淺析建筑物采光節(jié)能設(shè)計

刁立耀

摘要：太陽能是一種可再生的能源，在建筑設(shè)計中充分利用太陽光能的作用可以節(jié)省不少建筑能源。筆者結(jié)合工程實踐，從多方面分析了淺析建筑物采光節(jié)能設(shè)計。

關(guān)鍵詞：建筑物；采光；節(jié)能設(shè)計

一、建筑體型優(yōu)化設(shè)計

為了有效降低建筑光、熱環(huán)境能耗，從建筑的體型優(yōu)化層面入手，探尋節(jié)能方式。首先建筑室內(nèi)的采光可以通過窗地比例進(jìn)行有效控制，當(dāng)開窗面積增大時，其窗地比例將進(jìn)一步增大，建筑的采光效果相應(yīng)得到強(qiáng)化。而從采光的均勻性層面考慮，天窗要比側(cè)面窗更能營造良好的采光效果。然而如果從熱工的科學(xué)設(shè)計層面來講，屋頂是建筑吸熱、得熱最多的環(huán)節(jié)部位，因此用天窗的設(shè)計方式顯然對熱工節(jié)能極為不利。因此我們不能僅僅為了采光性好或節(jié)能性好而片面設(shè)計，應(yīng)綜合考慮不同區(qū)域的氣候環(huán)境特征，遵循建筑的使用功能需求，做到具體問題具體對待，從而合理設(shè)計建筑的外形開窗。另外，建筑體形具有較大的長寬比，則其得熱量會隨之增多，在南方的夏季建筑防熱是節(jié)能設(shè)計的主體工作之一，因此在設(shè)計實踐中我們宜采用較小的建筑體形長寬比進(jìn)行設(shè)計，即大進(jìn)探的小面寬體型。在北方建筑的節(jié)能設(shè)計以冬季的保溫控制為主，因此我們應(yīng)采用較大的建筑體形長寬比進(jìn)行設(shè)計，即小進(jìn)探大面寬體型。從建筑采光角度來講，建筑的進(jìn)探程度越大，其光線會越弱，因此我們不宜采用過長的進(jìn)深進(jìn)行設(shè)計，應(yīng)盡可能降低橫墻對建筑采光的遮擋效應(yīng)，確保采光照度的均勻性，在確定合理建筑體型的同時有效兼顧建筑在光、熱環(huán)境中的節(jié)能設(shè)計要求，從而通過正確的計算核準(zhǔn)建筑的最佳長寬設(shè)計比值及最優(yōu)化的建筑體型。

二、合理構(gòu)建節(jié)能分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)

在建筑節(jié)能設(shè)計實踐中我們應(yīng)統(tǒng)籌考慮光環(huán)境及熱環(huán)境的交叉作用，綜合考慮光、熱環(huán)境，提出合理、平衡、綜合、全面的節(jié)能設(shè)計分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。例如可科學(xué)針對不同區(qū)域氣候環(huán)境條件中的建筑節(jié)能設(shè)計所必須的物理環(huán)境要求，以采光節(jié)點及采暖降溫的節(jié)能目標(biāo)出發(fā)，在同一光氣候區(qū)域內(nèi)提出不同的采光建筑二級分區(qū)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系。在原有一級五類光氣候分區(qū)的指標(biāo)基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)更為詳細(xì)的、涵蓋十六個內(nèi)容的二級分區(qū)子目標(biāo)，同時針對每一類子分區(qū)深入挖掘節(jié)能設(shè)計要點。

三、合理規(guī)劃建筑整體布局，確保朝向設(shè)計適宜光、熱環(huán)境

完成了節(jié)能分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的合理設(shè)計，我們應(yīng)在其指導(dǎo)下展開科學(xué)的采光節(jié)能設(shè)計，從整體的規(guī)劃布局、建筑的體型優(yōu)化、材料的選擇、采光口的細(xì)節(jié)設(shè)計以及反光遮陽環(huán)節(jié)處理等層面進(jìn)行合理控制。首先在整體規(guī)劃布局層面，我們應(yīng)確保其朝向設(shè)計的合理性，令建筑充分適宜光、熱環(huán)境。綜合我國的地理位置不難發(fā)現(xiàn)，北半球的地域特征決定為了令建筑享受充足日照應(yīng)主體將其朝向設(shè)計為南向布局。而縱觀太陽的熱輻射分布特征來看，南向的規(guī)劃布置恰好令建筑在冬季受到日照最多，而夏季則受到的熱輻射最少，且我國多數(shù)地區(qū)在夏季的主導(dǎo)風(fēng)向為東南，這也進(jìn)一步令我國建筑以南向布局為主導(dǎo)的設(shè)計在夏季令人們享受了更加舒適的通風(fēng)環(huán)境。由此可見，通過綜合的日照、保溫、隔熱及通風(fēng)分析，建筑南向的布局有利于其在冬季保溫、在夏季防熱節(jié)能，體現(xiàn)了人性化的建筑節(jié)能設(shè)計要求。當(dāng)然這并非表明對建筑北向房間的節(jié)能采光設(shè)計就可以忽略不計，雖然北向房間的采光照度較低，但其照度的均勻性較好，因此我們可利用在建筑的南向墻面科學(xué)設(shè)置具有較高反射率的材料，例如鏡面、鋼板等，將南向光線合理引入北向，有效改善北面建筑空間的不良采光照度，進(jìn)一步達(dá)到降低照明用電能耗的科學(xué)目標(biāo)。為確保建筑室內(nèi)享受充足的日照，我們應(yīng)依據(jù)建筑規(guī)范統(tǒng)籌考慮通風(fēng)、采光及消防等標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行合理的建筑日照間距規(guī)劃布局設(shè)計。同時我們應(yīng)遵循不同的設(shè)計分區(qū)，令建筑間距能滿足在大寒天氣或冬至天氣有效日照時期中有足夠日照時數(shù)令陽光能照射到建筑內(nèi)部空間的底層窗臺面。從一般設(shè)計層面來講，建筑設(shè)計對日照間距的要求較容易滿足，而僅僅滿足這一要求并不能完全保證日光一定能有效照射到室內(nèi)，在日光的照射過程中其很可能被窗外用于綠化或遮陽的植被所阻擋。雖然增加綠化面積可有效改善建筑外圍的熱環(huán)境，但規(guī)劃不當(dāng)則會起到阻擋日照的反作用效果，因此在對綠樹植被進(jìn)行布置時，我們應(yīng)綜合考慮采光標(biāo)準(zhǔn)要求，盡量以不遮擋建筑的日照采光為布設(shè)原則。

