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)對自然光的利用，通過設(shè)計建筑透明門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，這對建筑使用者至關(guān)重要。本文就此展開了論述，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)自然采光滿足視覺舒適度的同時盡可能降低能耗。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，目前還沒有一種方法能模擬出在不同時節(jié)日光光譜的變化，通過自然采光，建筑中的使用者可以“聯(lián)系”室外，感知時光的流逝和季節(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”和“被有效利用”的嗎？首先自然光通過圍護(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，會造成室內(nèi)熱能流失，不利于建筑節(jié)能。國際上有不少優(yōu)秀節(jié)能建筑采用玻璃幕墻設(shè)計，但其實背后付出了很多代價，玻璃幕墻建筑需要采取更多節(jié)能技術(shù)措施來規(guī)避玻璃材料的節(jié)能缺點。為獲得更充足的自然采光而設(shè)計高窗墻比會增加建筑節(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

直射陽光

直射陽光具有非常高的強(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100000lux。直射陽光的亮度因季節(jié)、時間、地點和天空條件而異。針對陽光明媚的晴朗的季節(jié)，需要進(jìn)行精細(xì)的建筑設(shè)計考慮，利用散射、遮陽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光和天空光兩部分，天空光是由于太陽光經(jīng)過大氣層時大氣中的空氣分子、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

反射光是陽光或天空光由地形、樹木、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)采光來源的一部分。

2 采光質(zhì)量

充足采光

如果一個空間的采光不合適或不充分，它會影響我們的視覺系統(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需求。除了參考相關(guān)建筑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)控制建筑窗地比，計算采光系數(shù)是對室內(nèi)采光效果進(jìn)行量化分析，對照標(biāo)準(zhǔn)《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，可判斷室內(nèi)采光是否滿足“量”的需求。《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》對優(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)計應(yīng)該避免眩光引起的視覺不適。研究表明，一般人眼對自然采光空間亮度變化的適應(yīng)性要比對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引起視覺的不適。為了減少眩光問題的影響，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)膬?nèi)外遮陽裝置。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

簡單采光系統(tǒng)

簡單的采光系統(tǒng)是通過窗戶設(shè)計與適當(dāng)?shù)膬?nèi)外遮陽結(jié)合起來，例如，設(shè)置外遮陽和可內(nèi)遮陽百葉的外窗，并采取措施將陽光或天空光導(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)在簡單采光系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以被設(shè)計為可追蹤太陽軌跡或被動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.開窗、平面、內(nèi)部裝飾和分區(qū)設(shè)計均有利于自然采光的進(jìn)入和分布;2.盡可能減少通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃部分的熱流失;3.避免眩光;4.避免不必要的太陽得熱;5.設(shè)計可根據(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化的），才能實現(xiàn)滿足視覺需求的同時降低能耗的目標(biāo)。

結(jié)束語

綜上所述，應(yīng)根據(jù)自然光特性和眩光影響情況，設(shè)計采光系統(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，實現(xiàn)綠色建筑室內(nèi)自然采光滿足視覺需求的同時降低能耗的目標(biāo)。

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