建筑自然采光與環境節能設計探究

楚守忠

摘要：建筑行業迅速發展的同時，也使得采光節能技術在建筑設計中得到廣泛使用，通過光能的利用，不僅可以節省自然資源，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能設計應考慮的因素，提出了采光節能設計措施。

關鍵詞：建筑；自然采光；環境節能

前言

照明能耗在建筑能耗中占有重要位置，這就要求在進行建筑設計時運用采光節能設計，而并不是只考慮熱環境節能的單極化節能，從而得到完善的綠色建筑。建筑采光節能設計通常要在整體節能思維上進行，全面分析光和熱的環境，考慮不同的環境特點，使采光節能發揮出最好效果。

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約能源和減少環境污染，但更關鍵的是其能夠給室內人員帶來很好作用。根據外國的調查，每個工作人員使用年度照明費僅等同于他每小時的酬薪，所以，天然采光的經濟作用重點體現在提高生產力、促進工作效率以及出勤率上，這些都保證了天然采光系統的初投資回收的順利進行，因為天然光可以間接影響到人的美學、視覺以及光生物學等方面，人們已經對天然光產生了很大的依賴性。

1.2豐富室內光環境

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，其強度、方向以及頻譜因不同的時間和天氣而發生改變。每個好的天然采光設計都能充分使用這些變化的性質特征來制造優良的采光作用，使室內光環境得到優化。

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生理學原理假設，此原理很好詮釋了天然采光能夠提升工作效率的原因。經過有關實驗，天然光能夠防止人體內褪黑色素的出現，此種色素可以使人體內部的生物鐘以及生理周期得到調節。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，天然光能夠制造優良的光環境，調節人體的生理周期，如此一來，就能平衡人體的生理周期和室外的照度水平。

2. 采光節能設計需要考慮的因素

2.1 協調光、熱建筑節能設計的矛盾

建筑設計中影響光和熱的關鍵因素是陽光輻射，所以在設計節能時需小心使用太陽能輻射，盡力解決和改善其在分區標準以及設計標準兩部分的矛盾。根據中國光氣候分區圖，可以把中國的建筑設計分為五個光氣候區，由此指引設計天然采光；而針對設計熱能上，依據建筑熱工設計分布圖，把中國分為五個熱工區。照度是光氣候的區的指標，而溫度是熱工分區的關鍵指標。相同地方可以屬于不同的光氣候區以及熱工區，從而對設計節能標準也就有所改變。所以如果想讓建筑設計實現采光節能的效果，應盡量解決光和熱在建筑設計中存在的盾，進而確定嚴格的光氣候區分要求以及物理環境參數。

2.2 注重天然采光

采光節能設計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給人們的感受帶來影響，光線的溫度也同樣會可以給人們制造不同的感受。而自然光因季節、時間、環境的不同經過有效的設計能夠對室內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，而且還能制造室內的良好藝術空間和氛圍。第二，如果能夠有效使用天然光源就能夠減少電能的消耗。根據計算，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更安全和潔凈。只要盡可能的減少照明消耗，就能實現節能設計建筑，達到綠色建筑的標準。有效的使用太陽光，不但屬于城市規劃方面的問題，要求每個地區在進行所有規劃設計使都應充分利用天然采光，而且是設計師應重視的問題。

2.3 根據不同地區環境特點、建筑情況采光節能設計

在我國，各個地方的光照條件以及環境特點都不盡相同，而不同地方的建筑群也有著不同的屬性。所以設計采光節能應參考每個地方的環境屬性以及建筑狀況來進行整體規劃。實際的采光設計，需依據此地方的環境特點實施設計，唯有合適的朝向布局才能解決建筑設計中光和熱的矛盾。在進行設計建筑時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，這樣布局能夠實現更好的日照。其次，在我國很多地方夏季都會受到東南風的影響，所以坐北朝南能夠有效的滿足通風需求。為減少采光耗能還能夠在南向墻面使用鏡面材料引進光線，從而加強北面房間的光照度。同時，為了確保足夠長的建筑物內日照時間，還應重視植被對光照的影響。綠樹植被能夠很好的緩解熱環境，然而設計其時必須滿足采光需求。

3. 采光節能設計措施

3.1 整體性的規劃布局

采光節能的最終目標是達到人們對于采光、通風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設計人員可以充分參考真實的氣候和整體工程設計，并合理有效的規劃和布局全部采光節能方案。總的來說，在運用采光節能方案的過程中，通常很容易實現日照間距，但是假如日光射入了室內，就不能做到適當的保證，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劃布局才能夠根本的保證采光節能措施的順利進行。

3.2 建筑體型優化

采光節能方案的運用過程，需要參考整體建筑工程設計，確保其在本來基礎上得到相應的改善，在實現節能目標的同時，使工程使用效率發揮最大值。在目前建筑室內耗能中，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上，添加了室內光以及熱環境的耗能，如此很容易得知，優化建筑體型是設計建筑節能的核心。在協調類似情況時，一般使用的方法是通過創新室內窗底設計來進行控制，假如開窗面積過大，則就會引起過大的窗地比例，就能很好實現采光；假如考慮采光的均勻性，就會選擇天窗，然而針對熱工角度，屋頂雖然是熱量最多的地方，但天窗不是最合適的設計方案。根據各種地域和氣候環境，設計建筑外形的開窗時，需充分考慮實際的地理位置和氣候環境再實施設計，由此保證采光節能措施的有效使用。

3.3 采光口的設計及材料選擇

根據采光口通風、遮陽以及采光的整體性很容易得知，設計人員在設計采光口時，應該在首先確保構建材料氣密性再進行實施，此外根據不同地方的劃分要求，經過相關計算來實現采光照度的節電量和夏季的熱還有冬季失熱情況下的耗能量再仔細設置采光口的地方，保證室內順暢的通風。此外，在挑選采光口的材料上，設計人員也應該高度重視。

3.4 反光與遮陽措施

在建筑室內采光照度提升進行時，設計人員能夠在窗頂部設置水平反光板，讓日光反射在室內，與此同時在溫暖的夏天，能夠通過有關的遮陽措施來防止陽光直射的發生。針對采光節能的策劃中，要求設計人員本根據實際情況，全面結合反光和遮陽措施，使其保證根本基礎上構成協調的整體，使光線照度得到提升的同時，還可以有效減少光線給人們生活帶來的不便。

4.結束語

建筑能耗主要由照明能耗構成，因此建筑節能設計需加強重視采光節能設計因素。采光節能要調解采光和熱工節能間的矛盾、重視天然采光并依據不同地區和環境選擇不同設計方法。此外，采光節能設計還應整體規劃建筑物從而實現控制采光的目的，最終使采光節能發揮最好作用。

參考文獻：

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