淺談綠色建筑室內(nèi)自然采光

郁瀟翰

摘 要：自然采光通常是建筑室內(nèi)對(duì)自然光的利用，通過(guò)設(shè)計(jì)建筑透明門(mén)窗或玻璃幕墻的大小、位置，使建筑物內(nèi)部得到適宜的光線。采光良好的建筑不僅可以節(jié)約能源，更有研究證明，自然光有益于健康和舒適度，這對(duì)建筑使用者至關(guān)重要。本文就此展開(kāi)了論述，以供參閱。

關(guān)鍵詞：自然采光;眩光;綠色建筑;節(jié)能

引言

綠色建筑室內(nèi)自然采光設(shè)計(jì)應(yīng)遵循健康舒適和資源節(jié)約的原則，使建筑室內(nèi)自然采光滿足視覺(jué)舒適度的同時(shí)盡可能降低能耗。日光的全光譜輸出可以提供最佳的顯色效果，盡管現(xiàn)在某些高檔電光源可以接近于日光光譜，目前還沒(méi)有一種方法能模擬出在不同時(shí)節(jié)日光光譜的變化，通過(guò)自然采光，建筑中的使用者可以“聯(lián)系”室外，感知時(shí)光的流逝和季節(jié)的變化。自然光不消耗電能，又是質(zhì)量較高的光源，無(wú)論從提高室內(nèi)照明質(zhì)量上還是節(jié)約能源的角度都是最可取的，但是，自然采光真的是“完全免費(fèi)”和“被有效利用”的嗎？首先自然光通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的外窗或玻璃幕墻進(jìn)入室內(nèi)空間，外窗或玻璃幕墻一般隔熱性能較差，會(huì)造成室內(nèi)熱能流失，不利于建筑節(jié)能。國(guó)際上有不少優(yōu)秀節(jié)能建筑采用玻璃幕墻設(shè)計(jì)，但其實(shí)背后付出了很多代價(jià)，玻璃幕墻建筑需要采取更多節(jié)能技術(shù)措施來(lái)規(guī)避玻璃材料的節(jié)能缺點(diǎn)。為獲得更充足的自然采光而設(shè)計(jì)高窗墻比會(huì)增加建筑節(jié)能的壓力。其次，能將自然光引入室內(nèi)不一定就能有效節(jié)約照明能耗，很多利用自然采光照明的建筑通過(guò)有效的采光改善策略仍有更高的節(jié)能潛力。

1 自然光的基本特征

直射陽(yáng)光

直射陽(yáng)光具有非常高的強(qiáng)度和持續(xù)變化的特征，在地球表面產(chǎn)生的照度可能超過(guò)100000lux。直射陽(yáng)光的亮度因季節(jié)、時(shí)間、地點(diǎn)和天空條件而異。針對(duì)陽(yáng)光明媚的晴朗的季節(jié)，需要進(jìn)行精細(xì)的建筑設(shè)計(jì)考慮，利用散射、遮陽(yáng)和反射原理改善不利影響。

天空光

一般認(rèn)為自然光的組成為太陽(yáng)光和天空光兩部分，天空光是由于太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)大氣中的空氣分子、塵埃和水蒸汽散射形成的現(xiàn)象，可以看成是太陽(yáng)光的間接照明。照度在冬季的陰天可達(dá)到10000lux，在夏季陰天可能高達(dá)30000lux。在多云的氣候里，天空光是主要的自然采光光源。

反射光

反射光是陽(yáng)光或天空光由地形、樹(shù)木、植被或附近的建筑物等反射而產(chǎn)生的。環(huán)境的表面反射率將影響到達(dá)建筑立面的反射光總量。在一些密集的建筑情況下，從地面和周圍環(huán)境反射的光可以成為室內(nèi)采光來(lái)源的一部分。

