上海世博会万科馆的天然光环境设计
本文阐述“麦垛”天然光设计之核心思路——天光自治、表现光影和仰望蓝天的具体实现方式。“麦垛”是多相工作室对2010年上海世博会万科馆的昵称，由表皮为秸秆板的三个正圆台与四个倒圆台交错组成，它们围合而成的半室外空间四周通透，顶部通过透明ETFE膜连成一体（见图1）。圆台内部是独立的展厅与后勤办公空间，建筑外部环绕着景观水池。“麦垛”天然光设计的核心思路由建筑师在创作早期已经确定，即天光自治、表现光影和仰望蓝天，此外，耗时一年对于万神庙圆洞天窗的“再现”终因与展陈光环境所要求的“黑暗稳定”相矛盾而被取消（七个圆筒都留有采光天窗，除后勤空间外均被展陈设施隔离）。
1.“巨型光筛”与“天光自治”
无论是三维软件、实体模型还是设计者的头脑中，相对单纯的七个（三正、四倒）圆台靠在一起，自然产生了一系列富于感情色彩的光线路径，由此进入的直射光线在中庭的曲面界面上绘出美妙的光影轨迹。光学顾问的核心工作之一就是确定这个“巨型光筛”过滤得到的光线为中庭提供了多少年平均照度，并依此校核形体几何关系。通过制作1:30的模型（见图2）来评估中庭采光水平是否在有效照度（100 lx-2000 lx）范围内：如果低于100 lx，需要增大进光路径或在日间补充人工照明以避免由外部进入建筑以后由于亮度过低造成视觉不适，并为大量参观人流提供较为明亮、舒适、空间关系明确的交通照明；如果高于2000 lx，则需要缩小进光路径，减少进入的光量以避免夏季过热和中庭的仰视眩光。模型实测结果为，在最终选取的双层ETFE材料的综合透光比为64%的情况下，修正后的中庭平均天空光照度约为500lx，在日间的参观时段实现了天光自治，约等于日间节省276,000 lm的人工照明，建筑师的初始布局方案恰当可行。在照度适中、没有眩光、低辐射得热的物理环境下，参观者可以安全舒适的欣赏由“巨型光筛”所呈现出的自然光表情。（见图3）
2.“仰望蓝天”与“障碍清除”
“仰望蓝天”是“麦垛”营造者抒发自然主义情怀的核心修辞，既要求仰视视野的单纯、干净，隐藏包括人工照明在内的各种设备和管线，也需要采光系统本身接近于“无窗状态”。（见图4、图5）
消除上部空间恼人的设备管线，意味着建筑师需要付出巨大的努力， “见光不见灯”的想法贯彻了两年的照明顾问工作。不能用常规的下射照明方式，主要的公共照明灯具（94支150瓦窄角投光灯）位于下部空间的筒门门楣上部的灯槽内，经过大量现场实验，在保证上射光合理出射、主空间人视点灯具不可见的前提下确定了最小灯槽尺寸；辅助的公共照明灯具（荧光灯支架）位于上部异型天窗的两侧（设置于筒上部）。
仰视视野中在相邻麦垛之间的采光系统为双层ETFE气枕，在保持传热系数（U值为2.34）和遮阳系数（SC值为0.76）符合节能要求的前提下，选用了一层镀点膜（200PT46，透光率66%）加一层透明膜（200NJ，透光率91%）的双层ETFE方式，选取了“大镀点松散布置”（镀点直径16mm，镀点率46%）的方式，透光部分保持较高透明度，整体保持较高的透明感觉，以提高仰望蓝天的视线穿透性。最终留在筒内人眼与蓝天之间的只有ETFE气枕、气枕钢结构和依据消防法规不得不明装的几支水炮。
3.万神庙情节
每个建筑师都有万神庙情节。如何于每个金色麦垛中表现日升日落、气象万千，同时又不干扰室内的展陈主题，为此进行了1:30的模型试验。于全阴天时段测得室内的水平与垂直采光系数分布，由此计算得出筒内各位置的年平均照度。通过设置于模型底部的针孔摄像机捕捉典型日的筒内日光轨迹，在内立面展开图上标出的日光轨迹和年平均照度值将用于同建筑师、展陈设计师共同商讨展陈计划。因投影区的非投影仪照度建议低于80 lx，展陈设计提出的低照度要求令参观者于圆筒中心仰视圆洞的设想无法实现。在建筑师的坚持下，最终于后勤筒实现了一个可见的圆形天窗，为后勤的交通空间提供自然光照（见图6），其它各筒的天窗被展陈设施所遮蔽。
