高层建筑的自然采光设计与节能研究

高层建筑的自然采光设计与节能研究

金梁

中机国际工程设计研究院有限责任公司  湖南省长沙市  410021

摘要：高层建筑采光问题一直受到社会各界广泛关注，随着科学技术水平不断提高，有关人士在高层建筑自然采光过程中，运用先进的理念以及方法，提升设计过程中节能性，对于促进建筑事业发展起到至关重要作用。简要介绍自然采光实际特点，分析高层建筑自然采光设计基本原则，同时提出具体设计方案以及技术应用要点。

关键词：高层建筑；自然采光；节能设计

引言

在我国经济不断发展的过程中，高层建筑物数量以及规模在不断扩大，为改善人民群众居住条件贡献重要力量。在高层建筑发展过程中，建筑的自然采光设计及节能问题一直受到各界广泛关注。对于高层建筑进行自然采光设计，同时采取有效措施节约建筑在使用过程中所消耗能源，有利于促进建筑行业在新时期健康、可持续发展，也有利于全面提升建筑使用者满意程度，有关人士针对上述问题展开深入分析及研究取得初步成果。

1自然采光概述

建筑物采光对于提升建筑使用性能具有重要现实意义，在建筑采光过程中自然光是质量较高的光源，如果在高层建筑设计以及使用过程中能够有效利用自然光源照明，不但能够提升建筑使用权的满意程度，而且有利于保障使用者的身体健康，在一定程度上也能够进一步提高人们的工作效率，同时积极营造良好的生活环境与工作环境。另外由于自然光是一种可再生的环保资源，在采光过程中运用自然光，能够在很大程度上降低污染节约社会能源，对于深入贯彻各项环保理念将提供有力保障。

在我国经济社会高速发展的过程中，照明损耗也在不断的增大，如何减少能源消耗量是有关管理部门重点考虑的问题，现阶段各项节能环保政策相继出台，对于各类型建筑物在使用过程中所消耗的能源进行明确规定。结合高层建筑实际情况，在高层建筑物设计及使用过程中，如果能够对于自然光加以合理利用，则能够全面提升照明效果，也有利于达到节能环保的目的。

自然光作为光源的一种，以及独特优势受到各界广泛关注，现阶段在高层建筑物照明应用自然光过程中还存在一些问题，有关部门应当高度重视采取有效措施，不断提升自然光源的应用空间，让高层建筑在使用过程中也能够创造出更多环保效益。除此之外通过广泛的应用自然光源，在一定程度上也能够降低建筑所消耗的能源，对于节能减排工作的全面推广产生至关重要的影响。

2高层建筑自然采光设计与节能基本原则分析

在高层建筑自然采光设计过程中，要考虑到建筑物的实际情况，了解高层建筑采光的特点以及意义，同时要考虑到高层建筑实际功能以及具体作用。在高层建筑自然采光设计过程中要遵循实用性、美观性、安全性经济性等多项原则。

2.1满足高层建筑照明需求

   高层建筑在使用过程中需要良好的光照，在自然采光设计过程中要要满足人们的基本照明需求，如果光线太亮或者太暗，对于使用者都会造成不良的影响，会导致人们工作效率的降低。因此在高层建筑自然采光设计过程中，设计人员应当加强与高层建筑使用者的交流与沟通，了解使用者的具体需求，通过合理的设计方案改变自然光线强度，同时要最大程度避免反射以及眩光现象的发生，避免光线对于使用者的眼部造成损害。

2.2要满足使用者基本审美需求

   在高层建筑设计及建造过程中，既要为使用者提供舒适的室内环境，同时相关设计理念也要符合使用者的基本审美需求。在高层建筑自然采光设计过程中，要通过合理的设计方案，对于光线亮度以及光照时长进行设计，进一步确保设计方案有利于使用者的身心健康。设计者考虑使用者的基本审美需求，有利于提升建筑物的整体层次，也有利于让建筑物发挥最大使用价值，为建筑行业发展奠定坚实基础。

2.3满足建筑节能需求

   在我国众多的高层建筑中，各个高层建筑都安装了照明设备，照明设备耗电量的不断增大，对于节能减排工作落实造成严重阻碍。在这种情况下，自然光源的优势得以凸显，相同照明度的自然光与人工照明设备相比，所消耗的电能大幅度降低。结合目前我国发展情况，在发展过程中各行各业都要推行资源节约以及环境保护理念，在建筑物设计以及建设过程中，人们越来越关心节能建筑的发展，因此设计人员在具体设计过程中要认识到推行节能理念的重要性，让建筑满足节能需求，提升办公空间舒适性。根据我国高层建筑的实际情况，在高层建筑设计过程中，设计人员应当充分运用各种节能措施，最大程度降低建筑物的使用过程中所消耗的能源总量。例如：在南方某些地区，可以在高层建筑物顶部设置太阳能热水器，一方面能够有效利用太阳光源，另一方面也能够节约热水器在使用过程中所消耗的电能，对于促进环保工作落实具有重要的现实意义。

2.4满足建筑环保需求

   在建筑设计过程中积极推行节能环保理念，能够不断迎合环保社会建设发展的基本需要，在自然采光设计过程中要注重环保理念的有机融合。根据相关机构的实验研究表明，通过自然光线的照射能够减少室内霉菌的存活率，起到抑制细菌生长的重要作用，提升人们工作过程中的舒适性以及卫生性。与此同时在高层建筑设计过程中，也要避免设计过程中产生过多的光污染，影响周边居民的正常生活。在高层建筑设计过程中，要积极了解建筑物使用者的环保需求，同时设计过程也要有利于环保政策的落实。

