建筑设计中采光节能设计的应用:建筑采光与节能ppt
时间：2020-07-12 07:31:29 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
自2010年哥本哈根气候会议之后，世界普遍认识到了环境问题的严重性，低碳和节能概念也再次走进了人们的视线当中。在现代建筑的设计当中，如何更有效，更巧妙的利用建筑所处环境的自然光进行采光设计一直是评价一个建筑设计优劣的重要指标。而在当今节能环保的大环境下，建筑的采光设计又有了新的目标和方向。
2010年在哥本哈根召开的世界气候会议让全世界的人都清晰的看到了地球的现状，低碳和节能这两个紧密相连的概念再一次成为了热门的话题。而在建筑的设计中，供热与采光能源消耗较为集中，自然也就成为了两大节能重点。但在我国的建筑设计理念中，常常有意无意的忽视了采光设计的节能效果，更多的考虑的是其美学效果，导致在一些建筑中，明明当地自然光条件较好，却没有利用，反而过多的使用了人工光源。
数据表明，照明的能耗实际上在建筑能耗中占有很大的比例，中国总用电量中，有12%是照明用电。而另一方面，太阳光却是一种众所周知的零消耗、零排放的清洁能源，在现有的很多设计中都考虑了利用太阳光为建筑供热，却没有考虑到采光的问题，显得本末倒置。从另一方面讲，充分的利用自然光可以让建筑的使用者获得一个更加舒适的室内环境。我们设计的目的是能够让自然光无论在任何天气都能渗透到建筑物内部，并在这一过程中避免过多地吸收直接或反射的眩光，避免不必要的阴影和光照过度等照明不匀现象。在这样的自然光的充分照明下，在建筑内的人会获得一种与室外自然环境相融合的感觉，无形中也扩大了建筑空间的心理感受。
在具体做法方面，利用日光直射和天空漫射光进行建筑天然采光是节能设计的有效方式。下面我们就从被动和主动采光两个方面探讨一下建筑设计中的采光节能问题。
1.被动式采光设计
被动式采光设计是我们建筑设计中传统的采光设计方式，它是在充分考虑建筑所处地域周边环境，四季光照以及功能性要求的基础上，通过对建筑固件，如直立窗、天窗、玻璃材质隔断、光反射板、百叶窗以及室内表面的一次性设计，最大限度的利用建筑在各个时段可能获得的自然光进行照明。
举例来说，在窗户的选用方面，大部分的现代建筑都在使用一种中空玻璃，即在2片玻璃之间有一个空气层，这样的设计很好的解决了建筑内外温度和声音隔离的问题。而我们也可以利用这个设计来加强建筑的透光量。如在一些窗户夹层中，装有百叶、棱镜或者光传输纤维，这些部件可以控制日光在屋中扩散的范围和亮度。而在材质上，具有光谱选择性的建筑玻璃可以筛选太阳光的广谱，过滤掉会发热的红外线以及晒伤皮肤的紫外线，引入可见光；而在比较寒冷的气候条件下，使用低辐射涂层的窗户可以将热量反射回建筑内部保持室内温度。建筑内部的天花板和墙壁都可以成为建筑照明系统本身的一部分，因为其表面可以起到漫反射的作用帮助日光渗透到建筑中更深的内部空间。因此，为了提高建筑物的内部整体亮度。天花板应有较高的反射率，墙壁表面也应该是浅色。而同样的，避免深色的家具也可以使室内的亮度均匀性更舒适，建筑物外部周边的浅色地面可以提高向上反射到窗户和室内天花板的光量，并且还会调整光线的颜色。
2.主动式采光设计
主动式采光是一种基于机械自动化和光敏传感技术的一种高科技采光设计，近几年才在世界范围内普及，多用于高级大型建筑的设计当中，因为这些建筑通常对照明的强度和质量需求都较高，主动式采光设计帮助保证这些建筑的充足采光并对引入其中的光线进行强度和角度的智能调整，以达到理想的美学效果。
