建筑自然采光與環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)探究

楚守忠

摘要：建筑行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，也使得采光節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中得到廣泛使用，通過光能的利用，不僅可以節(jié)省自然資源，還可以提高人們的生活水平。本文通過分析建筑自然采光的好處和采光節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素，提出了采光節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

關(guān)鍵詞：建筑；自然采光；環(huán)境節(jié)能

前言

照明能耗在建筑能耗中占有重要位置，這就要求在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用采光節(jié)能設(shè)計(jì)，而并不是只考慮熱環(huán)境節(jié)能的單極化節(jié)能，從而得到完善的綠色建筑。建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)通常要在整體節(jié)能思維上進(jìn)行，全面分析光和熱的環(huán)境，考慮不同的環(huán)境特點(diǎn)，使采光節(jié)能發(fā)揮出最好效果。

1.建筑采用自然采光的好處

1.1自然采光可以提高工作效率

雖然天然采光可以有效節(jié)約能源和減少環(huán)境污染，但更關(guān)鍵的是其能夠給室內(nèi)人員帶來很好作用。根據(jù)外國的調(diào)查，每個(gè)工作人員使用年度照明費(fèi)僅等同于他每小時(shí)的酬薪，所以，天然采光的經(jīng)濟(jì)作用重點(diǎn)體現(xiàn)在提高生產(chǎn)力、促進(jìn)工作效率以及出勤率上，這些都保證了天然采光系統(tǒng)的初投資回收的順利進(jìn)行，因?yàn)樘烊还饪梢蚤g接影響到人的美學(xué)、視覺以及光生物學(xué)等方面，人們已經(jīng)對(duì)天然光產(chǎn)生了很大的依賴性。

1.2豐富室內(nèi)光環(huán)境

天然光作為自然界中不斷變化的光線，主要包括了散射光、反射光還有折射光，其強(qiáng)度、方向以及頻譜因不同的時(shí)間和天氣而發(fā)生改變。每個(gè)好的天然采光設(shè)計(jì)都能充分使用這些變化的性質(zhì)特征來制造優(yōu)良的采光作用，使室內(nèi)光環(huán)境得到優(yōu)化。

1.3自然采光使人們的身心更健康

照明研究中心近期做了一個(gè)生理學(xué)原理假設(shè)，此原理很好詮釋了天然采光能夠提升工作效率的原因。經(jīng)過有關(guān)實(shí)驗(yàn)，天然光能夠防止人體內(nèi)褪黑色素的出現(xiàn)，此種色素可以使人體內(nèi)部的生物鐘以及生理周期得到調(diào)節(jié)。Rea等人的研究也表明，在辦公室照度的影響下，光波擁有短的波長(zhǎng)且高能量，從而可以避免褪黑色素的形成，所以，天然光能夠制造優(yōu)良的光環(huán)境，調(diào)節(jié)人體的生理周期，如此一來，就能平衡人體的生理周期和室外的照度水平。

2. 采光節(jié)能設(shè)計(jì)需要考慮的因素

2.1 協(xié)調(diào)光、熱建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的矛盾

建筑設(shè)計(jì)中影響光和熱的關(guān)鍵因素是陽光輻射，所以在設(shè)計(jì)節(jié)能時(shí)需小心使用太陽能輻射，盡力解決和改善其在分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)兩部分的矛盾。根據(jù)中國光氣候分區(qū)圖，可以把中國的建筑設(shè)計(jì)分為五個(gè)光氣候區(qū)，由此指引設(shè)計(jì)天然采光；而針對(duì)設(shè)計(jì)熱能上，依據(jù)建筑熱工設(shè)計(jì)分布圖，把中國分為五個(gè)熱工區(qū)。照度是光氣候的區(qū)的指標(biāo)，而溫度是熱工分區(qū)的關(guān)鍵指標(biāo)。相同地方可以屬于不同的光氣候區(qū)以及熱工區(qū)，從而對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也就有所改變。所以如果想讓建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)采光節(jié)能的效果，應(yīng)盡量解決光和熱在建筑設(shè)計(jì)中存在的盾，進(jìn)而確定嚴(yán)格的光氣候區(qū)分要求以及物理環(huán)境參數(shù)。

2.2 注重天然采光

采光節(jié)能設(shè)計(jì)必須要需充分重視天然采光，而不可以單單依靠人工光源。理由是第一人工光源會(huì)給人們的感受帶來影響，光線的溫度也同樣會(huì)可以給人們制造不同的感受。而自然光因季節(jié)、時(shí)間、環(huán)境的不同經(jīng)過有效的設(shè)計(jì)能夠?qū)κ覂?nèi)照明帶來良好的作用，其舒適度也在很大程度上超過了人造光源，不但讓黑暗的房間明亮起來，而且還能制造室內(nèi)的良好藝術(shù)空間和氛圍。第二，如果能夠有效使用天然光源就能夠減少電能的消耗。根據(jù)計(jì)算，照明消耗占了建筑消耗中近三分之一的比例，而天然光源就可以取之不盡用之不竭，并且和人工光源比較起來會(huì)更安全和潔凈。只要盡可能的減少照明消耗，就能實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)建筑，達(dá)到綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)。有效的使用太陽光，不但屬于城市規(guī)劃方面的問題，要求每個(gè)地區(qū)在進(jìn)行所有規(guī)劃設(shè)計(jì)使都應(yīng)充分利用天然采光，而且是設(shè)計(jì)師應(yīng)重視的問題。

2.3 根據(jù)不同地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)、建筑情況采光節(jié)能設(shè)計(jì)

