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建筑設計中采光節能設計的應用:基于地域氣候和外部環境的建筑采光節能設計

摘要：本文研究了我國的光氣候的分區，在現代建筑飛速發展的今天，開發節能資源和節約不可再生資源是設計的兩大主題，在減少不可再生資源的使用同時，重視對太陽能的使用，建筑和設計行業就是利用了取之不竭、源源不斷、用之不盡的陽光的光能進行節能設計規劃絕對是節約成本的投資、體現建筑空間的人性化和綠色環保設計最有效的手段。在如此多的廣大能源之中，太陽能是其中最為安全和潔凈與廣泛而且是人們生存和發展不可缺少的能源之一，最有效的利用日常光照和天空中漫射光對建筑進行天然采光環節的節能設計具有著重要的意義。

關鍵詞：地域氣候 外部環境 建筑采光設計 節能設計

地域氣候和戶外環境是住宅的室內氣候的外部條件，室內的采光、日照和通風的質量依賴于戶外環境的設計合理性。近幾年，我國居住的建筑行業發展迅速，上世紀末我國經濟持續的發展為住區的建設帶來了契機。住宅的建筑業居于很多產業之首，成為了我國國民經濟重要的支柱產業。那么，對住宅的室外環境關注就顯得非常迫切和現實。居住建筑的設計較集中體現了建筑的地域性：外部環境、建筑所處的地理和氣候與建筑的體形、高度以及朝向、間距等密切相關。

1.建筑的采光節能設計整體思維

整體思維是指對系統進行整體上的分析，綜合所有影響事物的各種相關因素，來達到系統平衡的思維觀。太陽能的利用具有一體的兩面特性，建筑德爾節能設計并不是一項單一行的工程，而且不能為了滿足一方面的節能設計而忽視了我們節能的目的，造成了更大程度的浪費。所以有我們必要采用系統的思維方式，整合出合理的建筑節能設計方法。

1）節能分區的標準建筑節能設計應該綜合考慮光和熱環境，從而提出符合節能分區的標準，節能設計是建筑的前提。因此，我們針對了不同的氣候和條件下和物理環境下的建筑節能設計的要求，自采光節電和采暖降溫的節能前提出發，提出了同一個光氣候區的不同建筑采光節能設計的二級分區的標準體系。其標準在原有的5 個光氣候分區為基本指標下，提出了包括16 個建筑采光的二級分區指標，并且針對每一個二級分區而提出相應節能的設計要點。

2）采光節能設計的具體措施應在標準的節能分區的指導下，應主要從規劃布局、建筑的體型優化、采光口的設計以及其材料的選擇，反光和遮陽處理的四要點來進行建筑采光的節能設計。

①規劃布局的整體性：合理的布局朝向才可以保證建筑的光和熱環境的適宜。我國地理位置處于北半球，保證了建筑物理應朝向南的布局。從太陽熱的輻射分布來看，南向的布局是冬季日照較多而夏季的熱輻射則較少，我們國家大部分的地區的夏季主導風均為東南向。從而綜合的分析了保溫、日照、隔熱和通風，南向的布局最利于冬季的保溫和夏季的防熱節能的要求。但是同時北向的房間采光節能亦是很重要的，北向雖然是采光照度較低，但是照度的均勻度較好，利用在南向的墻面設置較高的反射率鏡面的材料來將光線反射到北面，也可以改善北面的房間采光照度，節約了日常的用電。為了讓室內擁有充足的日照，建筑的建設應綜合的考慮采光和通風等要求，制定建筑的規劃布局合理日照的間距。根據了不同的設計分區，這樣建筑之間的距離在冬至日有效的日照時間段，就有足夠的日照時間使陽光照射到建筑的底層窗臺面上。因為日光很有可能被窗外用來遮陽的植被擋住。在增加綠化能改善熱環境的同時，一定要綜合的考慮采光要求，要以不遮擋建筑的日照和采光為基本原則。