主动式采光设计中，发明最早、运用最广泛的是能够跟踪太阳角度进行反射的定日镜。定日镜的表面成碟形，装有一个连通着脉冲电动机光传感器，其工作原理是光敏传感器将其感受到的日光变化传给电动机，变为电信号后传给主控电脑，电脑中的程序分析这些信号后，根据其所提供的信息调整主反射镜，跟踪太阳的变化角度，最大限度的在白天捕捉和利用太阳光，保证建筑物内部的照明需求。而当光线被捕捉到会使用具有高反射性能的光管将光线分配到建筑物需要的地方。建筑中的各种光学构件，例如玻璃幕墙、百叶窗、遮阳板、天窗等，在不同的季节也可以通过手动或由电脑控制的方式来调节部件的性能或角度，由此控制太阳光和热进入建筑内部的多少。但是，这一装置有它的缺点，那就是主反射镜由于完全暴露在室外，没有任何遮蔽设施，不仅容易为自然现象所破坏，即便日常护理和清洁也必须十分频繁，否则主反射镜上面的灰尘和污垢就会影响反光效率，降低进光量，而传感器上的灰尘则会使装置灵敏度减低，甚至导致失灵。为了解决这一问题，学界正在开发一种可以直接安装在建筑外墙上作为直立窗的材质，这种窗户的材质具有微叠层，可以主动响应外界环境的变化，主动地控制进入建筑内部的日光和热量的强度变化。
3.节能采光设计中的问题
在我国进行采光的节能设计时，我们首先要注意的问题是供热节能和采光节能的矛盾问题，因为很多时候，充足的进光量所带来的是室内温度的大幅度升高，这在一些本身就很炎热的地区就加重了夏季空调制冷的能量消耗。在我国一些地区，尤其是长江流域，由于其处于亚热带和温带交界处，夏季十分炎热而冬季却潮湿寒冷，如何恰当的同时满足这一地区居民的采光和室内温度要求，成为了设计师面对的一个难题。想要解决这个问题，就要在设计时充分考虑各种因素，通过设计技巧的综合运用，达到理想的效果。
在建筑的整体布局方面，合理的朝向布局才能保证建筑适宜的光、热环境。我国地处北半球，保证日照建筑理应南向布局。从太阳热辐射分布看，南向布置冬季日照最多夏季热辐射最少，并且我国大部分地区夏季主导风为东南向，所以南向的房屋既可以保证充足的光照，在夏季又有足够的通风量以维持舒适的室内温度。综合分析保温、隔热、日照和通风，南向布局利于冬季保温夏季防热的节能要求。
而从建筑整体构型角度，太阳对建筑外表面的辐射热和直射光极大地影响建筑室内光、热环境能耗，建筑体型优化是建筑节能设计的重要方面，建筑的长宽比越大，得越热多。在我国南方，夏季防热是节能的主要工作，单独考虑这一点，建筑应该采用长宽比小(即小面宽大进深) 的体型，但是这样的设计常常会造成建筑内部的采光不足，而冬季又会造成屋中阴冷的问题。笔者在这里提出一个理论上可行的设计思路：即，将房屋设计为南向浅进深，但在屋顶或每一层窗沿上方设置大面积遮光板，而地面则采用浅色易反光的材质，利用其高度的漫反射保证房屋内的进光量，而在多层建筑中，每一层的遮光板也都可以成为上一层的采光设施。在由室外采光设施将光线反射到室内后，室内的天花板和墙壁也都要进行高反光率的材质个色彩配合，让光线尽量进入房屋身处，提高室内的整体明度。这样就既充分的保证了房屋的受热面积，有保证了房屋充足的采光量，做到了供热采光双向节能。
4.结语
总而言之，在节能环保理念下的建筑采光设计，不再是单纯的照明设计那么简单，而是成为了建筑整体节能设计的一部分，要与房屋的其他系统综合考虑之后进行设计。这就要求设计书具有一个系统、整体的思维方式，为营造各方面都适宜的人居环境。
参考文献
[1] 杜芳，李勇，吴枫. 地下建筑的节能采光设计. 建筑节能，2011（1）.
[2] 杜妍. 节能建筑中的自然采光. 数位时尚，2011（1）.
[3] 黄海静，陈纲. 建筑采光节能设计的整体思维. 重庆建筑大学学报，2007（4）.
[4] 夏斐. 发达国家建筑采光方法和节能设计. 电力需求侧管理，2010（1）.
（作者单位：郑州大学综合设计研究院河南郑州450002）
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