试论建筑采光节能设计

试论建筑采光节能设计

熊诗超

广东博意建筑设计院有限公司

摘要：笔者主要从光、热环境中建筑节能设计的矛盾；以及采光节能设计措施，等几方面探讨了本文主题，旨在与同行共同探讨学习。

关键词：建筑工程；采光；节能设计

当今社会总能耗中占比例较高的就是建筑能耗，采暖、空调、照明能耗是建筑耗能的主要方面。但是从我国目前建筑节能方面看，很多建筑设计都不太注重照明、采光等方面，而是把重点放在热环境节能设计方面。节流和开源建筑节能设计的两大主题，从各个方面来减少对不可再生能源例如石油、煤等的使用，更加重视可再生能源例如风能、太阳能等可再生能源的开发和利用，因此建筑设计应更加注重节能设计。

一、建筑采光的重要性

建筑工程设计过程中，天然光的使用极大方便了人们的生活，对其合理利用才能保证持续健康发展。如太阳光直射室内，会导致室内温度升高，在炎热的夏季需要通过空调设备运行来降低室内温度，太阳光中所具有的炫光及紫外线对人们的身体健康也会产生不利影响。由此看来，在建筑工程设计过程中，为实现可持续发展，设计者必须对天然光加以处理后再进行设计，为人们创造一个良好、健康的生活空间。

二、光、热环境中建筑节能设计的矛盾

建筑节能设计中，太阳辐射能的利用是一把双刃剑，既有利好，但也存在着在分区标准和设计要求两方面的矛盾。

1.节能设计要求的矛盾

设计中建筑将天然光有效引入室内，在满足视觉功能要求下，又要节约照明用电，这一设计要求就必然要求建筑布局时加大间距，减少对天然光的遮挡，并合理增加采光口的数量和大小。热工节能设计的要点是冬季将阳光引入建筑，提高室内温度；同时夏季需有效防止热辐射，减少空调制冷能耗，这就需要适当控制建筑门窗洞口大小，减少建筑体型变化。综上论述，在设计中采光节能和热工节能对建筑的不同要求势必会产生矛盾。因此，建筑节能设计应全面分析不同环境中的影响因素，找出最佳平衡点。下面我们主要从被动设计和主动采光设计两个方面对建筑采光节能设计进行探讨。

2.分区标准上的矛盾

光气候条件下建筑设计以“中国光气候分区图”为参照可划分为5个光气候分区；在热工方面以“全国建筑热工设计分区图”为标准划分为5个区；城市居住区规划设计则按“中国建筑气候区划图”将城市气候划分为2级区划系统作为日照间距控制的标准。

光气候分区是以照度为指标的，而热工分区与建筑气候分区则主要以温度为指标。后两者的区划范围基本一致，但与光气候分区却差异较多，同一地区可能分属不同区划范围，具有不同设计要求。因此须综合考虑“光气候分区”和“建筑热工分区”及“建筑气候区划”要求，制定完善的光气候分区标准和物理环境参数。

三、采光节能设计需要考虑的因素

1.协调光、热建筑节能设计的矛盾阳光的辐射是建筑设计中光、热的主要影响因素，因此在节能设计中对太阳能辐射的利用应当谨慎，要协调处理其在分区标准和设计要求两方面的矛盾。

（1）中国光气候分区图将中国的建筑设计划分为5个光气候分区，以此来指导天然采光设计；而在热能设计上，建筑热工设计分布图将中国划分为5个热工分区。光气候的分区指标是照度，而热工分区的主要指标则是温度。同一地区可能分属不同的光气候区与热工区，节能设计要求也就自然不同。因此建筑设计要想达到采光节能的目的，必须协调光、热在建筑设计中的矛盾，以制定完善的光气候区分标准和物理环境参数。

（2）光节能设计不可避免的要求将天然光引入室内，以达到有效的照明与视觉效果，进而减少照明能耗。这一要求需要设计建筑时加大建筑间的距离，减少对天然光的阻挡并适当的增加采光口的数量与面积。而热工设计在冬季时需要尽可能的将阳光引入室内以提高室内温度，在夏季却需要做到有效的防止热辐射以减少空调能耗，这一要求需要设计师合理控制门窗面积与位置，减少建筑体型的变化。这样一来，在建筑设计中采光节能与热工节能不可避免地会产生矛盾。而建筑节能设计必须要到在平衡而这矛盾的同时，达到节能设计的最佳效果。

2.注重天然采光采光节能设计必须要考虑天然采光，而不能一味依赖人工光源。这是因为首先人工光源会影响人们的感受，光线的温度会给人们带来截然不同的感觉。而自然光在不同的季节、时刻、环境通过合理的设计可以对室内照明产生很好的效果，其舒适度也远远高于人造光源，不仅可以使昏暗的房间变得明亮活泼，还可以塑造室内的艺术空间、营造良好的氛围。其次，天然光源如得到充分的利用可以节约电能的消耗。据统计，建筑消耗中照明消耗占了将近三分之一的比重，而天然光源则具有取之不尽用之不竭的特点，与人工光源相比更加安全、洁净。只有最大限度的降低照明消耗，才能更好的设计节能建筑，顺应绿色建筑的潮流。