②建筑的體型優化：太陽光對建筑的外表面輻射熱以及直射光很大程度地影響了建筑的室內光和熱環境的能耗，體型優化是建筑物的建筑節能設計很重要的一方面。建筑的室內采光是經過窗地比例來控制的，開窗的面積大其窗地比就大，采光就越有利，況且從采光的均勻性來考慮，天窗比起側窗來更好。可是從熱工的角度看來，屋頂則是獲得熱能最多的部分，而且天窗對熱工節能是很不利的。所以，在不同的地域和氣候環境下建筑的外形開窗設計應該具體分析和處理。建筑體型的長寬比大，得熱就越多。南方的夏季防熱則是節能的主要工作，建筑應采用長寬比小的體型;北方節能則以冬季的保溫為主，宜采用長寬比大的建筑體型。可從采光方面考慮，建筑的進深越大而光線越弱，因此建筑進的深不應過長，并盡可能的減少橫墻的遮擋，來保證采光的照度值和照度的均勻度。所以建筑體型的設計應符合光和熱環境節能要求，以計算出建筑最佳長寬的比值。

③采光口：采光口的設計與材料的選擇。采光口是一個矛盾體，它的溝通與隔絕作用是同時存在的，既要供采光和日照還要防曬以及遮陽。從綜合節能的角度來分析，采光口的設計應是在加強材料的氣密性的基礎上，根據不同的區劃標準來滿足其在采光照度節約電量和夏季得熱以及冬季失熱的狀態下耗能量，確定不同的外部環境中的采光口的面積折中值，并且合理的規劃采光口的位置，并保證室內自的然通風。門窗以及玻璃的材料選擇應以多透光少的傳熱原則，南方的炎熱地區應用低輻射玻璃，而北方地區則應采用中空的雙層玻璃。此外，還應該加強新型的玻璃材料如液晶的調光玻璃和光致變色玻璃等的應用。

④反光與遮陽的措施：改善光熱的環境是離不開節能設施的應用。提高建筑的內部采光照度可以應用在窗戶的頂部擱置水平反光板的方法來將日光引入室內；在炎熱的夏季為了防預陽光的直射在建筑的不同方位應用相應的遮陽措施。在適宜的部位設置有遮陽作用的反光擱板，這樣既防止了太陽直射以及眩光千擾帶來的不適，又能有效的將光線漫反射到室內，提高了照度均勻性。

3）建筑采光的節能設計整體思維不僅是強調綜合光和熱環境節能的要求，還是強調節能適時的可變性。由于建筑的光熱環境不僅是隨著地域氣候的特點而變化的，而且還是隨著人們不同時段的使用需求以及周圍環境的改變而改變的，所以采光節能的設計策略不是一種固定而單一模式，是必須系統考慮的變化，采用智能化管理方法實現適時自動調控。

總結：

隨著建筑行業越來越深入的發展，高樓大廈，如雨后春筍一般拔地而起，建筑行業呈現出一派欣欣向榮發展的景象，同時建筑的能耗過大負面的問題也隨之涌出，目前建筑的能耗總量已占我國社會的能耗總量三分之一之多。其中，照明、采暖以及空調系統的能耗成為建筑耗能的主要內容。所以在合理采光二級分區的標準指導下，利用先進的建筑采光節能技術，根據人們使用的需求以及環境的變化從而靈活的控制光和熱的進入，進行有效的天然采光的同時減少空調、采暖的用電能耗，為人們提供了健康舒適的室內環境，是滿足現代建筑采光節能設計要求的整體思維以及方法。

建筑設計中采光節能設計的應用:試論現代建筑的采光節能設計

摘要: 在現代建筑飛速發展的今天，開源和節流是節能設計的兩大主題，在減少對煤、石油等不可再生能源使用的同時，重視對太陽能、風能等可再生能源的開發和利用，是一種更為積極的節能方式。

關鍵詞:現代建筑；采光;節能設計

引言

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。但目前我國建筑節能工作重點多放在熱環境節能設計方面，而忽略采光、照明等多方面的影響。建筑天然采光是綠色照明工程的主要內容，綠色建筑觀要求具有系統、整體的思維方式，營造各方面都適宜的人居環境。因此，建筑采光節能不能停留在光環境的范疇中，而應綜合分析光、熱環境的要求，體現采光節能一體化設計的“綠色”概念。

筆者認為，充分利用日光和天空漫射光進行建筑天然采光是節能設計的有效方式。不同的地域氣候和外部環境中對建筑采光節能設計的要求差異很大，甚至出現采光節能和熱工節能設計的矛質，如果用同一種節能標準和方法進行建筑采光設計必然會造成新的資源浪費。因此，建筑節能設計應當綜合考慮建筑光、熱環境的影響因素，以整體設計的思維，從環境規劃布局、建筑體型及采光控制到建筑反光遮陽設施設計等各方面，研究適宜不同地域氣候環境的建筑采光節能設計方法。