2 采光質(zhì)量

充足采光

如果一個(gè)空間的采光不合適或不充分，它會(huì)影響我們的視覺(jué)系統(tǒng)，造成不舒適，可能導(dǎo)致不必要的眼睛疲勞、頭痛等癥狀。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)置適當(dāng)?shù)奈恢煤痛笮〉拇皯艏捌渌鼘?dǎo)光系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)自然光的強(qiáng)度、位置和方向以滿足視覺(jué)需求。除了參考相關(guān)建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)控制建筑窗地比，計(jì)算采光系數(shù)是對(duì)室內(nèi)采光效果進(jìn)行量化分析，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，可判斷室內(nèi)采光是否滿足“量”的需求?！毒G色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)優(yōu)化采光“量”的要求為“住宅建筑室內(nèi)主要功能空間至少60%面積比例區(qū)域，其采光照度值不低于300lx的小時(shí)數(shù)平均不少于8h/d”、“室內(nèi)主要功能空間至少60%面積比例區(qū)域的采光照度值不低于采光要求的小時(shí)數(shù)平均不少于4h/d”、“內(nèi)區(qū)采光系數(shù)滿足采光要求的面積比例達(dá)到 60%”等。

避免眩光

除了滿足“量”的需求，好的采光設(shè)計(jì)應(yīng)該避免眩光引起的視覺(jué)不適。研究表明，一般人眼對(duì)自然采光空間亮度變化的適應(yīng)性要比對(duì)人工照明空間亮度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)，但是眼睛被迫適應(yīng)變化太快、太廣的亮度范圍還是會(huì)引起視覺(jué)的不適。為了減少眩光問(wèn)題的影響，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)膬?nèi)外遮陽(yáng)裝置。另外，建筑內(nèi)表面采用淺色也有一定的效果。

3 采光系統(tǒng)設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單采光系統(tǒng)

簡(jiǎn)單的采光系統(tǒng)是通過(guò)窗戶設(shè)計(jì)與適當(dāng)?shù)膬?nèi)外遮陽(yáng)結(jié)合起來(lái)，例如，設(shè)置外遮陽(yáng)和可內(nèi)遮陽(yáng)百葉的外窗，并采取措施將陽(yáng)光或天空光導(dǎo)向到需要的地方（如設(shè)置導(dǎo)光管等）。

更先進(jìn)采光系統(tǒng)

更先進(jìn)的采光系統(tǒng)在簡(jiǎn)單采光系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以被設(shè)計(jì)為可追蹤太陽(yáng)軌跡或被動(dòng)控制采光方向的系統(tǒng)。

4 采光系統(tǒng)節(jié)能策略

采光與建筑的能源需求、建筑室內(nèi)光環(huán)境有著密不可分的聯(lián)系。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中玻璃構(gòu)件（玻璃外窗或玻璃幕墻）的大小和位置應(yīng)與建筑物的總能耗及采光效果綜合考慮。有效節(jié)能的采光策略主要包括：1.開(kāi)窗、平面、內(nèi)部裝飾和分區(qū)設(shè)計(jì)均有利于自然采光的進(jìn)入和分布;2.盡可能減少通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃部分的熱流失;3.避免眩光;4.避免不必要的太陽(yáng)得熱;5.設(shè)計(jì)可根據(jù)自然采光條件控制的電氣照明。只有當(dāng)自然采光進(jìn)入室內(nèi)空間有效代替人工照明才能實(shí)現(xiàn)節(jié)約照明能耗，首先，應(yīng)保證自然采光質(zhì)量，讓自然光照明比電氣照明更舒適，其次，電氣照明系統(tǒng)應(yīng)合理分區(qū)并分別對(duì)應(yīng)各區(qū)的自然采光變化進(jìn)行控制（這種控制最好是高度自動(dòng)化的），才能實(shí)現(xiàn)滿足視覺(jué)需求的同時(shí)降低能耗的目標(biāo)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)根據(jù)自然光特性和眩光影響情況，設(shè)計(jì)采光系統(tǒng)以保障室內(nèi)自然采光質(zhì)量。舒適的自然采光進(jìn)入室內(nèi)空間才能有效代替人工照明，其次，應(yīng)根據(jù)采光系統(tǒng)節(jié)能策略采取相應(yīng)措施，實(shí)現(xiàn)綠色建筑室內(nèi)自然采光滿足視覺(jué)需求的同時(shí)降低能耗的目標(biāo)。

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