四、反光及遮陽措施的合理應(yīng)用

為了有效改善建筑的光熱環(huán)境，我們應(yīng)合理采用一些行之有效的節(jié)能設(shè)施，例如為提升建筑內(nèi)部空間的采光照度，我們可利用在窗頂位置放置水平反光板的方法有效將日光引入其無法照射的室內(nèi)深處；當(dāng)夏季炎熱天氣來臨時，為了降低陽光的直射程度，我們可在不同的建筑方位設(shè)立遮陽裝置，提升建筑內(nèi)部的舒適度。另外整體的節(jié)能采光措施應(yīng)致力于實現(xiàn)兩環(huán)節(jié)的有機(jī)整合，即在適宜位置布設(shè)既有遮陽作用，又能反光引光的擱板，令其有效防止陽光直射產(chǎn)生眩光干擾的不良后果，同時在需要時有效令光線形成漫反射效應(yīng)引入室內(nèi)，合理提升照度的均勻性。側(cè)窗為眾多建筑的主要采光口，與低側(cè)窗相比，高側(cè)窗具有更加良好的均勻性照度，因此我們可有效結(jié)合高側(cè)窗在其頂部增設(shè)鏡面的反射裝置，從而令日光在一次反射作用下引入室內(nèi)，甚至可令其實現(xiàn)光電的轉(zhuǎn)換反應(yīng)，這樣便可在提升室內(nèi)照度及均勻性的同時有效避免陽光的直射作用，令室內(nèi)中的熱輻射量大大降低，充分有利于避免在炎熱夏季大量使用空調(diào)系統(tǒng)造成巨大的電能消耗現(xiàn)象。

五、建筑采光口的科學(xué)設(shè)計

建筑采光口的設(shè)計本身便是一個矛盾環(huán)節(jié)，其包含的溝通及隔絕作用同時客觀存在，也就是說采光口不僅提供建筑室內(nèi)需要的采光日照，同時又要擔(dān)負(fù)遮蔽陽光的功能；既為建筑空間通風(fēng)換氣，同時又要防止沙塵、風(fēng)暴、雨水的侵襲。因此我們必須從綜合節(jié)能視角出發(fā)，對采光口環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，應(yīng)在強(qiáng)化構(gòu)件材料的氣密性之上，依據(jù)不同的區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)計算符合采光照度的準(zhǔn)確節(jié)電量及在冬季失熱及夏季得熱狀態(tài)中的能耗量，核準(zhǔn)在不同區(qū)域環(huán)境下采光口設(shè)計面積的折中標(biāo)準(zhǔn)，并科學(xué)實施對采光口位置的布置，合理保障建筑室內(nèi)的自然通風(fēng)，令其功能的發(fā)揮不再成為一個矛盾體，而是一個統(tǒng)一的和諧效能體系。另外對門窗玻璃材料的確定也發(fā)揮著與采光口設(shè)計同樣重要的節(jié)能影響，門窗能耗可占到建筑總體能耗的盡一半水平，是建筑節(jié)能較為薄弱的環(huán)節(jié)。因此在門窗設(shè)計材料的選擇中我們應(yīng)本著多透光及少傳熱的原則，在南方較炎熱的地區(qū)可采用具有低輻射效能的玻璃，而在北方寒冷地區(qū)則應(yīng)適應(yīng)性采用雙層中空玻璃。另外我們還應(yīng)本著創(chuàng)新實踐的理念廣泛引入新型門窗、玻璃材料及采光方式，挖掘其固有特性并進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計，研發(fā)多功能兼顧的節(jié)能門窗，例如對光致的變色玻璃、調(diào)光液晶玻璃的應(yīng)用及對導(dǎo)光管、光導(dǎo)纖維等技術(shù)的應(yīng)用。

六、結(jié)束語

建筑光環(huán)境藝術(shù)設(shè)計已經(jīng)在建筑發(fā)展史中有了一定地位，在建筑設(shè)計中運(yùn)用結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)計理念，合理利用每一束可利用的太陽光，為更加理想、美妙的建筑空間貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)：

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