1. 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。

（1）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。

（2）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。

2.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。

（1）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。

（2）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。

①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人射到建筑底層窗臺面。一般來講，日照間距容易滿足，然而這并不就保證日光能有效人射到室內，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。

②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。

③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。

④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千擾，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，使日光經一次反射人射到室內，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。

（3）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。

3.小結

在合理采光二級分區標準指導下，利用先進的可視化智能管理技術，根據人類使用需求和環境變化靈活控制光、熱的進入，進行有效的天然采光同時減少采暖、空調和用電能耗，為人們提供健康舒適的室內環境，是滿足現代建筑光、熱環境節能要求的整體思維和設計方法。

建筑設計中采光節能設計的應用:試論建筑采光節能設計中的整體思維

摘要：太陽能是潔凈、安全的可再生能源，充分利用太陽光是實現建筑物采光節能設計的有效方式。然而，在不同地區對采光節能的設計有很大差異，所以，建筑物的采光節能設計應當發散整體思維，綜合考慮建筑光、熱環境的影響，從多個角度研究適宜不同地區和環境的建筑采光節能設計方式。

關鍵詞：建筑采光；整體思維；節能設計；采光

一、前言

據統計，建筑能耗約占全社會能耗的35%左右，而用于電器照明的能耗占到了建筑能耗的40%~50%；全世界各個國家的照明用電約占總發電量的9%~20%，照明能耗占到一次能源消耗的4%。長久以來，我國建筑節能的重心主要落在了熱環境的節能設計上，而輕視了采光、照明等因素的影響，對建筑物來講，自然采光是實施綠色照明工程的重要內容。為迎合當代人居對環境的要求，綠色建筑應當具備系統、整體的思維和觀念，建筑采光及節能的設計不能過于局限，需要綜合考慮光、熱環境的要求和特點，采用采光、節能整體化的設計理念。

二、建筑采光節能設計的目標

首先，要滿足照明的需要。對于當代人來講，大部分的工作和生活活動都是在建筑物內進行的，所以對建筑物采光節能的設計，首先要滿足照明的需要。在普通的民居住宅，對于建筑物的客廳、廚房、臥室等要有直接采光的設計，因為該部分的采光只需滿足人類對視覺作業要求的光照度即可；而在寫字樓等高層建筑中，采光設計在滿足基本照明需要的同時，要避免光線的過弱、過強、反射、眩光等。

其次，要滿足視覺舒適度的需要。良好的采光條件，不僅要滿足人們基本的視覺需要，還要提供一個舒適的視覺環境，這不僅有利于保護人們的視力，也有利于人們的身心健康。所以，對于建筑物的采光設計，要結合建筑物的特點，重點考慮人們對視覺舒適度的要求，提高建筑物的綜合效益。

再次，要滿足節能的需要。先進的建筑設計理念，都不會忽視節能方面的設計。在建筑采光過程中，同等照明度的自然光產生的熱量要比人工照明產生的熱量少很多，所以采集日光可以減少調節建筑物內熱環境所消耗的能源，采用自然光照明在一定程度上能夠滿足建筑物節能的需要。

最后，要滿足環境保護的需要。建筑物的自然采光，不僅能夠滿足人們在照明、視覺舒適度和節能方面的需要，自然光線還能夠殺菌除霉，抑制微生物的生長，改善人類的居住環境等。

三、建筑采光節能設計的整體思維

（一）制定合理的節能分區標準

建筑物的節能設計，需要綜合考慮光環境和熱環境，所以制定合理的節能分區標準是實現建筑物采光節能設計的前提。對此，我們要根據不同地域、不同氣候等物理環境，從采光節能的角度，針對同一氣候區內不同的建筑物和條件制定二級分區標準體系。該標準體系在原有一級指標的基礎上，提出若干分區的二級指標，并提出了具有針對性的節能設計要點。

（二）建筑采光節能設計的要點分析

首先，建筑物的規劃布局要有整體性。整體來看，我國地處北半球，建筑物南向布置，可以實現冬季日照時間最多，夏季熱輻射最少；此外，我國多為季風氣候，夏季多刮東南風、冬季多刮西北風，建筑物的南向布局有利于滿足隔熱、保溫、通風和日照等方面的需要。一般來說，建筑的日照間距比較容易滿足，但這并不能保證太陽光能夠順利射入室內，因為太陽光還有可能被障礙物阻擋，例如植被等。雖然增加城市綠化能夠改善熱環境，但是也要綜合考慮建筑采光的需要，以不阻擋建筑物日照采光為原則。

