淺談現(xiàn)代住宅建筑的節(jié)能和采光設(shè)計(jì)

王玉玨

摘要：在可持續(xù)發(fā)展的理念下，現(xiàn)代建筑越來越注重建筑節(jié)能與采光設(shè)計(jì)。合理有效的采光設(shè)計(jì)不僅能夠提升建筑室內(nèi)空間的光照效果、改善建筑室內(nèi)環(huán)境，更可以有效節(jié)約電力資源，滿足建筑節(jié)能發(fā)展要求。因此，這里針對(duì)現(xiàn)代住宅建筑的節(jié)能和采光設(shè)計(jì)做研究，并討論各種新型采光技術(shù)，如光電玻璃幕墻等在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的應(yīng)用等，可以有效結(jié)合建筑內(nèi)外環(huán)境，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)調(diào)節(jié)，提升建筑整體舒適性，滿足現(xiàn)代建筑可持續(xù)性發(fā)展要求。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代住宅;自然采光;節(jié)能采光;策略

1 建筑自然采光節(jié)能設(shè)計(jì)相關(guān)概述

1.1 采光方式研究

目前來看，建筑采光可以分為兩種，一種屬于自然采光，另一種屬于光照系統(tǒng)采光，也叫人工照明。目前我國建筑中，主要以人工照明為主，它能夠提供穩(wěn)定、較為良好的光源效果，不過人工照明消耗能源，我國電力資源主要以火力發(fā)電為主，人工照明會(huì)造成光污染、大量電力消耗。在節(jié)能減排大環(huán)境下，我國開始在建筑中不斷優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，注重建筑采光的需求，這樣不僅能提高建筑的采光效果，更可以實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)。更為關(guān)鍵的是，自然光源對(duì)環(huán)境有凈化效果，采光更自然，更符合人體發(fā)展需要。而人工照明燈具光源存在差異，均勻性較差，甚至對(duì)室內(nèi)環(huán)境帶來影響，特別是人的眼睛長期接觸光源，影響視力，對(duì)皮膚也有副作用。

1.2 建筑自然采光節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)探索

1.2.1 需要符合照明要求

大自然中的太陽光更屬于自然光，是萬物生長耐以生存的能量，在發(fā)展中，萬物的生長都離不開自然光。不過自然光的產(chǎn)生受限于太陽活動(dòng)的變化，其強(qiáng)弱會(huì)不同。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，需要充分考慮到太陽光如何采集、如何控制、轉(zhuǎn)化等問題，同時(shí)太陽光也不能過強(qiáng)，不能直照人體，對(duì)人體身體，眼睛等部位有影響，應(yīng)該合理采集光源，并對(duì)其強(qiáng)弱進(jìn)行控制，也符合建筑采光設(shè)計(jì)要求。

1.2.2需要滿足環(huán)保要求

自然采光設(shè)計(jì)中，需要充分考慮環(huán)境保護(hù)問題。特別是太陽光中的紫外線對(duì)空氣中的細(xì)菌具有殺滅作用，同時(shí)光源的合理控制與采集，也可以凈化環(huán)境，提高建筑居住的舒適性，因此，在進(jìn)行光源采集中，需要盡可能符合人們生活要求與生態(tài)環(huán)境發(fā)展要求，避免自然光采集出現(xiàn)光污染問題，同時(shí)降低對(duì)周圍環(huán)境的影響。

1.2.3 需要滿足建筑節(jié)能要求

合理采光設(shè)計(jì)，自然光要比人工照明更優(yōu)異，同時(shí)節(jié)約大量資源。因此，在建筑采光設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分的對(duì)采光系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，如在白天中，盡可能采集外界光源實(shí)現(xiàn)建筑白天照明所需。而晚上可以借助太陽能發(fā)電等技術(shù)將光源進(jìn)行轉(zhuǎn)換成電源，實(shí)現(xiàn)夜晚照明要求，這樣可以有效節(jié)約電力資源。

2 采光節(jié)能設(shè)計(jì)需要考慮的因素

2.1 自然光的變化性因素

建筑自然光源的的采集主要是太陽光，太陽光的采集需要考慮到多種因素，如季節(jié)性因素、早中晚光照強(qiáng)度因素、光照采集的距離、采集方法因素等，特別是自然光的亮度、顏色存在不同，需要合理的進(jìn)行調(diào)整，最終采集的自然光需要符合人體發(fā)展需要，這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能要求。

2.2 環(huán)境因素

建筑采光設(shè)計(jì)中，不得不考慮周圍環(huán)境情況，特別是采光建筑若周圍存在建筑、存在大型植被、或者周圍有光照遮擋物，都會(huì)給建筑采光造成影響，特別是建筑隨著時(shí)間的變化，光照會(huì)遷移變化，采光效果會(huì)有明顯的不同，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮這些問題。

2.3建筑采光設(shè)計(jì)因素

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要充分考慮采光問題，特別是建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，門窗的設(shè)計(jì)占比、形狀、玻璃類型等，都會(huì)給采光的效果帶來影響。如在采光設(shè)計(jì)中，考慮到窗地比因素，窗地比小說明房間采光口面積相對(duì)較小，并不利于采光，而過大，又容易影響空調(diào)的使用，造成用電高的問題，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮這些因素，可別是窗戶的設(shè)計(jì)，比較出現(xiàn)光照盲區(qū)問題，對(duì)于玻璃的選擇，應(yīng)該具備好透光率特性，這樣才能提高采光設(shè)計(jì)的效果。

