建筑設(shè)計(jì)中采光節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用:建筑采光與節(jié)能ppt

　　自2010年哥本哈根氣候會(huì)議之后，世界普遍認(rèn)識(shí)到了環(huán)境問題的嚴(yán)重性，低碳和節(jié)能概念也再次走進(jìn)了人們的視線當(dāng)中。在現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)當(dāng)中，如何更有效，更巧妙的利用建筑所處環(huán)境的自然光進(jìn)行采光設(shè)計(jì)一直是評(píng)價(jià)一個(gè)建筑設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。而在當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下，建筑的采光設(shè)計(jì)又有了新的目標(biāo)和方向。
　　
　　2010年在哥本哈根召開的世界氣候會(huì)議讓全世界的人都清晰的看到了地球的現(xiàn)狀，低碳和節(jié)能這兩個(gè)緊密相連的概念再一次成為了熱門的話題。而在建筑的設(shè)計(jì)中，供熱與采光能源消耗較為集中，自然也就成為了兩大節(jié)能重點(diǎn)。但在我國的建筑設(shè)計(jì)理念中，常常有意無意的忽視了采光設(shè)計(jì)的節(jié)能效果，更多的考慮的是其美學(xué)效果，導(dǎo)致在一些建筑中，明明當(dāng)?shù)刈匀还鈼l件較好，卻沒有利用，反而過多的使用了人工光源。
　　數(shù)據(jù)表明，照明的能耗實(shí)際上在建筑能耗中占有很大的比例，中國總用電量中，有12%是照明用電。而另一方面，太陽光卻是一種眾所周知的零消耗、零排放的清潔能源，在現(xiàn)有的很多設(shè)計(jì)中都考慮了利用太陽光為建筑供熱，卻沒有考慮到采光的問題，顯得本末倒置。從另一方面講，充分的利用自然光可以讓建筑的使用者獲得一個(gè)更加舒適的室內(nèi)環(huán)境。我們設(shè)計(jì)的目的是能夠讓自然光無論在任何天氣都能滲透到建筑物內(nèi)部，并在這一過程中避免過多地吸收直接或反射的眩光，避免不必要的陰影和光照過度等照明不勻現(xiàn)象。在這樣的自然光的充分照明下，在建筑內(nèi)的人會(huì)獲得一種與室外自然環(huán)境相融合的感覺，無形中也擴(kuò)大了建筑空間的心理感受。
　　在具體做法方面，利用日光直射和天空漫射光進(jìn)行建筑天然采光是節(jié)能設(shè)計(jì)的有效方式。下面我們就從被動(dòng)和主動(dòng)采光兩個(gè)方面探討一下建筑設(shè)計(jì)中的采光節(jié)能問題。
　　
　　1.被動(dòng)式采光設(shè)計(jì)
　　被動(dòng)式采光設(shè)計(jì)是我們建筑設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)的采光設(shè)計(jì)方式，它是在充分考慮建筑所處地域周邊環(huán)境，四季光照以及功能性要求的基礎(chǔ)上，通過對建筑固件，如直立窗、天窗、玻璃材質(zhì)隔斷、光反射板、百葉窗以及室內(nèi)表面的一次性設(shè)計(jì)，最大限度的利用建筑在各個(gè)時(shí)段可能獲得的自然光進(jìn)行照明。
　　舉例來說，在窗戶的選用方面，大部分的現(xiàn)代建筑都在使用一種中空玻璃，即在2片玻璃之間有一個(gè)空氣層，這樣的設(shè)計(jì)很好的解決了建筑內(nèi)外溫度和聲音隔離的問題。而我們也可以利用這個(gè)設(shè)計(jì)來加強(qiáng)建筑的透光量。如在一些窗戶夾層中，裝有百葉、棱鏡或者光傳輸纖維，這些部件可以控制日光在屋中擴(kuò)散的范圍和亮度。而在材質(zhì)上，具有光譜選擇性的建筑玻璃可以篩選太陽光的廣譜，過濾掉會(huì)發(fā)熱的紅外線以及曬傷皮膚的紫外線，引入可見光；而在比較寒冷的氣候條件下，使用低輻射涂層的窗戶可以將熱量反射回建筑內(nèi)部保持室內(nèi)溫度。建筑內(nèi)部的天花板和墻壁都可以成為建筑照明系統(tǒng)本身的一部分，因?yàn)槠浔砻婵梢云鸬铰�反射的作用幫助日光滲透到建筑中更深的內(nèi)部空間。因此，為了提高建筑物的內(nèi)部整體亮度。天花板應(yīng)有較高的反射率，墻壁表面也應(yīng)該是淺色。而同樣的，避免深色的家具也可以使室內(nèi)的亮度均勻性更舒適，建筑物外部周邊的淺色地面可以提高向上反射到窗戶和室內(nèi)天花板的光量，并且還會(huì)調(diào)整光線的顏色。
　　
　　2.主動(dòng)式采光設(shè)計(jì)
　　主動(dòng)式采光是一種基于機(jī)械自動(dòng)化和光敏傳感技術(shù)的一種高科技采光設(shè)計(jì)，近幾年才在世界范圍內(nèi)普及，多用于高級(jí)大型建筑的設(shè)計(jì)當(dāng)中，因?yàn)檫@些建筑通常對照明的強(qiáng)度和質(zhì)量需求都較高，主動(dòng)式采光設(shè)計(jì)幫助保證這些建筑的充足采光并對引入其中的光線進(jìn)行強(qiáng)度和角度的智能調(diào)整，以達(dá)到理想的美學(xué)效果。