其次，要優化建筑物的體型。太陽對地面及建筑物的輻射在很大程度上影響了建筑室內的光、熱環境消耗，而建筑體型的優化也是建筑節能設計的重要內容。具體講來，可以通過窗地比來控制建筑室內的采光，而且天窗的采光均勻性比側窗要好。但從另一角度看，屋頂是受熱最多的地方，天窗對于熱工節能是不利的。所以，對于不同地域、不同氣候、不同環境下的建筑外形開窗設計要具體分析。南方夏季的主要工作是防熱節能，建筑適合采用長寬比小的體型；北方冬季以節能保溫為主，適合采取長寬比大的建筑體型，但這與建筑的采光需求似乎是矛盾的。所以，對于建筑體型設計的確定，要綜合分析光熱環境和節能要求，尋求最佳長寬比值。

再次，合理選擇采光口的設計。采光口既要滿足采光和通風的需要，又要滿足防曬、防塵、擋雨的需要，所以，要從整體角度考慮建筑采光節能的設計，合理設計采光口的位置和面積；同時，要嚴格選擇采光口的材料，這在一定程度上能夠提升建筑采光節能的效果。

最后，要采取相應的反光與遮陽措施。對建筑物而言，既要考慮室內及深處的采光需求，有時又得兼顧遮陽節能的需要。建筑采光節能設計中的整體思維要求以系統平衡為目標進行綜合考慮，在合適的部位設置兼顧遮陽功能的的反光擱板，遮陽既可將太陽光引入室內，提高光亮度，又能防止眩光干擾和太陽直射，減少室內的熱輻射量，從而達到采光節能的目的。

（三）智能化管理的采光節能設計

因為建筑物的光熱環境會隨著地域氣候的特點發生變化，也會隨著周圍環境以及人們的使用時間而發生變化，因此，建筑的設計不僅要強調光、熱環境下的采光節能要求，還要強調其適時可變性。建筑的采光節能設計不是一項簡單的工程，設計策略也不能過于固定和單一，必須考慮整個建筑壽命周期內的變化，通過適時自動的控制實現智能化的管理。尤其是隨著VR技術和GIS數字化技術的發展，更為建筑實現智能化的節電節能管理提供了可能。在虛擬空間中，通過對建筑物內自然采光條件下的光、熱環境仿真分析，可以實現采光的可視化展現和節能的量化分析，從而得到適合當地實際情況的最優采光設計方案。

四、結束語

在建筑物采光節能設計過程中，通過整體上的討論和分析，以求實現系統平衡的效果。太陽能的利用不是一項簡單的工程，它具有兩面性，所以有必要采用整體的思維方式，提出合理的建筑節能設計方法，滿足建筑物光、熱環境中對采光節能的要求，以求為人類提供更加健康舒適的室內生活環境。

建筑設計中采光節能設計的應用:建筑采光節能設計策略探討

[摘要]建筑設計行業應用源源不斷、取之不竭、用之不盡的陽光進行節能規劃設計無疑是節約成本投資、體現建筑空間人性化、綠色環保設計的最有效手段。在眾多能源中，太陽能是最為安全、潔凈與廣泛且是人們生存發展必不可少的能量之一，充分利用其日常光照及天空中的漫射光進行對建筑天然采光環節的節能設計具有重要的現實意義。當然，分布在不同地域、不同地理位置的建筑其針對氣候及環境因素制定的采光節能設計標準有著一定的差異性，甚至會呈現采光節能及熱工節能環節設計的矛盾現象，倘若僅用同一類節能標準及方法實施建筑采光的節能設計必然會令新型資源產生過度浪費的現象。因此，本文針對建筑節能設計在光熱環境中容易產生的矛盾現象展開了實踐策略探討，意圖通過深入研究，理清設計思路，合理布局規劃、以整體的科學設計思維探尋適應不同區域氣候及環境的建筑節能采光設計方式。

