摘要：本文主要就現(xiàn)代建筑的采光節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了一定程度的探討，希望能通過(guò)對(duì)光線的完好利用，真正的達(dá)到節(jié)能的目的。
　　關(guān)鍵詞：采光；節(jié)能；設(shè)計(jì)；反光；遮陽(yáng)；智能化；鏡面材料
　　建筑物的采光做的好，不僅能節(jié)能，而且為室內(nèi)提供舒適、健康的光環(huán)境，是良好的室內(nèi)環(huán)境不可缺少的重要部分。建筑能耗約占社會(huì)總能耗1／3，照明、采暖和空調(diào)能耗是建筑用能的主要內(nèi)容。因此，我國(guó)建筑節(jié)能工作重點(diǎn)應(yīng)該放在節(jié)能設(shè)計(jì)方面，重視采光、照明等多方面的影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合分析光、熱環(huán)境的要求，體現(xiàn)采光節(jié)能一體化設(shè)計(jì)的“綠色”概念。
　　一、光、熱環(huán)境中建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的矛盾
　　太陽(yáng)光輻射是建筑光、熱環(huán)境的主要影響因素。節(jié)能設(shè)計(jì)中對(duì)太陽(yáng)輻射能的利用是一把雙刃劍，表現(xiàn)為兩者在分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求兩方面的矛盾。
　　（一）分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)上的矛盾
　　建筑設(shè)計(jì)按“中國(guó)光氣候分區(qū)圖”劃分的5個(gè)光氣候分區(qū)指導(dǎo)天然采光設(shè)計(jì)；熱工方面以“全國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)圖”為標(biāo)準(zhǔn)劃分了5個(gè)熱工分區(qū)；城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)則按“中國(guó)建筑氣候區(qū)劃圖”將城市氣候劃分為2級(jí)區(qū)劃系統(tǒng)作為日照間距控制的標(biāo)準(zhǔn)。光氣候分區(qū)以照度為指標(biāo)，熱工分區(qū)與建筑氣候分區(qū)則主要以度為指標(biāo)。后兩者的區(qū)劃范圍基本一致，但與光氣候分區(qū)卻差異較多，同一地區(qū)可能分屬不同區(qū)劃范圍，具有不同設(shè)計(jì)要求。因此須綜合考慮“光氣候分區(qū)”和“建筑熱工分區(qū)”，及“建筑氣候區(qū)劃”要求，制定完善的光氣候分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)和物理環(huán)境參數(shù)。
　　（二）節(jié)能設(shè)計(jì)要求的矛盾
　　采光節(jié)能要求建筑將天然光有效引入室內(nèi)，滿足視覺(jué)功能要求，從而節(jié)約照明用電，這就需要建筑布局時(shí)加大間距，減少對(duì)天然光的遮擋，并合理增加采光口的數(shù)量和大小。熱工節(jié)能設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是冬季將陽(yáng)光引入建筑，提高室內(nèi)溫度；同時(shí)夏季需有效防止熱輻射，減少空調(diào)制冷能耗，這就需要適當(dāng)控制建筑門(mén)窗洞口大小，減少建筑體型變化。由此可見(jiàn)，采光節(jié)能和熱工節(jié)能對(duì)建筑的不同要求勢(shì)必會(huì)在設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生矛盾。因此，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)全面分析不同環(huán)境中的影響因素，找出最佳平衡點(diǎn)。
　　二、建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)的整體思維
