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浅析建筑物采光节能设计

论文编号: 所属栏目:环境法 发布日期:2013年11月28日 论文作者:知乎者也论文网

  摘要:太阳光是安全、洁净的能源,充分利用日光和天空漫射光进行建筑天然采光是节能设计的有效方式。文章结合工程实践,从多方面分析了浅析建筑物采光节能设计。

  关键词:建筑物;采光;节能设计

  

  引言

  开源和节流是节能设计的两大主题,在减少对煤、石油等不可再生能源使用的同时,重视对太阳能、风能等可再生能源的开发和利用,是一种更为积极的节能方式。对太阳能的有效利用具有一定的双重特性,在建筑节能设计中其并非一项与其他项目毫无联系的单一工程,不能仅为了对某一方面的节能目标满足进行节能设计却损害了其他工程的利益及相关标准要求。因此我们必须统筹结合、整合思维,创设出最为合理的节能设计方式。

  1合理构建节能分区标准

  在建筑节能设计实践中我们应统筹考虑光环境及热环境的交叉作用,综合考虑光、热环境,提出合理、平衡、综合、全面的节能设计分区标准。例如可科学针对不同区域气候环境条件中的建筑节能设计所必须的物理环境要求,以采光节点及采暖降温的节能目标出发,在同一光气候区域内提出不同的采光建筑二级分区设计标准体系。在原有一级五类光气候分区的指标基础上,创设更为详细的、涵盖十六个内容的二级分区子目标,同时针对每一类子分区深入挖掘节能设计要点。

  2合理规划建筑整体布局,确保朝向设计适宜光、热环境

  完成了节能分区标准的合理设计,我们应在其指导下展开科学的采光节能设计,从整体的规划布局、建筑的体型优化、材料的选择、采光口的细节设计以及反光遮阳环节处理等层面进行合理控制。首先在整体规划布局层面,我们应确保其朝向设计的合理性,令建筑充分适宜光、热环境。综合我国的地理位置不难发现,北半球的地域特征决定为了令建筑享受充足日照应主体将其朝向设计为南向布局。而纵观太阳的热辐射分布特征来看,南向的规划布置恰好令建筑在冬季受到日照最多,而夏季则受到的热辐射最少,且我国多数地区在夏季的主导风向为东南,这也进一步令我国建筑以南向布局为主导的设计在夏季令人们享受了更加舒适的通风环境。由此可见,通过综合的日照、保温、隔热及通风分析,建筑南向的布局有利于其在冬季保温、在夏季防热节能,体现了人性化的建筑节能设计要求。当然这并非表明对建筑北向房间的节能采光设计就可以忽略不计,虽然北向房间的采光照度较低,但其照度的均匀性较好,因此我们可利用在建筑的南向墙面科学设置具有较高反射率的材料,例如镜面、钢板等,将南向光线合理引入北向,有效改善北面建筑空间的不良采光照度,进一步达到降低照明用电能耗的科学目标。为确保建筑室内享受充足的日照,我们应依据建筑规范统筹考虑通风、采光及消防等标准要求进行合理的建筑日照间距规划布局设计。同时我们应遵循不同的设计分区,令建筑间距能满足在大寒天气或冬至天气有效日照时期中有足够日照时数令阳光能照射到建筑内部空间的底层窗台面。从一般设计层面来讲,建筑设计对日照间距的要求较容易满足,而仅仅满足这一要求并不能完全保证日光一定能有效照射到室内,在日光的照射过程中其很可能被窗外用于绿化或遮阳的植被所阻挡。虽然增加绿化面积可有效改善建筑外围的热环境,但规划不当则会起到阻挡日照的反作用效果,因此在对绿树植被进行布置时,我们应综合考虑采光标准要求,尽量以不遮挡建筑的日照采光为布设原则。