在对天然采光设计进行考虑时，还需要注意的一个问题就是需要配合空调的节能工作。我国大部分地区夏季具有日照时间长、太阳辐射强的特点，因此在建筑设计时需要合理的利用屋檐、遮阳板、窗帘等调解采光、减少热能消耗、节省电力资源。这种情况在采用玻璃幕墙的建筑中表现得尤为明显，更需要合理协调采光节能与热能消耗的矛盾。

3.根据不同建筑类型、不同地区的环境特点采取不同的采光节能设计方法

我国的国土面积非常大，不同地区的环境特点和光照条件有很大不同，然而即使是在同一个地区建筑群的特点也是千变万化的。因此就需要根据不同地区的建筑情况、环境特点来进行建筑采光节能设计、从整体规划布局上进行具体的采光设计。

四、采光节能设计措施

采光节能设计措施在具体使用中，不同的地区之间有着不同的光、热环境，这些都在一定程度上影响着采光措施的制定方案。这些，都需要设计人员予以考虑。针对采光节能设计措施，一般表现在以下几个方面：

1.建筑体型优化

采光节能方案的实施，必须结合着建筑工程的整体设计，使其在原有的基础上得到一定的优化，在达到节能目的的同时，最大限度的发挥出工程的使用功效。在当前建筑室内耗能中，其根本原因在于太阳对建筑外表面的辐射热与直射光上，增加了室内光、热环境的耗能，由此不难看出，建筑体型优化是建筑节能设计的重要环节之一。在解决这一类的问题时，通常采用的方式在于创新室内窗底设计来控制，若开窗面积越大，则窗地的比例就会越大，则有利于采光；若从采光的均匀性出发，则更倾向于天窗；但从热工角度出发，屋顶作为得到热量最多的地区，天窗并非最佳设计方案。在不同的地域、气候环境中，建筑外形的开窗设计，应结合着当地的实际地理位置及气候环境进行设计，以此来确保采光节能措施的正常使用。

2.整体性的规划布局

采光节能的根本目的在于满足人们采光、通风、消防等各方面的居住要求时，充分利用自然光能，避免自然资源的重复使用及浪费。这就要求设计人员能够结合着当地的实际气候及工程的整体设计，对整个采光节能方案进行整体性的规划与布局。一般而言，在整个采光节能方案的实际运用中，日照间距往往很容易得到满足，然而在日光射入室内时，则无法得到科学、有效的保证，这是因为室外的因素得不到保证，如：种植的植物往往会成为遮阳的主要因素。由此可见，整体性的规划布局，是确保采光节能措施顺利实施的根本保证。

3.反光与遮阳措施

在提高建筑室内采光照度的过程中，设计人员可以在窗顶部搁置水平反光板，将日光反射到室内深处，同时在炎热的夏季，可以通过相应的遮阳措施来避免阳光直射的现象发生。在采光节能的整体策略中，需要设计人员本着一切从实际出发的原则，将反光与遮阳措施充分的结合起来，使其在原有的基础上形成统一的整体，在提高光线照度的同时，还能避免光线给人们生活造成的不便。

4.采光口的设计及材料选择

结合采光口通风、遮阳、采光的综合性能不难看出，设计人员在对采光口进行设计时，必须在加强构建材料气密性的基础上方可进行，同时结合着各个地区的划分标准，通过计算来满足采光照度的节电量与夏季得热及冬季失热状态下的耗能量来合理的布置采光口位置，确保室内通风顺畅。与此同时，在采光口的材料选择上，也需要设计人员给予着重考虑。在整个建筑的总体耗能中，门窗能耗约占一半左右，同时作为节能方案中的薄弱环节，需要设计人员选择与之相符的材料进行加强。一般而言，在门窗玻璃材料的实际选择中，多以透光量多、传热量少为原则，在我国的南方地区，多以低辐射玻璃为主；而在北方地区，建议使用中空双层玻璃。

结语：

面对当前建筑行业的迅速发展，采光节能措施在建筑设计中的应用，在推动建筑行业发展的同时，还从根本上体现出我国建筑行业可持续发展的行业趋势。通过利用光能，在节省自然资源的同时，还能满足人们的生活需求。而这些，都需要科研人员加大建筑节能采光的研究力度，只有这样才能在实现建筑节能采光的同时，将建筑工程的节能功效淋漓尽致的发挥出来。

参考文献：

[1]杜妍.节能建筑中的自然采光.数位时尚，2015（1）.

[2]王志强，王丽美．基于低碳理念的住宅室内设计研究［J］．现代装饰（理论)，2014，（11)：40．

[3]曾思桥.浅析如何做好建筑物单体节能设计[J].建材与装饰（下旬刊)，2015，（12).