4.结语
在对待自然光的态度上，建筑师与光学顾问达成高度共识并贯穿项目始终，建筑师的执著确保这些构想得以实现。尽管在人工照明方面尚有很多可谈之处（亮度规划、照明构思、藏灯构造、调试过程等限于篇幅原因另行探讨），但对于光学顾问而言，最为感动的场景依然属于在中庭里仰望蓝天并用心灵捕捉那些稍纵即逝的光影。
注释
多相期冀万科馆的建筑设计可以唤起人们接受、欣赏、尊重自然的观念与信心。万科馆最终确定的主题是“尊重的可能”，关注地球的生态与环境问题。在一系列的诗意设想中，经过团队努力，除了自然采光之外，还实现了自然材料、自然通风和自然降温。
（1）自然材料。新秸秆板的自然纹理和金黄色泽传递出生命的健康与丰盛，秸秆板的色泽也会随着时间的推移而变化。这种自然褪变传达出一个观念，即如果人们尊重自然的应有状态，就会减少与自然的无畏对抗。
（2）自然通风。多相优先考虑利用自然通风降温，尽可能减少空调使用时间，并设计了热压、风压两套自然通风系统。占建筑总面积1/6的中庭设计为开敞空间，完全不使用空调。
（3）自然降温。围绕在建筑周边的水池不仅是景观的需要，水的蒸发可以降低进入室内空气的温度，而水池的补水将使用从屋顶收集的雨水。
项目名称：2010年上海世博会万科馆
建筑规模：3309m2
建筑师：北京多相建筑设计工作室
建筑及景观方案设计：北京多相建筑设计工作室
建筑生态技术咨询：林波荣、谷立静、周潇儒、彭渤（清华大学建筑学院）
建筑光学设计咨询：张昕、杨光、谢匡政、肖闻达、兰恬（清华大学建筑学院）
参考文献
多相工作室. 麦垛——2010上海世博会万科馆. 时代建筑. 2010（3）: 132～137.
本文由()收集整理，希望本文对你有所帮助。
声明：文章来源于互联网，仅供照明设计参考学习，版权归原作者所有。
1.“巨型光筛”与“天光自治”
无论是三维软件、实体模型还是设计者的头脑中，相对单纯的七个（三正、四倒）圆台靠在一起，自然产生了一系列富于感情色彩的光线路径，由此进入的直射光线在中庭的曲面界面上绘出美妙的光影轨迹。光学顾问的核心工作之一就是确定这个“巨型光筛”过滤得到的光线为中庭提供了多少年平均照度，并依此校核形体几何关系。通过制作1:30的模型（见图2）来评估中庭采光水平是否在有效照度（100 lx-2000 lx）范围内：如果低于100 lx，需要增大进光路径或在日间补充人工照明以避免由外部进入建筑以后由于亮度过低造成视觉不适，并为大量参观人流提供较为明亮、舒适、空间关系明确的交通照明；如果高于2000 lx，则需要缩小进光路径，减少进入的光量以避免夏季过热和中庭的仰视眩光。模型实测结果为，在最终选取的双层ETFE材料的综合透光比为64%的情况下，修正后的中庭平均天空光照度约为500lx，在日间的参观时段实现了天光自治，约等于日间节省276,000 lm的人工照明，建筑师的初始布局方案恰当可行。在照度适中、没有眩光、低辐射得热的物理环境下，参观者可以安全舒适的欣赏由“巨型光筛”所呈现出的自然光表情。（见图3）
2.“仰望蓝天”与“障碍清除”
“仰望蓝天”是“麦垛”营造者抒发自然主义情怀的核心修辞，既要求仰视视野的单纯、干净，隐藏包括人工照明在内的各种设备和管线，也需要采光系统本身接近于“无窗状态”。（见图4、图5）