[關鍵字]建筑采光；節能設計；策略

前言

不可再生能源的枯竭發展趨勢已成為全球范圍內的共性問題，而對于傳統能源的大范圍應用則會造成嚴重的破壞及環境污染現象，令人們賴以生存的生態環境系統遭到無法挽回的影響，因此世界各國均不同程度的對可再生能源，例如太陽能、風能等展開了更深層次的研究并將其作為能源發展的重點項目，意圖通過節能設計手段真正降低能源消耗，還人們一片寧靜、祥和、自然及綠色的建筑空間。所謂節能設計即是應從開源與節流入手，降低對不可再生能源，例如石油、煤炭等的不良耗費使用，同時科學重視對風能、太陽能等可再生能源的科學開發及完善利用，是一種積極、主動且有效的科學節能方式。目前隨著建筑行業的深入發展，越來越多的高樓大廈高崇林立，如雨后春筍一般拔地而起，令建筑行業呈現一派欣欣向榮的發展景象，同時建筑能耗過大的負面問題也日益顯著，目前其能耗總量已約占我國社會能耗總量的三分之一，其中，采暖、照明及空調系統能耗成為建筑用能的主體內容，由此可見，探討如何有效通過建筑設計令其能耗總量切實降低已成為目前行業設計師應主力研究的重要問題。然而當前我國建筑行業的節能設計工作卻多將重點停留在對熱環境的節能設計層面，往往忽略了建筑在采光及照明等層面的節能控制，因此本文針對建筑采光的節能設計展開了科學策略探討。太陽能資源在我國極為豐富，分布于年日照率在一半以上的地區總面積便約占我國總體面積的百分之七十以上。人們自古以來便習慣在日光的環境下生活、作業。天然光可令人們在生理與心理上產生舒適與滿足感，對其身心健康極為有利，同時天然的采光要比人工采光具有更高水平的視覺效果。因此天然的采光是建筑綠色照明設計工程的重要內容，可有效體現以人為本的設計精神并進一步節約人工照明系統用電。

建筑節能設計在光、熱環境交叉作用下體現的現實矛盾

主體影響建筑光、熱環境的因素為太陽光的輻射作用，在建筑節能設計中，針對太陽光輻射能的有效應用就好比一把雙刃劍，倘若無法充分契合兩者要求便會在分區標準及相關設計要求等層面呈現矛盾、展現難題。

2、1分區標準層面展現的矛盾問題

建筑設計實踐中依據我國光的氣候分區圖將區域劃分為五類光氣候分區用于對天然采光設計進行科學指導，同時在熱工層面則以我國建筑設計的熱工分區圖將區域劃分為五類熱工分區標準。對城市的居住區域則依據建筑氣候的劃分圖進行對氣候設計規劃，將城市氣候分為二級區系統，并令其成為日照間距的相關控制標準。也就是說在建筑節能設計中光氣候的劃分以照度作為依據指標，而熱工分區及建筑氣候的分區則主體依據溫度為控制指標。由此可見熱工區劃及建筑氣候的分區范圍較為一致，然而兩者卻與光氣候的分區存在較大差異。體現為同一地區有可能分別屬于不同的區劃范圍，包含不同的設計要求。為了改變這一不良矛盾現狀我們必須全面綜合考慮光氣候分區、建筑熱工分區以及建筑氣候的區劃標準要求，在整體調控、協調穩定的基礎上完善制定光氣候分區的科學標準及物理環境的綜合參數。

2、2建筑節能設計相關要求體現的矛盾

建筑采光節能的標準要求為建筑應通過合理的空間設計將天然光合理引入室內，以充分滿足人們的視覺功能現實需求，達到節約照明電能的科學目標。這一設計思路需要我們在建筑的空間布局層面合理提升建筑間距，盡可能降低其對天然光源的阻擋、遮蔽，有針對性提升建筑采光口的大小及數量。在熱工節能的設計層面其控制要點為，在冬季低溫寒冷季節有效將陽光能源引入建筑，提升其室內溫度，同時在炎熱高溫夏季，有效防止陽光的熱輻射給建筑帶來的高溫效應，有目的性降低建筑空調系統的制冷能耗，這一設計規劃需要我們適度限制建筑中洞口及門窗的大小，盡可能降低建筑的體型變化，從而控制熱輻射的大面積入侵。綜上所述不難看出，在采光及熱工節能的不同層面角度提出了對建筑設計的不同要求，勢必會在設計實踐中產生沖突及矛盾，影響了建筑節能設計的把握準確度。因此，我們只有在建筑節能設計實踐中針對環境中的眾多影響因素進行全面分析，細化找到其最佳的平衡點，展開全方位設計，才能真正杜絕矛盾所在，令建筑節能設計實現適應性的綜合發展。