3 建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)探索

3.1 合理選擇建筑結(jié)構(gòu)朝向

根據(jù)我國地理位置的情況，我國處于北半球區(qū)域，這里夏至日南偏東及偏西60°朝向范圍內(nèi)，日照時(shí)間一般大于八個(gè)小時(shí)，同時(shí)在冬至日南偏東及偏西30°朝向范圍內(nèi)，也具有充足的日照要時(shí)間。所以，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)朝向設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮自然采光設(shè)計(jì)問題，建筑可以朝著南北方向進(jìn)行朝向設(shè)計(jì)，這樣采光條件更好，一般不推薦東西朝向，光照效果偏差。特別是在我國寒冷的北方地區(qū)，房屋朝向設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮采光效果因素，以提高建筑采光的設(shè)計(jì)效果，并降低建筑能耗。

3.2 對(duì)建筑形體優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑形體優(yōu)化主要考慮建筑體量、剖面形狀、進(jìn)深控制、墻體結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，一般來說建筑結(jié)構(gòu)長寬越大，其吸收熱能越多，在我國需要根據(jù)南北方情況進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。特別是南方地區(qū)，夏季炎熱，溫度較高，高強(qiáng)度的采光并不利于房屋散熱，同時(shí)也容易對(duì)人體皮膚、眼睛造成傷害，因此需要合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。而北方地區(qū)冬季寒冷，夏季相對(duì)更涼快，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到暖通空調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，應(yīng)選擇長寬比較大的形體。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)光照情況具體分析，考慮到建筑空間與外部的接觸面積，對(duì)光照區(qū)域進(jìn)行合理計(jì)算，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，從而有效滲透自然光，

被動(dòng)采光設(shè)計(jì)在建筑中比較常見，如落地窗、直立窗、百葉窗、玻璃材質(zhì)隔斷等等，或者也可以對(duì)建筑體表面進(jìn)行特定的采光設(shè)計(jì)，這些都可以幫助建筑獲得采光效果。而一些建筑對(duì)采光要求較高，還需要擴(kuò)大窗戶面積，或者增加頂層采光面，都可以提高建筑采光的效果。另外，采光設(shè)計(jì)thong，考慮到窗戶的尺寸參數(shù)，一般 ，窗戶過高時(shí)，近窗處照亮效果減弱，而過低又會(huì)影響人采光的屬性效果。因此，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出，門窗高度維持在0.9 m上下最佳，可以獲得較為舒適的效果。此外，一些地區(qū)夏季炎熱，需要設(shè)置專門的反光板，可以降低光照熱量，保障空調(diào)節(jié)能效果。

對(duì)于主動(dòng)式采光而言，這種會(huì)借助信息化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)，利用更為先進(jìn)的光學(xué)設(shè)備對(duì)外界光源進(jìn)行探測(cè)，借助機(jī)械式結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境光源進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)，將環(huán)境外光照主動(dòng)折射到室內(nèi)，使得室內(nèi)隨時(shí)可以獲得最佳采光效果，既可以提高光照效果，同時(shí)，也可以根據(jù)光照在不同角度的強(qiáng)弱進(jìn)行取舍，使得環(huán)境光照處于最佳狀態(tài)。

3.3一些新技術(shù)的應(yīng)用

在目前的采光設(shè)計(jì)中，也有大量的新技術(shù)應(yīng)用其中，如光電玻璃幕墻技術(shù)，這種技術(shù)可以借助光能、電能和玻璃有機(jī)結(jié)合，利用電能使玻璃兼具光亮和通透性形成一種新型環(huán)保節(jié)能材料。特別是一些建筑中，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，轉(zhuǎn)化為電能，降低建筑能耗，節(jié)能又環(huán)保，還可以降低光污染。

光導(dǎo)照明技術(shù)則是一種借助采光罩收集自然光線，并將其收入相關(guān)設(shè)備，借助光導(dǎo)管的傳送和強(qiáng)化后，再將這些光進(jìn)行均勻照射到建筑需要光源的位置的一種技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度，即便陰雨環(huán)境也能獲得良好的光照效果，顯著節(jié)約室內(nèi)光照用電，同時(shí)節(jié)約空調(diào)能耗，既節(jié)能，也環(huán)保。

結(jié)束語：現(xiàn)代化的發(fā)展，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)成為我國建筑市場(chǎng)發(fā)展的新方向，特別是合理對(duì)建筑采光的設(shè)計(jì)，能夠?yàn)榻ㄖ峁└孢m、明亮的照明體驗(yàn)，并降低建筑能耗。在具體的設(shè)計(jì)中，把握好環(huán)境、光源強(qiáng)度、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及新技術(shù)的應(yīng)用，充分考慮到地區(qū)采光條件與變化，合理設(shè)計(jì)，以滿足建筑節(jié)能減排發(fā)展要求。

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