談可持續(xù)的建筑天然采光設(shè)計(jì)

劉鵬

談可持續(xù)的建筑天然采光設(shè)計(jì)

劉鵬

在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，可持續(xù)發(fā)展理念是一種社會經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略模式，它在實(shí)際應(yīng)用的過程中，不僅滿足了當(dāng)代人們的生活需求，還有效的保障了后代人的經(jīng)濟(jì)利益，因此當(dāng)前人們也已經(jīng)將可持續(xù)發(fā)展理念應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，并且都取得了不錯(cuò)的效果。而在我國建筑天然采光設(shè)計(jì)的過程中，人們也將這種科學(xué)的發(fā)展理念應(yīng)用到了其中，使其建筑結(jié)構(gòu)的天然采光效果得到有效的提高。文章首先對可持續(xù)天然采光的內(nèi)涵進(jìn)行介紹，其次討論了可持續(xù)發(fā)展觀在建筑天然采光設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，以供相關(guān)人士參考。

可持續(xù)；建筑設(shè)計(jì)；天然采光

從古至今，建筑設(shè)計(jì)師們對建筑物的天然采光都十分的關(guān)注，這不僅是整個(gè)建筑的靈魂，還在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中扮演著十分重要的角色。而隨著社會的不斷發(fā)展，人們也將許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到了建筑天然采光設(shè)計(jì)當(dāng)中，而可持續(xù)科學(xué)發(fā)展理念的應(yīng)用，不僅滿足了人們在日常生活和工作中生理需求，使得人們有著良好的情況，還有效的提高了建筑資源的利用率，使得建筑行業(yè)在發(fā)展的過程中，也滿足當(dāng)代人們節(jié)能環(huán)保的相關(guān)要求，從而有效的降低了建筑耗能給周圍環(huán)境帶來的壓力。可見，可持續(xù)發(fā)展理念在建筑天然采光設(shè)計(jì)的應(yīng)用過程中，有著十分重要的意義。下面我們就對可持續(xù)天然采光的內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行簡要的介紹。

一、可持續(xù)天然采光的內(nèi)涵

人們在日常生活和工作的過程中，建筑采光設(shè)計(jì)有著十分重要的作用，它不僅有利于人們的生理健康，還給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了很多的便利。但是，在建筑設(shè)計(jì)的過程中，天然光沒有經(jīng)過相應(yīng)的處理，那么就十分容易對建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部環(huán)境造成影響。例如導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境溫度升高，使得空調(diào)系統(tǒng)的耗能增大。這就和當(dāng)前我國建筑行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展有著一定的沖突。此外，如果被太陽光過多的直射，也會對人們的生態(tài)健康有著極為嚴(yán)重的影響。因此，設(shè)計(jì)師們在對建筑技術(shù)的過程中，就要將可持續(xù)天然采光的理念應(yīng)用到其中，對建筑結(jié)構(gòu)的天然采光系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母牧迹瑥亩行У慕鉀Q在其中存在著相應(yīng)問題，以保證室內(nèi)空間環(huán)境的舒適和健康。

由此可見，人們在建筑設(shè)計(jì)的過程中，利用相關(guān)的技術(shù)手段將天然管的有利之處進(jìn)行很多好的用于，使得室內(nèi)空間環(huán)境的舒適性得到有效的改善，大幅度的提高了天然光的利用率。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和管理理念應(yīng)用到建筑天然采光設(shè)計(jì)當(dāng)中，從而為建筑結(jié)構(gòu)天然光的利用提供了一個(gè)良好的發(fā)展平臺，而且在許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的支持下，設(shè)計(jì)師們也可以對其相關(guān)的建筑數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集分析，通過精確的數(shù)字化測量，充分的發(fā)揮出可持續(xù)采光的應(yīng)用效果。

二、天然采光的虛擬預(yù)測與評價(jià)

隨著人們開始對計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐步深入，以及對居住環(huán)境的追求，對計(jì)算機(jī)模型天然光的計(jì)算建模開始逐漸發(fā)展起來，相對于實(shí)體模型，能夠提供更加精確、細(xì)致的數(shù)據(jù)。相關(guān)研究學(xué)者曾經(jīng)指出：到現(xiàn)在為止，恰如其分的天然采光設(shè)計(jì)如此困建難的原因就是缺相應(yīng)的設(shè)計(jì)工具[1]。可見，數(shù)字化對天然光的采集有很大的便利，這也為建筑師們設(shè)計(jì)提供了很多的便利，通過預(yù)測天然采光效果，從而進(jìn)行尤為準(zhǔn)確的采光設(shè)計(jì)。這就是說設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)方面必須將“采光”設(shè)計(jì)考慮到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中。當(dāng)今國外搭建了許多數(shù)字化的天然采光分析模型，這里簡單介紹其中的幾種模型。由微軟公司開發(fā)，在EXCEL的平臺上搭建而成，面對對象是建筑頂部的設(shè)計(jì)，通過建立天然的采光分析模型，使氣候和建筑能夠很好的通過這個(gè)平臺得到計(jì)算，使建筑師通過所得數(shù)據(jù)得到自己想到的采光率。對于分析照明情況，AG132和Lu menOe -51gner通過分析計(jì)算達(dá)拉斯一年中太陽運(yùn)行軌道的精確數(shù)據(jù)，建立了三維遮擋曲線，以此為基礎(chǔ)建立了以中國形似貝殼的鋁型鑄件。這些由特殊材質(zhì)制作的五十萬個(gè)貝殼，以開口向北的方式很整齊的排列在屋頂，通過吸收向北朝向的陽光，并且阻止直射陽光帶來的紫外線的投入，很好的避免了建筑物的展品吸收那些有害的成分，從而對人體進(jìn)行損害。