3、建筑采光節能設計的綜合思維及科學策略

建筑采光節能設計的綜合思維主要指對整體系統進行綜合全面的分析，以全方位的視角綜觀全局，查找可能對節能設計產生不良影響的各類因素及事物，最終達到緩和矛盾，平衡發展的綜合設計觀念。如前文所述，對太陽能的有效利用具有一定的雙重特性，在建筑節能設計中其并非一項與其他項目毫無聯系的單一工程，不能僅為了對某一方面的節能目標滿足進行節能設計卻損害了其他工程的利益及相關標準要求。因此我們必須統籌結合、整合思維，創設出最為合理的節能設計方式。

3、 1合理構建節能分區標準

在建筑節能設計實踐中我們應統籌考慮光環境及熱環境的交叉作用，綜合考量光、熱環境，提出合理、平衡、綜合、全面的節能設計分區標準。例如可科學針對不同區域氣候環境條件中的建筑節能設計所必須的物理環境要求，以采光節點及采暖降溫的節能目標出發，在同一光氣候區域內提出不同的采光建筑二級分區設計標準體系。在原有一級五類光氣候分區的指標基礎上，創設更為詳細的、涵蓋十六個內容的二級分區子目標，同時針對每一類子分區深入挖掘節能設計要點。

3、 2合理規劃建筑整體布局，確保朝向設計適宜光、熱環境

完成了節能分區標準的合理設計，我們應在其指導下展開科學的采光節能設計，從整體的規劃布局、建筑的體型優化、材料的選擇、采光口的細節設計以及反光遮陽環節處理等層面進行合理控制。首先在整體規劃布局層面，我們應確保其朝向設計的合理性，令建筑充分適宜光、熱環境。綜合我國的地理位置不難發現，北半球的地域特征決定為了令建筑享受充足日照應主體將其朝向設計為南向布局。而縱觀太陽的熱輻射分布特征來看，南向的規劃布置恰好令建筑在冬季受到日照最多，而夏季則受到的熱輻射最少，且我國多數地區在夏季的主導風向為東南，這也進一步令我國建筑以南向布局為主導的設計在夏季令人們享受了更加舒適的通風環境。由此可見，通過綜合的日照、保溫、隔熱及通風分析，建筑南向的布局有利于其在冬季保溫、在夏季防熱節能，體現了人性化的建筑節能設計要求。當然這并非表明對建筑北向房間的節能采光設計就可以忽略不計，雖然北向房間的采光照度較低，但其照度的均勻性較好，因此我們可利用在建筑的南向墻面科學設置具有較高反射率的材料，例如鏡面、鋼板等，將南向光線合理引入北向，有效改善北面建筑空間的不良采光照度，進一步達到降低照明用電能耗的科學目標。為確保建筑室內享受充足的日照，我們應依據建筑規范統籌考慮通風、采光及消防等標準要求進行合理的建筑日照間距規劃布局設計。同時我們應遵循不同的設計分區，令建筑間距能滿足在大寒天氣或冬至天氣有效日照時期中有足夠日照時數令陽光能照射到建筑內部空間的底層窗臺面。從一般設計層面來講，建筑設計對日照間距的要求較容易滿足，而僅僅滿足這一要求并不能完全保證日光一定能有效照射到室內，在日光的照射過程中其很可能被窗外用于綠化或遮陽的植被所阻擋。雖然增加綠化面積可有效改善建筑外圍的熱環境，但規劃不當則會起到阻擋日照的反作用效果，因此在對綠樹植被進行布置時，我們應綜合考慮采光標準要求，盡量以不遮擋建筑的日照采光為布設原則。