3高层建筑自然采光节能方法以及重要技术

3.1在设计过程中优化建筑位置以及朝向

   我国是一个地处北半球的国家，建筑南向采光照度较强且时间较多，同时自然光线易从东至西射入室内，导致室温的急剧升高甚至出现眩光等现象，对于建筑物使用者的健康造成威胁。针对于这一种情况，在自然采光设计过程中应当采取必要遮挡方式，确保室内温度与光线满足使用者基本需求。与此同时，在对建筑物位置及朝向进行不断优化过程中，设计人员应到查阅建筑物所在地区气候档案，通过对于气候档案的了解判断自然光照时长，以便采取相应措施，对于光照方案进行合理的调整。不断优化建筑物位置以及朝向，对于提升自然采光水平具有重要现实意义，也有利于节约经济成本。

3.2设计采光天窗

   现阶段高层建筑中一般都会设计天窗，通过天窗的开放使得屋顶空间得到充分利用，太阳光通过屋顶天窗进入室内能够满足建筑物使用者的基本照明需求。在天窗进行设计的过程中，可以考虑将天窗设计为两层，一层为金属片，一层为透光玻璃。当阳光直射时，阳光通过透光玻璃直射入金属片之上，再通过金属片反射至室内天花板上。这种间接反射的方式能够在一定程度上营造光环境，有利于提升自然光线的柔和性。值得设计人员注意的是，高层建筑的天窗设计方案一般适用于办公写字楼，在民用居民楼中的应用空间相对较小。设计人员通过合理设计采光天窗，能够在阴雨天气增加光照效果，对于提升高层建筑的采光性能起到至关重要的作用。

3.3运用中庭采光方式

   在高层建筑自然采光设计过程中，可以根据建筑物实际情况采用中型采光方式，通过相关结构的建立能够进一步提升采光效果。在运用中庭采光方式过程中，设计人员要观察中庭屋顶形式以及透明度，要精确测量各部分尺寸，根据中庭具体空间形式设计相关方案。在通常情况下，建筑物中型内部主要光线依靠再次反射以及多次漫反射的作用产生，同时由于高层建筑中庭高度与宽度相对较大，导致在同等时间内射进中庭的光线较少，因此在实际设计过程中要考虑到建筑中庭高度与宽度的协调性。与此同时在保障建筑中庭宽敞大前提下，要采取有效措施，对于密闭空间之内的空气湿度、温度等重要因素进行有效调控，在调控过程中要和屋顶的天窗以及侧窗相互配合，采用联合采光的方式以提高最终的采光效果。在建筑物自然采光设计过程中，应当合理运用中庭采光方式，促进高层建筑采光工作与自然环境保护工作有机结合，进一步提高采光工作过程中的环保性。

3.4光导照明技术

   从基本原理上来看，在应用光导照明技术的过程中，将采光设备所采集到的自然光线导入到导光设备之中，在经过光导管强化以及输送之后，通过相应的漫反射系统确保自然光分布均匀。通过运用光导照明技术，能够实现自然光线的有效调节，同时也能够确保自然光线的柔和程度以及强度，在一些特定情况下也能够使自然光产生较为特殊的照明效果。通过运用光导照明技术，在任何天气情况下都能够保障光照强度充足，以达到自然采光过程中安全、环保、节能的基本需求。与此同时，运用光导照明技术所制造的光线与太阳光基本相同，该种光线对于人体的健康十分有益。根据相关机构研究表明，运用光导照明技术，每天可以提供10小时以上的光照，同时也能够节约80%以上的电能，在一定程度上能够弥补单一照明模式弊端，在保证照明效果的同时，也能够实现节约经济成本的目的。

3.5光电玻璃幕墙

   玻璃幕墙以及外观通透、富有现代感的特点受到多方关注，如果在高层建筑物中广泛应用光电玻璃幕墙，不仅能够减少建筑物的能源消耗，还能够避免建筑物在使用过程中产生大量的光污染。随着玻璃幕墙技术的不断发展，新型光玻璃幕墙具有良好的隔热以及隔音效果，通过运用光玻璃幕墙能够实现自然光与高层建筑完美融合，同时也可以通过光电玻璃幕墙将光能转化为电能。高层建筑设计人员对于光电玻璃幕墙的功能进行合理开发，同时完善设计过程，对于提升自然采光设计水平具有重要现实意义。

3.6使用较为先进的节能材料

   在高层建筑设计过程中，为进一步推行节能环保理念，应当使用较为先进的节能材料。通过节能材料的使用不断降低高层建筑能耗，对于推行环保工作产生积极影响。例如：在高层建筑外壁可以考虑采用一些能够吸收太阳能的材料，这些材料将太阳能转化为电能，产生的电能可以供居民使用。通过铺设太阳能材料，能够有效节约电能，进一步提升高层建筑使用者的舒适程度。

结语

在高层建筑的自然采光设计过程中，设计人员要考虑到建筑物的实际情况，综合采用多种设计方法，确保采光效果达到节能环保以及可持续发展的基本目标。在这一过程中，还应当加强与高层建筑使用者的交流及沟通，不断听取各方面意见与建议，以便对于设计过程进行不断完善，在满足光照强度同时也能够进一步节约经济成本。相信在各界一致努力之下，我国自然采光技术在高层建筑中一定会拥有更广阔的应用空间，让建筑行业在新时期焕发盎然生机。

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