高层建筑自然采光设计与节能

浅谈高层建筑的自然采光设计与节能

摘要:在分析高层建筑中自然采光设计目标的基础上,就采光设计与节能问题展开论述,并结合目前高层建筑采光设计的现状,提出了一些方法和措施,对降低建筑能耗和建筑节约型城市具有重要意义。

关键词:高层建筑,自然采光,节能,设计,环境

自然光具有一定的杀菌能力,是人体健康所必需的,其不仅可以预防肺炎等传染性疾病,还可以调节人体的生物钟节奏,并且对人体的心理健康也起着很重要的作用。高层建筑虽然在我国建筑行业中起步的时间很短,但是越来越多的城市设计和规划倾向于高层建筑,这也是城市发展的必经阶段。响应当今可持续性发展的世界主题,高层建筑中可再生能源的应用也随之受到广泛的关注。自然光在建筑设计中能创造出丰富的空间效果和光影变化,给人立体、层次、开敞的感觉。随着照明技术的进步和变革,充分利用自然光照明,不仅能够节约照明所消耗的电能,还能够改善建筑空间的生态环境,对降低建筑能耗和建设节约型城市具有非常重要的意义。 1高层建筑采光设计的目标 1.1满足照明需要

人类的大部分活动都是在建筑中进行的,高层建筑采光设计首先就应该满足照明的需要。高层住宅建筑的卧室、起居室和厨房要有直接采光,达到视觉作业要求的光照度即可。高层写字楼中,天然光在满足建筑设计及工作要求的同时,要避免过强或过弱的光线和

同一工作区内的强度变化过大及眩光、避免光帷反射等。 1.2满足视觉舒适度的要求

舒适的视觉环境要求采光均匀,亮度对比小,无眩光。高层建筑的高层部分几乎没有什么遮挡物,完全可以提供一个良好的光环境,这样不仅能够满足生活在高层建筑中人们日常生活的视觉要求,而且对于高层写字楼里的普通上班族来说,除了有利于视力的保护外,还能最大限度地保护他们的身心健康。 1.3满足节能要求

现代高层写字楼中的建筑照明所消耗的电力占了总电力消耗的30%左右,而且相同照度的自然光比人工照明所产生的热量要小得多,可以减少调节室内热环境所消耗的能源[1]。因此,采用自然光照明是节能的有效途径之一。 1.4满足环境保护的要求

高层建筑的采光设计还应该秉承环保理念,自然光线除了照明和视觉舒适以外,还能清除室内霉气,抑制微生物生长,促进体内营养物质的合成和吸收,改善居住环境等。当然,在采光设计中还要考虑到光污染问题,尽量采用技术与构造相结合的玻璃幕墙,最大限度地降低光污染,保护环境。 2高层建筑中采光设计与节能 2.1优化建筑位置及朝向设计

我国位于地球北半球,南向采光时间较长,照度较高,东西朝向容易让阳光直射入房间,造成室温增高和出现眩光,必须采取遮挡

措施,而建筑的北面主要是依靠天空中的漫反射光来采光,高层建筑的容积率过高很难满足日照要求,面南背北是我国建筑的最佳朝向。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能与光能,建筑的方位及朝向设计与节能有着直接关系。 2.2采光天窗的设计

高层建筑中的天窗设计,就是在屋顶开天窗,将屋顶解放出来,阳光通过屋顶天窗射入室内。天窗设计成两层,下层是金属片,上层是透光玻璃,太阳光透过玻璃射到金属片上,再被反射到天花板,进而漫射在大厅里面,产生如同天幕一般的光环境。当然,高层建筑的天窗设计适用于写字楼而不适用于住宅建筑。 2.3采用中庭采光设计[2]

在高层建筑中设计中庭,需要考虑中庭的屋顶形式及透明度、中庭的空间形式、中庭的宽度和高度比例。高层建筑的中庭高度远大于宽度,直射阳光是很少的,主要的光线来自中庭内部的二次反射和多次漫反射。

