天然采光在建筑设计中的误区

中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1007-0745（2013）09-0083-01

摘 要：天然光是安全、洁净的能源,充分利用天然光能有效降低建筑能耗.通过对当前建筑设计中运用天然光存在的误区进行分析,探讨了建筑采光设计中应注意的事项,从而为建筑设计师进行采光设计提供了建议与参考.

关 键 词：天然采光采光节能冷采光

引言

从人类利用能源的角度讲,太阳能是取之不尽,用之不竭的清洁能源.除太阳辐射热外,太阳还为人类提供了巨大的天然光能,而在建筑中充分利用天然光,能够显著地减少能耗和运行费用,同时利用天然光,减少了电光源的使用量,相应减少了电力消耗和相关的污染.随着我国构建节能减排社会及可持续发展目标的提出,天然光的利用更加引起建筑师的广泛重视.而天然光利用最简单的方法就是通过天然采光在白天引入天然光照明建筑空间,而减少电光源的使用量,从而在仅花费较少电能消耗费用的基础上,就可提供令人愉悦的光照环境.

1具体的采光节能设计

1.1采光口的设计

1.1.1窗户透光率越大,照度均匀度越高

建筑物窗户的透光率与房间照度均匀值成正比,即窗户的透光性越好、透光率越大,房间的照度均匀值越高、光环境越好.因此,透光率的增大会直接导致人工照明耗能的减少、达到节能的目的.当然,建筑物能耗还需要考虑热工能耗,但是窗户的透光率对热工能耗的影响很小,因此窗户透光率越大,建筑物的总能耗越低,节能效果越好.

1.1.2窗户位置高度越高越节能

随着窗户位置的升高,近窗处的照度值大幅降低,这是因为窗台挡住了一部分阳光.而窗户位置越低,房间内的照度值越高,照明能耗越低.但是,窗户位置越低,室内视觉舒适度会随着降低.因此,在采光节能设计中,既要考虑到低窗位对光照值的促进作用,也要考虑由于光照度平缓对室内人员视觉舒适度的影响.

1.1.3窗户形状越瘦高越节能

窗户的形状对于室内光照度值也有影响.实验表明,窗户上沿的高度越高,光在进深的方向上均匀性同比增高.而随着窗户宽度的增加,室内的光照值反而没有同比提高,人工照明的能耗呈上升趋势.因此,在对窗户形状进行设计时,需要意识到窗户形状越瘦高对于采光越有好处,也越有利于采光节能设计.

1.1.4侧窗增加反光板可以增加照度均匀度

高侧窗对于改善室内照明环境作用很大,与之相呼应在侧窗增加反光板可以降低近窗处的照度峰值.由于夏季高角度的太阳直射光极易造成近窗处出现眩光,因此在侧窗增加内反光板可以提高室内的光照均匀度、改善室内的照明效果进而减少照明能耗,增加外反光板还可以在夏季减少热增益,减少夏季空调制冷能耗.因此可以考虑在室内外增设反光板来改善室内环境,降低照明能耗,达到采光节能的目的.

1.2玻璃材质的选择

门窗玻璃材质的选择对于节能的影响与采光口的设计一样重要,而门窗能耗一直是节能的薄弱环节.在对门窗材料的选择上,应当以多透光少传热为基本原则,这样既可以保证采光,又有利于热能消耗的减少.因此,炎热的南方地区在节能设计中应当首先考虑选用低辐射玻璃,以减少太阳光的辐射.而寒冷的北方地区则可以首先选用中空双层玻璃,在保证光照值的同时减少散热、保证室内温度.此外,随着科学技术的进步,新型的玻璃材料越来越多的走进设计师的视野,出现在千家万户之中,常见的如液晶调光玻璃、光致变色玻璃等,都是根据不同材质的不同优点来达到采光效果的最大化并尽可能的减少能耗.与此同时,新型采光方式如导光管技术、光导纤维技术等的运用都是研制多功能节能窗的新思路、新方法,在采光节能设计中应当积极引进先机的技术方法来保证采光节能设计达到最佳效果.

2简述几种常见的天然采光误区

2.1天然采光会增加造价

如果综合考虑采光、节能等多方面因素设计,那么良好的天然采光不仅不会增加建筑造价,而且还会大大降低后期维护运行费用.而正确利用天然采光手段利用天然光能在引入外界天然光的同时,几乎不会产生任何的热量,这也是目前国外流行的“冷采光”设计方法.冷采光是一种从整个建筑来考虑的真正的采光方法,不仅减少人工光的需求,而且减少(至少不增加)制冷负荷的采光建筑.制冷负荷主要来自由光、设备、人体及阳光所产生的热,通常在现公建筑中因为人工照明产生热量而引起的空调负荷占到建筑总能耗的40%-60%.天然采光减少了电光的需要,并且相应地减少了由电光源所产生的热量.当结合高性能玻璃和室外遮阳设施的综合冷采光设计,可以减少从建筑外表皮获得的太阳辐射热.从总体上说,这些减少的热负荷常常会减少建筑中相应制冷系统的负荷量,这将降低空调系统的初始安装费用及运行维护费用,而这部分降低的费用足以弥补天然采光改善而增加的建造费用.

2.2天然采光是复杂的系统

天然采光系统已经广泛地运用于大多数的办公、商业及教育建筑.相关研究报告及成果也介绍了经过长时间验证的采光技术,这些采光技术的运用可显著提高采光效果.而这些采光技术是可以很方便地复制并用于相类似的建筑上.而这样做的结果是节约了可再生的能源,减少了设计时间并降低了投资风险.这种复制的方法可用于学校、办公室和工厂等建筑.

2.3天然采光导致太多的热量

正确的采光设计能在获得能满足大多数工作的500lx光照度的同时屏蔽99%的太阳辐射热.500lx的光照度通常能满足大多数的工作环境照明要求,而人工照明要达到相同的照度需求需要消耗大量的电功率,我们知道常用的高效电光源的光电转换比也是低于20%,其他电能都转化为热能,因此天然采光的光热比远好于甚至最高效的电光源.

2.4天然采光导致眩光

眩光通常发生在当太多光线进入建筑时,这种情况在传统的采光建筑(如办公建筑等)中几乎所有时间都可能发生,因此为了遮挡太多光线的进入,大多数的办公建筑窗户的窗帘几乎都是密闭的.事实上,良好的天然采光在引入天然光的同时也遮挡了过量的天然光,并减少了眩光的产生.

2.5提高照明及暖通空调的效率比采光设计更节能

照明和制冷能通过多种设备达到,要节约能源消耗,提高两者效率是好方法.但是事实上,最好的方法不是提高照明及暖通空调的效率,而是减少电光源和制冷的需要量,良好的采光设计能做到两者兼顾.自然光的使用能减少安装电光源的数量(当然应满足夜间照明的使用要求).较少的电光源意味着较少的光源热量产生,也意味着减少了空调的制冷负荷,也就降低了空调的能量消耗.