摘要：自古至今，天然采光設(shè)計(jì)一直被建筑界所廣泛應(yīng)用，在推行低碳理念、可持續(xù)發(fā)展的今天，在建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行天然采光設(shè)計(jì)更是顯得尤為重要。在本文中，首先論述了建筑天然采光設(shè)計(jì)的原則，進(jìn)行從采光口的科學(xué)設(shè)計(jì)以及反光板和遮陽(yáng)措施的運(yùn)用這兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，以供參考。
關(guān)鍵詞：建筑；天然采光；設(shè)計(jì)；側(cè)窗；天窗
天然采光就是將日光引入建筑內(nèi)部，并且將其按一定的方式分配，以提供比人工光源更理想和質(zhì)量更好的照明。自古至今，天然采光一直在建筑設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，它不但可以減少照明用電，還可以營(yíng)造一個(gè)動(dòng)態(tài)的室內(nèi)環(huán)境，形成比人工照明系統(tǒng)更為健康的天然采光環(huán)境。但如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，則就會(huì)影響效果，讓人產(chǎn)生不舒服感，同時(shí)還會(huì)增加能耗。為此，本文將著重闡述建筑天然采光設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，以供參考。
1建筑天然采光設(shè)計(jì)的原則
1.1合理配制建筑的功能。一般，從窗墻或屋頂?shù)绞覂?nèi)的5m范圍內(nèi)為天然采光區(qū)。
1.2增大建筑東西向的距離，避免在夏季過(guò)多的太陽(yáng)輻射的熱，增大北向的窗戶面積。
1.3盡量從高處透射天然光。
1.4避免太陽(yáng)直射。把水平面、窗框和其他非鏡面上的直射光折射或散射到建筑深處。
1.5漸少或避免眩光和視野中過(guò)大的亮度對(duì)比。
1.6利用室內(nèi)外遮陽(yáng)構(gòu)件，確保通過(guò)窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)光線和太陽(yáng)輻射熱增益是可控的。
2建筑采光口的科學(xué)設(shè)計(jì)
采光口不僅提供建筑室內(nèi)需要的采光日照，同時(shí)又要擔(dān)負(fù)遮蔽陽(yáng)光的功能；既為建筑空間通風(fēng)換氣，同時(shí)又要防止沙塵、風(fēng)暴、雨水的侵襲。因此我們必須從綜合節(jié)能視角出發(fā)，對(duì)采光口環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。
2.1由于各個(gè)區(qū)域的環(huán)境、氣溫等各不相同，在進(jìn)行采光口設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)不同的區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算符合采光照度的準(zhǔn)確節(jié)電量及在冬季失熱及夏季得熱狀態(tài)中的能耗量，核準(zhǔn)在不同區(qū)域環(huán)境下采光口設(shè)計(jì)面積的折中標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)布置采光口的位置。
2.2建筑門(mén)窗材料的選擇：門(mén)窗的能耗可占到建筑總體能耗的50%左右，因此在選擇門(mén)窗材料時(shí)應(yīng)本著多透光及少傳熱的原則，在南方較炎熱的地區(qū)可采用具有低輻射效能的玻璃，而在北方寒冷地區(qū)則應(yīng)適應(yīng)性采用雙層中空玻璃。
2.3窗體的選擇及其形狀、位置、尺寸的設(shè)計(jì)
對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，自然光絕大部分是通過(guò)窗體投射進(jìn)來(lái)的，窗體的選擇影響著室內(nèi)自然采光的效果。
2.3.1側(cè)窗
1.觀景窗
觀景窗是指設(shè)置在建筑垂直墻上的位于人的眼睛高度附近的側(cè)面采光窗。觀景窗的功能可分為采光和觀景兩大用途。如蘇州博物館，隨處可見(jiàn)設(shè)計(jì)者那別具一格的菱形、海棠形、八邊形的觀景窗，其在實(shí)現(xiàn)節(jié)約照明能源的功能外，讓行走在博物館廊道里的人們，可透過(guò)窗看到庭院外的風(fēng)景。在實(shí)際的建筑天然采光設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量將觀景窗朝向北或者南，以避免東、西向的低角度太陽(yáng)光直射。在實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能的情況下，還得注意控制觀景窗的眩光，即在設(shè)計(jì)時(shí)可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：
�。�1）窗戶形狀上盡量采用水平向窗戶或帶形窗。即在窗戶的設(shè)計(jì)上首先要滿足沿墻水平方向的光照均勻度，房間進(jìn)深方向照度均勻性可通過(guò)結(jié)合其他采光窗和反光板等采光輔助系統(tǒng)進(jìn)行改善。
�。�2）把窗戶設(shè)置在靠近室內(nèi)的結(jié)構(gòu)體表面位置（柱子、墻體）處。將窗戶設(shè)置在柱子、墻體等處，這些表面就可充當(dāng)?shù)土炼鹊姆瓷淦鳎兄诜瓷浜椭匦路植继烊还狻?nbsp;
