摘要：本文主要就現代建筑的采光節能設計進行了一定程度的探討，希望能通過對光線的完好利用，真正的達到節能的目的。
　　關鍵詞：采光；節能；設計；反光；遮陽；智能化；鏡面材料
　　建筑物的采光做的好，不僅能節能，而且為室內提供舒適、健康的光環境，是良好的室內環境不可缺少的重要部分。建筑能耗約占社會總能耗1／3，照明、采暖和空調能耗是建筑用能的主要內容。因此，我國建筑節能工作重點應該放在節能設計方面，重視采光、照明等多方面的影響。設計時應綜合分析光、熱環境的要求，體現采光節能一體化設計的“綠色”概念。
　　一、光、熱環境中建筑節能設計的矛盾
　　太陽光輻射是建筑光、熱環境的主要影響因素。節能設計中對太陽輻射能的利用是一把雙刃劍，表現為兩者在分區標準和設計要求兩方面的矛盾。
　　（一）分區標準上的矛盾
　　建筑設計按“中國光氣候分區圖”劃分的5個光氣候分區指導天然采光設計；熱工方面以“全國建筑熱工設計分區圖”為標準劃分了5個熱工分區；城市居住區規劃設計則按“中國建筑氣候區劃圖”將城市氣候劃分為2級區劃系統作為日照間距控制的標準。光氣候分區以照度為指標，熱工分區與建筑氣候分區則主要以度為指標。后兩者的區劃范圍基本一致，但與光氣候分區卻差異較多，同一地區可能分屬不同區劃范圍，具有不同設計要求。因此須綜合考慮“光氣候分區”和“建筑熱工分區”，及“建筑氣候區劃”要求，制定完善的光氣候分區標準和物理環境參數。
　　（二）節能設計要求的矛盾
　　采光節能要求建筑將天然光有效引入室內，滿足視覺功能要求，從而節約照明用電，這就需要建筑布局時加大間距，減少對天然光的遮擋，并合理增加采光口的數量和大小。熱工節能設計的要點是冬季將陽光引入建筑，提高室內溫度；同時夏季需有效防止熱輻射，減少空調制冷能耗，這就需要適當控制建筑門窗洞口大小，減少建筑體型變化。由此可見，采光節能和熱工節能對建筑的不同要求勢必會在設計時產生矛盾。因此，建筑節能設計應全面分析不同環境中的影響因素，找出最佳平衡點。
　　二、建筑采光節能設計的整體思維
　　整體思維是指對系統進行整體上的分析，通觀全局，綜合影響事物的各種相關因素，以求達到系統平衡的思維觀。太陽能利用具有一體兩面的特性，建筑節能設計不是一項單一性工程，不能為滿足某一方面的節能設計而損害其它方面的要求。所以有必要采用系統整合的思維方式，提出合理的建筑節能設計方法。
　　（一）合理的節能分區標準
　　建筑節能設計綜合考慮光、熱環境，提出合理的節能分區標準是建筑節能設計的前提。為此，我們針對不同地域氣候條件下建筑節能設計的物理環境要求，從采光節電、采暖降溫節能出發，提出同一光氣候區內不同的建筑采光設計二級分區標準體系。該標準在原有5個光氣候分區作為一級指標基礎上，提出包括16個詳細分區的二級指標，并針對每個二級分區提出相應的節能設計要點。
　　（二）采光節能設計措施
　　在合理的節能分區標準指導下，建筑采光節能設計主要從整體規劃布局，建筑體型優化，采光口設計及其材料選擇，反光遮陽處理四方面來控制。
　　a、規劃布局整體性
　　合理的朝向布局才能保證建筑適宜的光、熱環境。我國地處北半球，保證日照建筑理應南向布局。從太陽熱輻射分布看，南向布置冬季日照最多夏季熱輻射最少，并且我國大部分地區夏季主導風為東南向。綜合分析保溫、隔熱、日照和通風，南向布局利于冬季保溫夏季防熱的節能要求。但同時北向房間的采光節能也很重要，北向雖采光照度低，但照度均勻度好，通過在南向墻面設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，節約照明用電。為保證室內有足夠日照，建筑規范綜合考慮采光、通風、消防等要求規定了建筑規劃布局的合理日照間距。根據不同設計分區，要求建筑之間的距離在大寒日或冬至日的有效日照時間段里，有足夠的日照時數使陽光入射到建筑底層窗臺面。一般來講，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，因為日光往往可能被窗外用于遮陽的植被擋住了。增加綠化能改善熱環境，但綠樹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、建筑體型優化