　　主動(dòng)式采光設(shè)計(jì)中，發(fā)明最早、運(yùn)用最廣泛的是能夠跟蹤太陽角度進(jìn)行反射的定日鏡。定日鏡的表面成碟形，裝有一個(gè)連通著脈沖電動(dòng)機(jī)光傳感器，其工作原理是光敏傳感器將其感受到的日光變化傳給電動(dòng)機(jī)，變?yōu)殡娦盘?hào)后傳給主控電腦，電腦中的程序分析這些信號(hào)后，根據(jù)其所提供的信息調(diào)整主反射鏡，跟蹤太陽的變化角度，最大限度的在白天捕捉和利用太陽光，保證建筑物內(nèi)部的照明需求。而當(dāng)光線被捕捉到會(huì)使用具有高反射性能的光管將光線分配到建筑物需要的地方。建筑中的各種光學(xué)構(gòu)件，例如玻璃幕墻、百葉窗、遮陽板、天窗等，在不同的季節(jié)也可以通過手動(dòng)或由電腦控制的方式來調(diào)節(jié)部件的性能或角度，由此控制太陽光和熱進(jìn)入建筑內(nèi)部的多少。但是，這一裝置有它的缺點(diǎn)，那就是主反射鏡由于完全暴露在室外，沒有任何遮蔽設(shè)施，不僅容易為自然現(xiàn)象所破壞，即便日常護(hù)理和清潔也必須十分頻繁，否則主反射鏡上面的灰塵和污垢就會(huì)影響反光效率，降低進(jìn)光量，而傳感器上的灰塵則會(huì)使裝置靈敏度減低，甚至導(dǎo)致失靈。為了解決這一問題，學(xué)界正在開發(fā)一種可以直接安裝在建筑外墻上作為直立窗的材質(zhì)，這種窗戶的材質(zhì)具有微疊層，可以主動(dòng)響應(yīng)外界環(huán)境的變化，主動(dòng)地控制進(jìn)入建筑內(nèi)部的日光和熱量的強(qiáng)度變化。
　　
　　3.節(jié)能采光設(shè)計(jì)中的問題
　　在我國進(jìn)行采光的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，我們首先要注意的問題是供熱節(jié)能和采光節(jié)能的矛盾問題，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候，充足的進(jìn)光量所帶來的是室內(nèi)溫度的大幅度升高，這在一些本身就很炎熱的地區(qū)就加重了夏季空調(diào)制冷的能量消耗。在我國一些地區(qū)，尤其是長江流域，由于其處于亞熱帶和溫帶交界處，夏季十分炎熱而冬季卻潮濕寒冷，如何恰當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)滿足這一地區(qū)居民的采光和室內(nèi)溫度要求，成為了設(shè)計(jì)師面對的一個(gè)難題。想要解決這個(gè)問題，就要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮各種因素，通過設(shè)計(jì)技巧的綜合運(yùn)用，達(dá)到理想的效果。
　　在建筑的整體布局方面，合理的朝向布局才能保證建筑適宜的光、熱環(huán)境。我國地處北半球，保證日照建筑理應(yīng)南向布局。從太陽熱輻射分布看，南向布置冬季日照最多夏季熱輻射最少，并且我國大部分地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)為東南向，所以南向的房屋既可以保證充足的光照，在夏季又有足夠的通風(fēng)量以維持舒適的室內(nèi)溫度。綜合分析保溫、隔熱、日照和通風(fēng)，南向布局利于冬季保溫夏季防熱的節(jié)能要求。
　　而從建筑整體構(gòu)型角度，太陽對建筑外表面的輻射熱和直射光極大地影響建筑室內(nèi)光、熱環(huán)境能耗，建筑體型優(yōu)化是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要方面，建筑的長寬比越大，得越熱多。在我國南方，夏季防熱是節(jié)能的主要工作，單獨(dú)考慮這一點(diǎn)，建筑應(yīng)該采用長寬比小(即小面寬大進(jìn)深) 的體型，但是這樣的設(shè)計(jì)常常會(huì)造成建筑內(nèi)部的采光不足，而冬季又會(huì)造成屋中陰冷的問題。筆者在這里提出一個(gè)理論上可行的設(shè)計(jì)思路：即，將房屋設(shè)計(jì)為南向淺進(jìn)深，但在屋頂或每一層窗沿上方設(shè)置大面積遮光板，而地面則采用淺色易反光的材質(zhì)，利用其高度的漫反射保證房屋內(nèi)的進(jìn)光量，而在多層建筑中，每一層的遮光板也都可以成為上一層的采光設(shè)施。在由室外采光設(shè)施將光線反射到室內(nèi)后，室內(nèi)的天花板和墻壁也都要進(jìn)行高反光率的材質(zhì)個(gè)色彩配合，讓光線盡量進(jìn)入房屋身處，提高室內(nèi)的整體明度。這樣就既充分的保證了房屋的受熱面積，有保證了房屋充足的采光量，做到了供熱采光雙向節(jié)能。
　　
　　4.結(jié)語
　　總而言之，在節(jié)能環(huán)保理念下的建筑采光設(shè)計(jì)，不再是單純的照明設(shè)計(jì)那么簡單，而是成為了建筑整體節(jié)能設(shè)計(jì)的一部分，要與房屋的其他系統(tǒng)綜合考慮之后進(jìn)行設(shè)計(jì)。這就要求設(shè)計(jì)書具有一個(gè)系統(tǒng)、整體的思維方式，為營造各方面都適宜的人居環(huán)境。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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　　（作者單位：鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院河南鄭州450002）

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