消除上部空间恼人的设备管线，意味着建筑师需要付出巨大的努力， “见光不见灯”的想法贯彻了两年的照明顾问工作。不能用常规的下射照明方式，主要的公共照明灯具（94支150瓦窄角投光灯）位于下部空间的筒门门楣上部的灯槽内，经过大量现场实验，在保证上射光合理出射、主空间人视点灯具不可见的前提下确定了最小灯槽尺寸；辅助的公共照明灯具（荧光灯支架）位于上部异型天窗的两侧（设置于筒上部）。
仰视视野中在相邻麦垛之间的采光系统为双层ETFE气枕，在保持传热系数（U值为2.34）和遮阳系数（SC值为0.76）符合节能要求的前提下，选用了一层镀点膜（200PT46，透光率66%）加一层透明膜（200NJ，透光率91%）的双层ETFE方式，选取了“大镀点松散布置”（镀点直径16mm，镀点率46%）的方式，透光部分保持较高透明度，整体保持较高的透明感觉，以提高仰望蓝天的视线穿透性。最终留在筒内人眼与蓝天之间的只有ETFE气枕、气枕钢结构和依据消防法规不得不明装的几支水炮。
3.万神庙情节
每个建筑师都有万神庙情节。如何于每个金色麦垛中表现日升日落、气象万千，同时又不干扰室内的展陈主题，为此进行了1:30的模型试验。于全阴天时段测得室内的水平与垂直采光系数分布，由此计算得出筒内各位置的年平均照度。通过设置于模型底部的针孔摄像机捕捉典型日的筒内日光轨迹，在内立面展开图上标出的日光轨迹和年平均照度值将用于同建筑师、展陈设计师共同商讨展陈计划。因投影区的非投影仪照度建议低于80 lx，展陈设计提出的低照度要求令参观者于圆筒中心仰视圆洞的设想无法实现。在建筑师的坚持下，最终于后勤筒实现了一个可见的圆形天窗，为后勤的交通空间提供自然光照（见图6），其它各筒的天窗被展陈设施所遮蔽。
4.结语
在对待自然光的态度上，建筑师与光学顾问达成高度共识并贯穿项目始终，建筑师的执著确保这些构想得以实现。尽管在人工照明方面尚有很多可谈之处（亮度规划、照明构思、藏灯构造、调试过程等限于篇幅原因另行探讨），但对于光学顾问而言，最为感动的场景依然属于在中庭里仰望蓝天并用心灵捕捉那些稍纵即逝的光影。
注释
多相期冀万科馆的建筑设计可以唤起人们接受、欣赏、尊重自然的观念与信心。万科馆最终确定的主题是“尊重的可能”，关注地球的生态与环境问题。在一系列的诗意设想中，经过团队努力，除了自然采光之外，还实现了自然材料、自然通风和自然降温。
（1）自然材料。新秸秆板的自然纹理和金黄色泽传递出生命的健康与丰盛，秸秆板的色泽也会随着时间的推移而变化。这种自然褪变传达出一个观念，即如果人们尊重自然的应有状态，就会减少与自然的无畏对抗。
（2）自然通风。多相优先考虑利用自然通风降温，尽可能减少空调使用时间，并设计了热压、风压两套自然通风系统。占建筑总面积1/6的中庭设计为开敞空间，完全不使用空调。
（3）自然降温。围绕在建筑周边的水池不仅是景观的需要，水的蒸发可以降低进入室内空气的温度，而水池的补水将使用从屋顶收集的雨水。
项目名称：2010年上海世博会万科馆
建筑规模：3309m2
建筑师：北京多相建筑设计工作室
建筑及景观方案设计：北京多相建筑设计工作室
建筑生态技术咨询：林波荣、谷立静、周潇儒、彭渤（清华大学建筑学院）
建筑光学设计咨询：张昕、杨光、谢匡政、肖闻达、兰恬（清华大学建筑学院）
参考文献
多相工作室. 麦垛——2010上海世博会万科馆. 时代建筑. 2010（3）: 132～137.
本文由()收集整理，希望本文对你有所帮助。
声明：文章来源于互联网，仅供照明设计参考学习，版权归原作者所有。
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