　　太陽對建筑外表面的輻射熱和直射光極大地影響建筑室內光、熱環境能耗，建筑體型優化是建筑節能設計的重要方面。建筑室內采光通過窗地比來控制，開窗面積大、窗地比大，采光越有利，而且從采光均勻性考慮，天窗比側窗更好。但從熱工角度看，屋頂是得熱最多的部分，天窗對熱工節能是不利的。因此，在不同地域氣候環境下建筑外形開窗設計應具體分析處理。
　　建筑體型的長寬比大，得熱多。南方夏季防熱是節能的主要工作，建筑宜采用長寬比小(即小面寬大進深)的體型；北方節能以冬季保溫為主，宜采用長寬比大(即大面寬小進深)的建筑體型。可從采光考慮，建筑進深越大光線越弱，因此建筑進深不宜過長，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兼顧光熱環境節能要求，計算出最佳的長寬比值。
　　c、采光口設計及材料選擇
　　采光口是個矛盾體，其溝通和隔絕作用同時并存，既提供采光日照又要防曬遮陽；既通風換氣又要防風雨和煙塵。從綜合節能角度分析，采光口的設計應在加強構件材料氣密性基礎上，根據不同區劃標準計算其滿足采光照度的節電量與夏季得熱和冬季失熱狀態下的耗能量，確定不同地域環境中采光口的面積折中值，并合理布置采光口位置，保證室內自然通風。
　　與確定采光口面積大小同樣重要的是窗玻璃材料對節能的影響，因為門窗能耗占建筑總能耗約1／2，是節能的薄弱環節。門窗玻璃材料的選擇以多透光少傳熱為原則，建議南方炎熱地區采用低輻射玻璃，北方地區采用中空雙層玻璃。此外，還應加強新型玻璃材料如液晶調光玻璃、光致變色玻璃，以及新型采光方式如導光管技術、光導纖維技術等的應用，研制兼顧多功能的節能窗。
　　d、反光與遮陽措施
　　改善光熱環境離不開節能設施的使用。為提高建筑內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深處；在夏季為防陽光直射應在建筑不同方位采用相應的遮陽措施。采光節能整體策略要求將兩者有機結合，在適宜部位設置兼顧遮陽作用的反光擱板，既防止太陽直射和眩光干擾，又能有效將光線漫反射到室內，提高照度均勻性。作為主要采光口的側窗而言，高側窗比低側窗具有更好的照度均勻度。如果結合高側窗頂部安裝境面反射裝置，使日光經一次反射入射到室內，甚至實現光電轉換，就可在提高房間照度和均勻度同時避免日光直射，減少室內熱輻射量，并提供空調用電能量。
　　（三）節能設計的智能化管理
　　建筑采光節能設計的整體思維不僅強調綜合光、熱環境的節能要求，還強調節能的適時可變性。由于建筑光熱環境不僅隨地域氣候特點變化，而且隨人們不同時段使用需求和周圍環境的改變而變化，因此采光節能設計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現適時自動調控。
　　基于虛擬現實技術(VR)和地理信息系統(GIS)的數字化技術為實現節電節能的智能化管理提供了可能性。在虛擬空間中，對建筑室內天然采光條件下的光、熱環境進行虛擬仿真，使之能在不同時段和環境條件下進行身臨其境的采光可視化展現和節能量化分析，以獲得符合當地情況的最佳采光設計方案。
　　參考文獻：
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