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  节能减排是当前全球关注的重点,在建筑节能设计中采光节能设计必须进入设计师的考虑之中,以建立优质高效、经济舒适、安全可靠的照明环境,实现建筑物的零污染要求,建设完全的绿色建筑物。

  阳光的辐射是建筑设计中光、热的主要影响因素,因此在节能设计中对太阳能辐射的利用应当谨慎,要协调处理其在分区标准和设计要求两方面的矛盾。

  1.1.1 中国光气候分区图将中国的建筑设计划分为 5个光气候分区,以此来指导天然采光设计;而在热能设计上,去过建筑热工设计分布图将中国划分为 5 个热工分区。

  光气候的分区指标是照度,而热工分区的主要指标则是温度。同一地区可能分属不同的光气候区与热工区,节能设计要求也就自然不同。因此建筑设计要想达到采光节能的目的,必须协调光、热在建筑设计中的矛盾,以制定完善的光气候区分标准和物理环境参数。

  1.1.2 光节能设计不可避免的要求将天然光引入室内,以达到有效的照明与视觉效果,进而减少照明能耗。

  这一要求需要设计建筑时加大建筑间的距离,减少对天然光的阻挡并适当的增加采光口的数量与面积。

  而热工设计在冬季时需要尽可能的将阳光引入室内以提高室内温度,在夏季却需要做到有效的防止热辐射以减少空调能耗,这一要求需要设计师合理控制门窗面积与位置,减少建筑体型的变化。这样一来,在建筑设计中采光节能与热工节能不可避免地会产生矛盾。而建筑节能设计必须要到在平衡而这矛盾的同时,达到节能设计的最佳效果。

  1.2 注重天然采光,采光节能设计必须要考虑天然采光,而不能一味依赖人工光源。

  这是因为首先人工光源会影响人们的感受,光线的温度会给人们带来截然不同的感觉。而自然光在不同的季节、时刻、环境通过合理的设计可以对室内照明产生很好的效果,其舒适度也远远高于人造光源,不仅可以使昏暗的房间变得明亮活泼,还可以塑造室内的艺术空间、营造良好的氛围。

  其次,天然光源如得到充分的利用可以节约电能的消耗。在对天然采光设计进行考虑时,还需要注意的一个问题就是需要配合空调的节能工作。我国大部分地区夏季具有日照时间长、太阳辐射强的特点,因此在建筑设计时需要合理的利用屋檐、遮阳板、窗帘等调解采光、减少热能消耗、节省电力资源。这种情况在采用玻璃幕墙的建筑中表现得尤为明显,更需要合理协调采光节能与热能消耗的矛盾。

  我国幅员辽阔,不同地区的光照条件与环境特点有很大不同,而每一个地区的建筑群的特点更是千差万别。因此采光节能设计需要根据不同地区的环境特点、建筑情况来整体规划布局具体的采光设计。

  要根据该地区的整体环境特点进行设计规划,只有合理的朝向布局才能最佳的协调建筑设计中的光、热矛盾。在建筑设计中应当保证向南布局,这首先是因为我国处于北半球,南向布局可以保证冬季日照最多而夏季辐射最低,如此布局方可以获得最大的日照。其次,我国大部分地区夏季多为东南风,因此坐北朝南可以很好的保证通风

  需求得到满足。为节约采光耗能还可以在南向墙面设置镜面材料引入光线,以改善北面房间的光照度。此外,为了保证建筑物内日照时间的长度,还需要考虑植被对光照的影响。绿树枝被对于改善热环境大有裨益,但是在对其设计时一定要考虑采光需求。

  研究发现,随着窗地比的增大,人工照明能耗越小,房间全年的关灯率就呈现上升的趋势。这是因为窗地比越大,室内的采光均匀度越高,室内光线条件的上升当然会促成人工照明能耗的降低。虽然对于采光来讲窗户面积越大越好,但是建筑设计还需要综合考虑热功耗能(采暖与制冷)。因此建筑物的窗地比需要根据不同的光度要求进行不同的设计。如果房间对光度的要求较高则可以适当的扩大窗户面积,并且辅以其他的外围措施保证房间的保温隔热效果。反之则应当适当缩小窗户的面积以保证室内温度。

  建筑物窗户的透光率与房间照度均匀值成正比,即窗户的透光性越好、透光率越大,房间的照度均匀值越高、光环境越好。因此,透光率的增大会直接导致人工照明耗能的减少、达到节能的目的。当然,建筑物能耗还需要考虑热工能耗,但是窗户的透光率对热工能耗的影响很小,因此窗户透光率越大,建筑物的总能耗越低,节能效果越好。

  随着窗户位置的升高,近窗处的照度值大幅降低,这是因为窗台挡住了一部分阳光。而窗户位置越低,房间内的照度值越高,照明能耗越低。但是,窗户位置越低,室内视觉舒适度会随着降低。因此,在采光节能设计中,既要考虑到低窗位对光照值的促进作用,也要考虑由于光照度平缓对室内人员视觉舒适度的影响。

  窗户的形状对于室内光照度值也有影响。实验表明,窗户上沿的高度越高,光在进深的方向上均匀性同比增高。而随着窗户宽度的增加,室内的光照值反而没有同比提高,人工照明的能耗呈上升趋势。因此,在对窗户形状进行设计时,需要意识到窗户形状越瘦高对于采光越有好处,也越有利于采光节能设计。

  高侧窗对于改善室内照明环境作用很大,与之相呼应在侧窗增加反光板可以降低近窗处的照度峰值。由于夏季高角度的太阳直射光极易造成近窗处出现眩光,因此在侧窗增加内反光板可以提高室内的光照均匀度、改善室内的照明效果进而减少照明能耗,增加外反光板还可以在夏季减少热增益,减少夏季空调制冷能耗。因此可以考虑在室内外增设反光板来改善室内环境,降低照明能耗,达到采光节能的目的。

  合理的照明设计对于采光节能也很重要,建筑设计还应当在保证照明质量的基础上,设计优先选用电指标较低的设计方案。首先设计师需要根据照明的目的或者使用要求来确定适当的照度,并且根据使用要求确定照度分布。合理的照明方式,是提高照明系统效率最便捷

  最有效的手段。如果房间布置已经确定,设计师应尽量采用分区一般照明方式。而对于部分作业面照度要求较高、不适合只采用一般照明的场所,则应当采用混合照明。照明设计中合理有效的配线可以减少线路上的电能损失。设计师应当保证电气照明的工作电压保持在允

  许的电压偏移值之内。而在采用气体放电光源较多的场所,采用分散方式进行电容补偿以提高功率因数则是很好的解决办法。

  节能设计的两大主题就是开源和节流,因此节能方式的改革不仅需要减少对不可再生资源如煤、石油等的使用,还要重视对可再生能源如太阳能、风能的开发利用,这样才可以使节能效果达到最佳。在建筑能耗中,照明能耗所占的比重很大,这就需要重视在建筑设计进行采光节能设计,以实现彻底的绿色建筑,而非仅考虑热环境节能的单极化节能。建筑采光节能设计也需要在整体节能思维的基础上,综合分析光、热环境的要求,根据本地区的环境特点,实现采光节能的最佳效果。

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