�。�3）把窗框外沿和窗洞口設(shè)計(jì)成有張角的形狀。
2.采光高側(cè)窗
采光高側(cè)窗是指設(shè)置在建筑垂直墻上的位于人的眼睛高度以上的側(cè)面采光窗，采光是其主要功能。
在朝向的設(shè)計(jì)上，采光高側(cè)窗應(yīng)盡量朝向南、北向，盡量減少在東向，尤其是西向的開(kāi)窗。除北向外，其他朝向在設(shè)計(jì)窗體時(shí)應(yīng)考慮遮陽(yáng)系統(tǒng)。而其控制眩光的設(shè)計(jì)方法與觀景窗的一樣。
2.3.2頂部采光窗（天窗）
天窗采光在工業(yè)建筑、公共建筑中采用較多。還是以蘇州博物館為例，設(shè)計(jì)者貝聿銘在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就借鑒了中國(guó)傳統(tǒng)建筑中老虎天窗的做法，設(shè)計(jì)了立體幾何形框體內(nèi)的金字塔形玻璃天窗，將它開(kāi)在屋頂?shù)闹虚g部位，自然光線透過(guò)木貼面的、色調(diào)柔和的金屬遮光條，進(jìn)入到博物館的活動(dòng)區(qū)域，使博物館充滿溫暖、柔和的流動(dòng)光線。當(dāng)然，天窗的設(shè)計(jì)需要結(jié)合建筑物本身的結(jié)構(gòu)而定。
1.平天窗
平天窗是指在屋面上直接開(kāi)洞，鋪上透光材料（玻璃、塑料等），其位置水平或近于水平的一種頂部采光窗體。
（1）在設(shè)計(jì)是為了獲得均勻無(wú)眩光的天然光，天窗在屋頂上的布置位置有：靠近墻壁的屋頂處布置；線性布置；均勻點(diǎn)式布置。
�。�2）平天窗的間距：為了能獲得均勻的天然光，在設(shè)計(jì)時(shí)天窗間距（中到中距離）等于1.0-1.5倍的天花高度，最靠墻壁的天窗距墻0.5倍的天花高度，但若墻體上已經(jīng)有窗戶，則離墻距離應(yīng)提高到2倍左右的天花高度。
�。�3）天窗與屋頂面積比：按照我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，天窗的面積不應(yīng)大于屋頂總面積的20%。
2.垂直天窗
垂直天窗是指透光材料處于垂直或接近垂直位置的一種頂部采光窗體。它的采光特性與采光高側(cè)窗的基本相似。
（1）垂直天窗的間距：其間距一般按照?qǐng)D1所示基本上就可滿足室內(nèi)光線均勻度的要求。
圖1 垂直天窗常見(jiàn)的間距
�。�2）垂直天窗的面積同樣不應(yīng)大于屋頂總面積的20%。
�。�3）垂直天窗朝向設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題：朝南的垂直天窗在夏季時(shí)會(huì)由于太陽(yáng)的直射而使室內(nèi)熱增益，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮遮陽(yáng)；超北的垂直天窗而由于缺少太陽(yáng)直射光，在窗體面積上至少要多25%才能獲得與朝南天窗一樣的天然光總量，在設(shè)計(jì)時(shí)為了減少設(shè)計(jì)的成本，可考慮將朝北的垂直天窗的背面與太陽(yáng)能集熱器安裝表面相結(jié)合。
3反光板及遮陽(yáng)措施的合理應(yīng)用
為了提升建筑內(nèi)部空間的采光照度，我們可在窗頂位置放置水平反光板，以有效將日光引入其無(wú)法照射的室內(nèi)深處；當(dāng)夏季炎熱天氣來(lái)臨時(shí)，為了降低陽(yáng)光的直射程度，我們可在不同的建筑方位設(shè)立遮陽(yáng)裝置，提升建筑內(nèi)部的舒適度。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理將反光和遮陽(yáng)措施結(jié)合起來(lái)，讓其既有遮陽(yáng)的效果，又能有效令光線形成漫反射效應(yīng)引入室內(nèi)。
3.1反光板深度的確定
3.1.1室外反光板深度的確定
室外反光板的深度不僅要考慮與整個(gè)建筑立面的關(guān)系，還要考慮到側(cè)窗的遮陽(yáng)效果。一般，可根據(jù)夏日太陽(yáng)的高度來(lái)計(jì)算遮陽(yáng)板所需的深度，并結(jié)合建筑的立面造型，來(lái)確定反光板的深度。即：
反光板深度的計(jì)算公式：L=Hctghscosrs・w
式中：L――水平板挑出長(zhǎng)度，m；
H――水平板下沿至窗臺(tái)高度，m；
hs――太陽(yáng)高度角，deg；
rs・w――太陽(yáng)方位角和墻方位角之差，deg；
rs・w――As―Aw；As―太陽(yáng)方位角，Aw―墻體方位角。
3.1.2室內(nèi)反光板深度的確定
室內(nèi)反光板的作用是將室內(nèi)的光線反射到天花板上，其深度的確定只需考慮眩光控制即可。一般，建議室內(nèi)反光板的深度大致等于其上方的采光高側(cè)窗的高度。
3.2在進(jìn)行遮陽(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮如下因素：所處地理位置，太陽(yáng)高度角，以及尺寸大小安裝方式。在具體設(shè)計(jì)遮陽(yáng)板的進(jìn)深尺寸和計(jì)算時(shí)，應(yīng)將遮陽(yáng)板設(shè)置的垂直間距、太陽(yáng)高度角、太陽(yáng)方位角與墻面法線間的夾角、墻面法線與正南方向的夾角等一一考慮進(jìn)去。在此，由于篇幅的關(guān)系，就不一一詳述。
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