三、天然采光的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)

我們可以透過室內(nèi)看到室外的天空。這個(gè)博物館通過吸收天然光的照射，達(dá)到穩(wěn)定光照的效果，從而避免了展品吸收大量紫外線而產(chǎn)生不良的陰影，影響視覺效果。而且我們在對建筑天然采光設(shè)計(jì)的過程中，發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)吸引人的、別具一格的、完美組合的建筑學(xué)上的解決方案，提供了豐富的自然光，光影效果豐富，隔熱裝飾巧妙，讓人感覺愉悅，視線自由、透明、通暢，可以直視天空。太陽在一年中的變化都會使建筑物采光的均勻度降低。太陽直射的熱量會使夏天空調(diào)的制冷系數(shù)降低，增加了空調(diào)以及能源的消耗率和負(fù)擔(dān)。

四、天然光照明范圍的擴(kuò)大

為保證室內(nèi)光環(huán)境、熱環(huán)境的舒適性與穩(wěn)定性。人們在天然采光系統(tǒng)中采用一系列的技術(shù)手段來實(shí)時(shí)控制天然光及熱的攝入量。首先是在采光材料上出現(xiàn)了革新。采光材料能夠自己感知光與熱的變化從而調(diào)節(jié)采光量?，F(xiàn)已研制出多種類型的調(diào)光玻璃，這些調(diào)光玻璃和吸熱玻璃、熱反射玻璃不同，它們能夠隨著外界光、熱條件的變化而變，從而實(shí)現(xiàn)對陽光射入量的控制，為建筑提供理想的光、熱環(huán)境。目前的調(diào)光玻璃主要有四種類型：光致變色、電致變色、溫致變色和壓致變色。

例如：美國新墨西哥州的一家太陽能技術(shù)公司在2003年9月發(fā)明了一種能夠自動控制熱量和陽光射入量的預(yù)制屋頂和墻板構(gòu)件。這種構(gòu)件內(nèi)含有一層由水溶性碳水聚合物制成的透明薄膜，只要調(diào)整聚合物中各種成分的比例，就可以改變薄膜對陽光的射入和反射性能。從而可使室內(nèi)溫度控制在15.5℃一65.6℃中的任何一處[2]。

美國建筑能源公司目前正在開發(fā)一種傳感器定位和定向工具，簡稱這是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制程序，只要在適當(dāng)?shù)奈唬卜艂鞲衅?。就可以?shí)時(shí)監(jiān)測電光和天然光的光照情況，并可以輸出照度變化曲線、電光和天然光在一年中的照明狀況、一定時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生的光電能等信息。

總之，可持續(xù)建筑天然采光設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，有著許多良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)師們也可以將建筑采光設(shè)計(jì)的內(nèi)容和自然環(huán)境完美的搭配在一起，使得建筑內(nèi)部環(huán)境中光和環(huán)境可以完美的結(jié)合在一起，這樣就有效的擴(kuò)大了天然光照明范圍，大幅度的降低資源的消耗量，使其在提高人們生活水的同時(shí)，也極大的降低了能源的消耗，致使建筑設(shè)計(jì)的成本得到有效的控制，從而為人們帶來了較多的經(jīng)濟(jì)利益。目前，可持續(xù)建筑天然采光設(shè)計(jì)已經(jīng)成為建筑設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一，這樣建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語

由此可見，可持續(xù)的建筑天然采光設(shè)計(jì)在應(yīng)用中，不僅有效的保障了人們的生理健康，為了人們提高了安逸舒適的生活環(huán)境，還有著良好的節(jié)能環(huán)保功能，為社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了前提條件。但是，由于可持續(xù)的建筑天然采光設(shè)計(jì)理念在我國建筑設(shè)計(jì)中起步得比較晚，許多方面還存在著一定的問題，因此我們還要在不斷的實(shí)踐活動中，來對其進(jìn)行改革和完善，從而推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

[1]楊志達(dá).建筑采光設(shè)計(jì)的幾個(gè)誤區(qū)[J].山西建筑，2007(13)

[2]胡毅.淺談如何做好建筑節(jié)能設(shè)計(jì)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011(08)

劉鵬，男，出生年月：1985年5月，出生地：遼寧省鐵嶺市銀州區(qū)。畢業(yè)院校：大連理工大學(xué)城市學(xué)院。研究方向：建筑設(shè)計(jì)。身份證號：211202198505041298