　　整體思維是指對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體上的分析，通觀全局，綜合影響事物的各種相關(guān)因素，以求達(dá)到系統(tǒng)平衡的思維觀。太陽(yáng)能利用具有一體兩面的特性，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不是一項(xiàng)單一性工程，不能為滿足某一方面的節(jié)能設(shè)計(jì)而損害其它方面的要求。所以有必要采用系統(tǒng)整合的思維方式，提出合理的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法。
　　（一）合理的節(jié)能分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)
　　建筑節(jié)能設(shè)計(jì)綜合考慮光、熱環(huán)境，提出合理的節(jié)能分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的前提。為此，我們針對(duì)不同地域氣候條件下建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的物理環(huán)境要求，從采光節(jié)電、采暖降溫節(jié)能出發(fā)，提出同一光氣候區(qū)內(nèi)不同的建筑采光設(shè)計(jì)二級(jí)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)體系。該標(biāo)準(zhǔn)在原有5個(gè)光氣候分區(qū)作為一級(jí)指標(biāo)基礎(chǔ)上，提出包括16個(gè)詳細(xì)分區(qū)的二級(jí)指標(biāo)，并針對(duì)每個(gè)二級(jí)分區(qū)提出相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
　　（二）采光節(jié)能設(shè)計(jì)措施
　　在合理的節(jié)能分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)主要從整體規(guī)劃布局，建筑體型優(yōu)化，采光口設(shè)計(jì)及其材料選擇，反光遮陽(yáng)處理四方面來(lái)控制。
　　a、規(guī)劃布局整體性
　　合理的朝向布局才能保證建筑適宜的光、熱環(huán)境。我國(guó)地處北半球，保證日照建筑理應(yīng)南向布局。從太陽(yáng)熱輻射分布看，南向布置冬季日照最多夏季熱輻射最少，并且我國(guó)大部分地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)為東南向。綜合分析保溫、隔熱、日照和通風(fēng)，南向布局利于冬季保溫夏季防熱的節(jié)能要求。但同時(shí)北向房間的采光節(jié)能也很重要，北向雖采光照度低，但照度均勻度好，通過(guò)在南向墻面設(shè)置高反射率的鏡面材料將光線引入北向，可改善北面房間的采光照度，節(jié)約照明用電。為保證室內(nèi)有足夠日照，建筑規(guī)范綜合考慮采光、通風(fēng)、消防等要求規(guī)定了建筑規(guī)劃布局的合理日照間距。根據(jù)不同設(shè)計(jì)分區(qū)，要求建筑之間的距離在大寒日或冬至日的有效日照時(shí)間段里，有足夠的日照時(shí)數(shù)使陽(yáng)光入射到建筑底層窗臺(tái)面。一般來(lái)講，日照間距容易滿足，然而這并不就能保證日光能有效入射到室內(nèi)，因?yàn)槿展馔�往可能被窗外用于遮�?yáng)的植被擋住了。增加綠化能改善熱環(huán)境，但綠樹(shù)植被的布置一定要綜合考慮采光的要求，以不能遮擋建筑日照采光為原則。
　　b、建筑體型優(yōu)化
　　太陽(yáng)對(duì)建筑外表面的輻射熱和直射光極大地影響建筑室內(nèi)光、熱環(huán)境能耗，建筑體型優(yōu)化是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要方面。建筑室內(nèi)采光通過(guò)窗地比來(lái)控制，開(kāi)窗面積大、窗地比大，采光越有利，而且從采光均勻性考慮，天窗比側(cè)窗更好。但從熱工角度看，屋頂是得熱最多的部分，天窗對(duì)熱工節(jié)能是不利的。因此，在不同地域氣候環(huán)境下建筑外形開(kāi)窗設(shè)計(jì)應(yīng)具體分析處理。
　　建筑體型的長(zhǎng)寬比大，得熱多。南方夏季防熱是節(jié)能的主要工作，建筑宜采用長(zhǎng)寬比小(即小面寬大進(jìn)深)的體型；北方節(jié)能以冬季保溫為主，宜采用長(zhǎng)寬比大(即大面寬小進(jìn)深)的建筑體型。可從采光考慮，建筑進(jìn)深越大光線越弱，因此建筑進(jìn)深不宜過(guò)長(zhǎng)，并盡可能減少橫墻遮擋，以保證采光照度值和照度均勻度。所以確定建筑體型應(yīng)兼顧光熱環(huán)境節(jié)能要求，計(jì)算出最佳的長(zhǎng)寬比值。