3、3建筑體型的優化設計

建筑室內應對光、熱環境產生的能耗受太陽對建筑外表面輻射熱及直射光照的較大程度影響，為了有效降低建筑光、熱環境能耗，我們應主力從建筑的體型優化層面入手，探尋節能方式。首先建筑室內的采光可以通過窗地比例進行有效控制，當開窗面積增大時，其窗地比例將進一步增大，建筑的采光效果相應得到強化。而從采光的均勻性層面考量，天窗要比側面窗更能營造良好的采光效果。然而如果從熱工的科學設計層面來講，屋頂是建筑吸熱、得熱最多的環節部位，因此用天窗的設計方式顯然對熱工節能極為不利。因此我們不能僅僅為了采光性好或節能性好而片面設計，應綜合考量不同區域的氣候環境特征，遵循建筑的使用功能需求，做到具體問題具體對待，從而合理設計建筑的外形開窗。另外，建筑體形具有較大的長寬比，則其得熱量會隨之增多，在南方的夏季建筑防熱是節能設計的主體工作之一，因此在設計實踐中我們宜采用較小的建筑體形長寬比進行設計，即大進探的小面寬體型。在北方建筑的節能設計以冬季的保溫控制為主，因此我們應采用較大的建筑體形長寬比進行設計，即小進探大面寬體型。從建筑采光角度來講，建筑的進探程度越大，其光線會越弱，因此我們不宜采用過長的進深進行設計，應盡可能降低橫墻對建筑采光的遮擋效應，確保采光照度的均勻性，在確定合理建筑體型的同時有效兼顧建筑在光、熱環境中的節能設計要求，從而通過正確的計算核準建筑的最佳長寬設計比值及最優化的建筑體型。

3、4建筑采光口的科學設計

建筑采光口的設計本身便是一個矛盾環節，其包含的溝通及隔絕作用同時客觀存在，也就是說采光口不僅提供建筑室內需要的采光日照，同時又要擔負遮蔽陽光的功能；既為建筑空間通風換氣，同時又要防止沙塵、風暴、雨水的侵襲。因此我們必須從綜合節能視角出發，對采光口環節進行科學設計，應在強化構件材料的氣密性之上，依據不同的區劃標準計算符合采光照度的準確節電量及在冬季失熱及夏季得熱狀態中的能耗量，核準在不同區域環境下采光口設計面積的折中標準，并科學實施對采光口位置的布置，合理保障建筑室內的自然通風，令其功能的發揮不再成為一個矛盾體，而是一個統一的和諧效能體系。另外對門窗玻璃材料的確定也發揮著與采光口設計同樣重要的節能影響，門窗能耗可占到建筑總體能耗的盡一半水平，是建筑節能較為薄弱的環節。因此在門窗設計材料的選擇中我們應本著多透光及少傳熱的原則，在南方較炎熱的地區可采用具有低輻射效能的玻璃，而在北方寒冷地區則應適應性采用雙層中空玻璃。另外我們還應本著創新實踐的理念廣泛引入新型門窗、玻璃材料及采光方式，挖掘其固有特性并進行適應性設計，研發多功能兼顧的節能門窗，例如對光致的變色玻璃、調光液晶玻璃的應用及對導光管、光導纖維等技術的應用。

3、5反光及遮陽措施的合理應用

為了有效改善建筑的光熱環境，我們應合理采用一些行之有效的節能設施，例如為提升建筑內部空間的采光照度，我們可利用在窗頂位置放置水平反光板的方法有效將日光引入其無法照射的室內深處；當夏季炎熱天氣來臨時，為了降低陽光的直射程度，我們可在不同的建筑方位設立遮陽裝置，提升建筑內部的舒適度。另外整體的節能采光措施應致力于實現兩環節的有機整合，即在適宜位置布設既有遮陽作用，又能反光引光的擱板，令其有效防止陽光直射產生眩光干擾的不良后果，同時在需要時有效令光線形成漫反射效應引入室內，合理提升照度的均勻性。側窗為眾多建筑的主要采光口，與低側窗相比，高側窗具有更加良好的均勻性照度，因此我們可有效結合高側窗在其頂部增設鏡面的反射裝置，從而令日光在一次反射作用下引入室內，甚至可令其實現光電的轉換反應，這樣便可在提升室內照度及均勻性的同時有效避免陽光的直射作用，令室內中的熱輻射量大大降低，充分有利于避免在炎熱夏季大量使用空調系統造成巨大的電能消耗現象。

結語

為了切實促進建筑行業的可持續發展，我們只有全面樹立綠色建筑觀，統籌思維、細化設計，從各方面做起構建適宜人們居住及使用的建筑空間環境，將視野放在戰略化的統籌角度而非令建筑采光節能僅停留在對光環境的設計范疇中，全面分析光環境及熱環境的系統要求，才能充分體現一體化采光節能的綠色設計理念，為行業創造更多的社會效益與經濟效益，令綠色環保建筑發揮重要的服務價值。