展方案,之后在深化设计中可以进一步探索10种不同的类型。我们可以在简单的模型中观察一年中日光光影的变化,这样可以更好地发掘光影变化在塑造建筑中的价值。

你可以通过阅读以下文献更加了解他们的研究: Celebrating Contrast and Daylight Variability in Contemporary Architectural Design: A Typological Approach. Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Lux Europe, 2013.

© Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen
© Siobhan Rockcastle, Marilyne Andersen
关于这位作者
引用: Thomas Schielke. "10种自然采光方式: 从强烈光影到漫射光线" 29 5月 2016. ArchDaily. Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/787878/10chong-zi-ran-cai-guang-fang-shi-cong-qiang-lie-guang-ying-dao-man-she-guang-xian>

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