　　c、采光口設(shè)計(jì)及材料選擇
　　采光口是個(gè)矛盾體，其溝通和隔絕作用同時(shí)并存，既提供采光日照又要防曬遮陽(yáng)；既通風(fēng)換氣又要防風(fēng)雨和煙塵。從綜合節(jié)能角度分析，采光口的設(shè)計(jì)應(yīng)在加強(qiáng)構(gòu)件材料氣密性基礎(chǔ)上，根據(jù)不同區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算其滿足采光照度的節(jié)電量與夏季得熱和冬季失熱狀態(tài)下的耗能量，確定不同地域環(huán)境中采光口的面積折中值，并合理布置采光口位置，保證室內(nèi)自然通風(fēng)。
　　與確定采光口面積大小同樣重要的是窗玻璃材料對(duì)節(jié)能的影響，因?yàn)殚T(mén)窗能耗占建筑總能耗約1／2，是節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)。門(mén)窗玻璃材料的選擇以多透光少傳熱為原則，建議南方炎熱地區(qū)采用低輻射玻璃，北方地區(qū)采用中空雙層玻璃。此外，還應(yīng)加強(qiáng)新型玻璃材料如液晶調(diào)光玻璃、光致變色玻璃，以及新型采光方式如導(dǎo)光管技術(shù)、光導(dǎo)纖維技術(shù)等的應(yīng)用，研制兼顧多功能的節(jié)能窗。
　　d、反光與遮陽(yáng)措施
　　改善光熱環(huán)境離不開(kāi)節(jié)能設(shè)施的使用。為提高建筑內(nèi)部采光照度可采用在窗頂部擱置水平反光板的方法將日光引入室內(nèi)深處；在夏季為防陽(yáng)光直射應(yīng)在建筑不同方位采用相應(yīng)的遮陽(yáng)措施。采光節(jié)能整體策略要求將兩者有機(jī)結(jié)合，在適宜部位設(shè)置兼顧遮陽(yáng)作用的反光擱板，既防止太陽(yáng)直射和眩光干擾，又能有效將光線漫反射到室內(nèi)，提高照度均勻性。作為主要采光口的側(cè)窗而言，高側(cè)窗比低側(cè)窗具有更好的照度均勻度。如果結(jié)合高側(cè)窗頂部安裝境面反射裝置，使日光經(jīng)一次反射入射到室內(nèi)，甚至實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，就可在提高房間照度和均勻度同時(shí)避免日光直射，減少室內(nèi)熱輻射量，并提供空調(diào)用電能量。
　　（三）節(jié)能設(shè)計(jì)的智能化管理
　　建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)的整體思維不僅強(qiáng)調(diào)綜合光、熱環(huán)境的節(jié)能要求，還強(qiáng)調(diào)節(jié)能的適時(shí)可變性。由于建筑光熱環(huán)境不僅隨地域氣候特點(diǎn)變化，而且隨人們不同時(shí)段使用需求和周?chē)�環(huán)境的改變而變化，因此采光節(jié)能設(shè)計(jì)策略不是一種固定的單一模式，而必須考慮全壽命周期的變化，采用智能化管理方法實(shí)現(xiàn)適時(shí)自動(dòng)調(diào)控。
　　基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)和地理信息系統(tǒng)(GIS)的數(shù)字化技術(shù)為實(shí)現(xiàn)節(jié)電節(jié)能的智能化管理提供了可能性。在虛擬空間中，對(duì)建筑室內(nèi)天然采光條件下的光、熱環(huán)境進(jìn)行虛擬仿真，使之能在不同時(shí)段和環(huán)境條件下進(jìn)行身臨其境的采光可視化展現(xiàn)和節(jié)能量化分析，以獲得符合當(dāng)?shù)厍闆r的最佳采光設(shè)計(jì)方案。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]黃海靜．采光節(jié)能設(shè)計(jì)分區(qū)研究[C]．綠色建筑與建筑物理一一第九屆全國(guó)建筑物理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004．
　　[2]沈天行，袁磊．將日光引入北向住宅底層的技術(shù)[J]．建筑學(xué)報(bào)，2004，(4)：78—79．