在我國，各個(gè)地方的光照條件以及環(huán)境特點(diǎn)都不盡相同，而不同地方的建筑群也有著不同的屬性。所以設(shè)計(jì)采光節(jié)能應(yīng)參考每個(gè)地方的環(huán)境屬性以及建筑狀況來進(jìn)行整體規(guī)劃。實(shí)際的采光設(shè)計(jì)，需依據(jù)此地方的環(huán)境特點(diǎn)實(shí)施設(shè)計(jì)，唯有合適的朝向布局才能解決建筑設(shè)計(jì)中光和熱的矛盾。在進(jìn)行設(shè)計(jì)建筑時(shí)需確保向南歸化布局，這主要是由于我國在北半球的位置，南向布局能夠確保最大的冬季日照值和最低的夏季輻射值，這樣布局能夠?qū)崿F(xiàn)更好的日照。其次，在我國很多地方夏季都會(huì)受到東南風(fēng)的影響，所以坐北朝南能夠有效的滿足通風(fēng)需求。為減少采光耗能還能夠在南向墻面使用鏡面材料引進(jìn)光線，從而加強(qiáng)北面房間的光照度。同時(shí)，為了確保足夠長(zhǎng)的建筑物內(nèi)日照時(shí)間，還應(yīng)重視植被對(duì)光照的影響。綠樹植被能夠很好的緩解熱環(huán)境，然而設(shè)計(jì)其時(shí)必須滿足采光需求。

3. 采光節(jié)能設(shè)計(jì)措施

3.1 整體性的規(guī)劃布局

采光節(jié)能的最終目標(biāo)是達(dá)到人們對(duì)于采光、通風(fēng)以及消防等方面的居住需求，盡可能使用自然光能，防止自然資源過度損耗。如此以來就需要有關(guān)設(shè)計(jì)人員可以充分參考真實(shí)的氣候和整體工程設(shè)計(jì)，并合理有效的規(guī)劃和布局全部采光節(jié)能方案?？偟膩碚f，在運(yùn)用采光節(jié)能方案的過程中，通常很容易實(shí)現(xiàn)日照間距，但是假如日光射入了室內(nèi)，就不能做到適當(dāng)?shù)谋ＷC，這是由于室外的因素沒有得到充分滿足，從而可知只有全面的規(guī)劃布局才能夠根本的保證采光節(jié)能措施的順利進(jìn)行。

3.2 建筑體型優(yōu)化

采光節(jié)能方案的運(yùn)用過程，需要參考整體建筑工程設(shè)計(jì)，確保其在本來基礎(chǔ)上得到相應(yīng)的改善，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)，使工程使用效率發(fā)揮最大值。在目前建筑室內(nèi)耗能中，其主要原因是太陽在建筑外表面的輻射熱還有直射光的基礎(chǔ)上，添加了室內(nèi)光以及熱環(huán)境的耗能，如此很容易得知，優(yōu)化建筑體型是設(shè)計(jì)建筑節(jié)能的核心。在協(xié)調(diào)類似情況時(shí)，一般使用的方法是通過創(chuàng)新室內(nèi)窗底設(shè)計(jì)來進(jìn)行控制，假如開窗面積過大，則就會(huì)引起過大的窗地比例，就能很好實(shí)現(xiàn)采光；假如考慮采光的均勻性，就會(huì)選擇天窗，然而針對(duì)熱工角度，屋頂雖然是熱量最多的地方，但天窗不是最合適的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)各種地域和氣候環(huán)境，設(shè)計(jì)建筑外形的開窗時(shí)，需充分考慮實(shí)際的地理位置和氣候環(huán)境再實(shí)施設(shè)計(jì)，由此保證采光節(jié)能措施的有效使用。

3.3 采光口的設(shè)計(jì)及材料選擇

根據(jù)采光口通風(fēng)、遮陽以及采光的整體性很容易得知，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)采光口時(shí)，應(yīng)該在首先確保構(gòu)建材料氣密性再進(jìn)行實(shí)施，此外根據(jù)不同地方的劃分要求，經(jīng)過相關(guān)計(jì)算來實(shí)現(xiàn)采光照度的節(jié)電量和夏季的熱還有冬季失熱情況下的耗能量再仔細(xì)設(shè)置采光口的地方，保證室內(nèi)順暢的通風(fēng)。此外，在挑選采光口的材料上，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該高度重視。

3.4 反光與遮陽措施

在建筑室內(nèi)采光照度提升進(jìn)行時(shí)，設(shè)計(jì)人員能夠在窗頂部設(shè)置水平反光板，讓日光反射在室內(nèi)，與此同時(shí)在溫暖的夏天，能夠通過有關(guān)的遮陽措施來防止陽光直射的發(fā)生。針對(duì)采光節(jié)能的策劃中，要求設(shè)計(jì)人員本根據(jù)實(shí)際情況，全面結(jié)合反光和遮陽措施，使其保證根本基礎(chǔ)上構(gòu)成協(xié)調(diào)的整體，使光線照度得到提升的同時(shí)，還可以有效減少光線給人們生活帶來的不便。

4.結(jié)束語

建筑能耗主要由照明能耗構(gòu)成，因此建筑節(jié)能設(shè)計(jì)需加強(qiáng)重視采光節(jié)能設(shè)計(jì)因素。采光節(jié)能要調(diào)解采光和熱工節(jié)能間的矛盾、重視天然采光并依據(jù)不同地區(qū)和環(huán)境選擇不同設(shè)計(jì)方法。此外，采光節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)整體規(guī)劃建筑物從而實(shí)現(xiàn)控制采光的目的，最終使采光節(jié)能發(fā)揮最好作用。

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