  3建筑体型的优化设计

  建筑室内应对光、热环境产生的能耗受太阳对建筑外表面辐射热及直射光照的较大程度影响,为了有效降低建筑光、热环境能耗,我们应主力从建筑的体型优化层面入手,探寻节能方式。首先建筑室内的采光可以通过窗地比例进行有效控制,当开窗面积增大时,其窗地比例将进一步增大,建筑的采光效果相应得到强化。而从采光的均匀性层面考虑,天窗要比侧面窗更能营造良好的采光效果。然而如果从热工的科学设计层面来讲,屋顶是建筑吸热、得热最多的环节部位,因此用天窗的设计方式显然对热工节能极为不利。因此我们不能仅仅为了采光性好或节能性好而片面设计,应综合考虑不同区域的气候环境特征,遵循建筑的使用功能需求,做到具体问题具体对待,从而合理设计建筑的外形开窗。另外,建筑体形具有较大的长宽比,则其得热量会随之增多,在南方的夏季建筑防热是节能设计的主体工作之一,因此在设计实践中我们宜采用较小的建筑体形长宽比进行设计,即大进探的小面宽体型。在北方建筑的节能设计以冬季的保温控制为主,因此我们应采用较大的建筑体形长宽比进行设计,即小进探大面宽体型。从建筑采光角度来讲,建筑的进探程度越大,其光线会越弱,因此我们不宜采用过长的进深进行设计,应尽可能降低横墙对建筑采光的遮挡效应,确保采光照度的均匀性,在确定合理建筑体型的同时有效兼顾建筑在光、热环境中的节能设计要求,从而通过正确的计算核准建筑的最佳长宽设计比值及最优化的建筑体型。

  4建筑采光口的科学设计

  建筑采光口的设计本身便是一个矛盾环节,其包含的沟通及隔绝作用同时客观存在,也就是说采光口不仅提供建筑室内需要的采光日照,同时又要担负遮蔽阳光的功能;既为建筑空间通风换气,同时又要防止沙尘、风暴、雨水的侵袭。因此我们必须从综合节能视角出发,对采光口环节进行科学设计,应在强化构件材料的气密性之上,依据不同的区划标准计算符合采光照度的准确节电量及在冬季失热及夏季得热状态中的能耗量,核准在不同区域环境下采光口设计面积的折中标准,并科学实施对采光口位置的布置,合理保障建筑室内的自然通风,令其功能的发挥不再成为一个矛盾体,而是一个统一的和谐效能体系。另外对门窗玻璃材料的确定也发挥着与采光口设计同样重要的节能影响,门窗能耗可占到建筑总体能耗的尽一半水平,是建筑节能较为薄弱的环节。因此在门窗设计材料的选择中我们应本着多透光及少传热的原则,在南方较炎热的地区可采用具有低辐射效能的玻璃,而在北方寒冷地区则应适应性采用双层中空玻璃。另外我们还应本着创新实践的理念广泛引入新型门窗、玻璃材料及采光方式,挖掘其固有特性并进行适应性设计,研发多功能兼顾的节能门窗,例如对光致的变色玻璃、调光液晶玻璃的应用及对导光管、光导纤维等技术的应用。

  5反光及遮阳措施的合理应用

  为了有效改善建筑的光热环境,我们应合理采用一些行之有效的节能设施,例如为提升建筑内部空间的采光照度,我们可利用在窗顶位置放置水平反光板的方法有效将日光引入其无法照射的室内深处;当夏季炎热天气来临时,为了降低阳光的直射程度,我们可在不同的建筑方位设立遮阳装置,提升建筑内部的舒适度。另外整体的节能采光措施应致力于实现两环节的有机整合,即在适宜位置布设既有遮阳作用,又能反光引光的搁板,令其有效防止阳光直射产生眩光干扰的不良后果,同时在需要时有效令光线形成漫反射效应引入室内,合理提升照度的均匀性。侧窗为众多建筑的主要采光口,与低侧窗相比,高侧窗具有更加良好的均匀性照度,因此我们可有效结合高侧窗在其顶部增设镜面的反射装置,从而令日光在一次反射作用下引入室内,甚至可令其实现光电的转换反应,这样便可在提升室内照度及均匀性的同时有效避免阳光的直射作用,令室内中的热辐射量大大降低,充分有利于避免在炎热夏季大量使用空调系统造成巨大的电能消耗现象。

  

  结束语

  作为一种传统而又全新的设计手段,建筑光环境艺术设计已经在建筑发展史中创造出灿烂的艺术成果,在建筑设计中运用结合先进的技术手段和设计理念,合理利用每一束可利用的太阳光,必将创造出更加理想、美妙的建筑空间艺术效果,为人们的生产、生活服务。

  

  参考文献

  [1]袁慧,王峰.住宅设计创新的必然性[J].山西建筑,2007(20).

  [2]王超.住宅室内空间环境的创新设计研究[J].中国科技信息,2006(14).

  [3]杨雪冰,韩志忠.谈住宅室内的照明设计[J].科技咨询导报,2007(3).