世界名建築的採光高招，必看！
在一個相當長的歷史階段，人類利用自然光和火光照明，曾在建築中創造了不少有效的採光和照明方法。隨著人類文明的進步，建築的採光也變得更加高效，照明手段更為科學化。從古代的木屋瓦房，到如今通體覆蓋玻璃幕牆的摩天大樓，科技的發展不斷刷新著建築的高度和顏值。從19世紀白熾燈的發明，到現在高能效、高亮度的LED照明技術，科技的發展大大豐富了人類的活動範圍。今天，就和知力君一起來看看，那些建築是怎麼「城會玩」，巧用採光技術的！
「鳥巢」與「水立方」的採光高招
坐落在北京的國家體育場「鳥巢」，宛如一個巨型的鳥窩，與周圍的樹木和諧地融為一體。但是你可能不知道，「鳥巢」有著世界上最大的透明頂棚結構，由884塊半透明的ETFE膜組成，鋪設面積將近4萬平方米。從體育場裡面看，就如同「中國的紙窗」。當自然光透過這層膜結構時，會發生漫反射，使得觀眾席上的採光變得均勻、柔和。漫反射，是投射在粗糙表面上的光向各個方向反射的現象。由於光線的傳播方向被隨機打亂，空間中的光線分布會變得十分均勻。膜結構的設計，既最大限度地做到了自然採光，同時也保證了採光的柔和與舒適，十分地巧妙。
國家游泳中心「水立方」與「鳥巢」緊緊相鄰，其方正的外形上布滿了淡藍色、半透明的氣枕結構，體現著一種嚴肅又活潑的美。與「鳥巢」相同，「水立方」也採用了ETFE膜作為氣枕結構的材料，為場館帶來更多的自然光。不同的是，「鳥巢」採用了單層膜結構，而「水立方」外牆上是雙層氣枕膜結構，它的設計靈感取材於細胞的排列形式和肥皂泡的天然結構，這種設計既使自然光能經過足夠的漫反射，令場館內的採光更加柔和自然；同時又可以隔絕熱量，讓「水立方」在酷熱的夏天保持涼爽的室內環境。
「夜幕麗人」的背後的色彩之謎
水立方的創意不僅在於氣泡一般的外形，還在於它在夜晚的絢爛色彩。夜幕中的「水立方」如同一座方方正正的水晶宮殿，靜靜地依偎在「鳥巢」旁邊，通體散發著深沉水藍的魅力。而成就這美麗的「夜幕麗人」的，正是LED景觀照明工程。
LED，又稱發光二極體，是一種半導體二極體。不同半導體材料的LED，可以產生不同顏色的光。「水立方」的頂面加立面，一共裝有上百萬根LED發光二極體，可以顯示超過1600萬種顏色，這甚至超過了大部分的液晶顯示屏。「水立方」牆體上的每個「泡泡」里都裝有數十個LED燈，通過這些燈的顏色變化組合成各種圖案，造就了一個流光溢彩的建築魔方。
高科技的迪拜塔防晒絕招
迪拜塔的魅力不僅在於它的高度，還因它是沙漠中傲視群芳的現代繁華。超過10萬平方米的玻璃幕牆，讓迪拜塔在沙漠的陽光下熠熠生輝。然而，它的玻璃幕牆是如何經受住沙漠陽光的重重考驗的？
原來，迪拜塔的玻璃幕牆具有防輻射性。它的玻璃幕牆分成外表面和內表面，各塗有特殊的塗層。外表面塗有一層薄薄的金屬，其作用是反射每天太陽直接照射到建築物表面的光線，如同「防晒乳液」的作用一般。金屬塗層可以抵擋可見光和紫外線的輻射，但擋不住火熱沙漠中沙粒輻射的紅外線。因此，它的玻璃內表面有一層薄銀用來阻擋紅外線的熱輻射。在兩層玻璃之間，還有一層空氣層用來隔熱。因此，迪拜塔光鮮的玻璃幕牆，就這樣把沙漠過多的輻射和熱量拒之門外了。
不可不防的光污染
高層建築的玻璃幕牆外表新奇美觀，既可反射太陽輻射，又有良好的保暖隔熱性能。但是玻璃幕牆的過度使用卻帶來了光污染。有時候，一些強光束甚至直衝雲霄，使得夜晚如同白天一樣，被稱為「人工白晝」。
光污染與其他環境污染一樣，會對人類產生危害，影響人們正常的工作和生活，甚至容易引發火災。瞬間的強光照射會危害人的眼睛，使人們出現短暫的失明，對人眼角膜、虹膜和視網膜造成傷害。由玻璃幕牆反射的強光以及機動車前燈產生的眩光，會嚴重危害司機和行人的視覺功能，易導致交通事故的發生。而紫外光的污染則會引發人們生理上的疾病，嚴重的甚至會致癌。
光污染不僅影響人類，還會產生生態破壞。比如，鳥類的遷徙容易被人工光所干擾，它們在夜間靠星星來識別方向，城市的照明光卻常令它們迷失方向。據統計表明，每年約有400萬隻候鳥因撞上高樓的廣告燈而死去。海龜也容易受到光污染的影響，剛破殼的小海龜會根據月亮和星星在水中的倒影而游向水中，但由於地面光遠遠亮於月亮和星星，剛出生的小海龜會誤把陸地當海洋，最終因缺水而喪命。除此之外，光污染還會妨礙天文觀測，帶來能源的浪費，給人類帶來潛在的威脅。因此，防治光污染需要全社會倡導低碳生活，減少強光的使用，杜絕照明上的過度浪費。
（本文選自《知識就是力量》雜誌2015年12月刊《建築用光學問多》一文，作者：王梓）
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