此外,中庭宽敞,阳光能够对高层建筑内部封闭空间的光线、空气、温度、湿度进行调节,并与顶部的天窗和侧窗联合采光,与自然环境保持循环交流,更能贴近自然与回归自然。 3高层建筑的采光节能新技术 3.1光电玻璃幕墙

玻璃幕墙以其外观简洁、通透、富有现代感,成为高层建筑的首

选装饰,但普通玻璃幕墙的保温、隔热性能较差,不仅增加了建筑物的耗能量,而且还容易产生光污染。光电幕墙却是一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体的新型建筑幕墙。该玻璃幕墙外观时尚、大方,是自然光与人工建筑的完美结合,它不仅把自然光能转化为电能,减少了高层建筑的电能消耗量,消除了光污染,还提高了幕墙的隔热保温性能和生态环保功能[3]。 3.2光导照明系统

光导照明系统由采光装置采集自然光线导入导光装置内,经过光导管传输和强化后,由漫反射装置把自然光均匀照射,采光柔和,光强可以根据需要进行实时调节,得到由自然光带来的特殊照明效果。从黎明到黄昏,哪怕是雨天和阴天,光导照明系统导入室内的光线依然很充足,是真正健康、绿色环保、节能、安全的。该照明系统发出的光线光谱与自然光完全一致,这意味着躺在家里就可以进行日光浴。而且该系统除每天至少可以提供10 h的自然光照明外,还能节省80%的能源,打破了室内必须依靠电力照明的传统观念。 太阳日光反射装置系统[4]

太阳日光反射装置是一种安装在建筑物外部的高新技术,有利于高效率地采用天然光。该装置能跟踪太阳运动,并通过扩散天窗把天然光反射到建筑空间底部,达到天然采光的目的。 4高层建筑自然采光的生态原则

1)高层建筑的自然采光设计要与当地的气候相协调,根据太阳辐射高度角的变化,设计出与高层建筑相适应的最佳采光措施,同

时还要考虑云量、日照强度等各种气候条件的变化;

2)在满足视觉舒适度要求的条件下,选用合适的采光材料,不仅能够满足室内照明的要求,还能将光能转化成可以再利用的电能,并能降低高层建筑的整体能耗,减少玻璃幕墙的使用,防止光污染,保护光环境;

3)高层建筑中,窗户和阳台的设计应该便于用户与外界接触,调节人的精神,减少心理压抑,提高工作效率,同时根据建筑物四周的环境特点,采用合适的玻璃,在建筑物内部形成与

室内装饰设计相结合的光影效果;4)自然采光系统是互动的、可调节的,人们在使用的过程中可以根据工作的特点和天气的变化灵活调节,有利于室内环境的保护;

5)高层建筑的采光设计还应该注意与室内其他要求,如热舒适、室内空气质量、隔声、安全等相结合。综合考虑这些因素,使自然采光设计不仅满足节能、照明等要求,还要达到可持续性发展的目标。 5结语

高层建筑的采光设计通过以上途径的协调与综合运用能达到采光、节能环保及可持续性发展的要求。只有城市大的光境保护好了,才能创造出更好的室内光环境,才能做到具有生原则的可持续性发展的自然采光。 参考文献:

[1]蔡余萍,杨祖贵.高层写字楼的自然采光设计[j].建筑论与

建筑设计,2006(2):35-37.

[2]朱莹.诺曼·福斯特建筑创作的技术理念研究[d].哈滨:哈尔滨工业大学,2006:31-33.

[3]杨建中.实用型bivp光电玻璃幕墙[j].住宅产

业,20(5):70-71.[4]彭小云,邰惠鑫.天然采光的生态方法[j].建筑,2002(571-72.

[5]杨志达.建筑采光设计的几个误区[j].山西建筑,2007,(13):29-30.