建筑设计中采光节能设计的应用

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建筑设计中采光节能设计的应用:基于地域气候和外部环境的建筑采光节能设计

摘要：本文研究了我国的光气候的分区，在现代建筑飞速发展的今天，开发节能资源和节约不可再生资源是设计的两大主题，在减少不可再生资源的使用同时，重视对太阳能的使用，建筑和设计行业就是利用了取之不竭、源源不断、用之不尽的阳光的光能进行节能设计规划绝对是节约成本的投资、体现建筑空间的人性化和绿色环保设计最有效的手段。在如此多的广大能源之中，太阳能是其中最为安全和洁净与广泛而且是人们生存和发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对建筑进行天然采光环节的节能设计具有着重要的意义。

关键词：地域气候 外部环境 建筑采光设计 节能设计

地域气候和户外环境是住宅的室内气候的外部条件，室内的采光、日照和通风的质量依赖于户外环境的设计合理性。近几年，我国居住的建筑行业发展迅速，上世纪末我国经济持续的发展为住区的建设带来了契机。住宅的建筑业居于很多产业之首，成为了我国国民经济重要的支柱产业。那么，对住宅的室外环境关注就显得非常迫切和现实。居住建筑的设计较集中体现了建筑的地域性：外部环境、建筑所处的地理和气候与建筑的体形、高度以及朝向、间距等密切相关。

1.建筑的采光节能设计整体思维

整体思维是指对系统进行整体上的分析，综合所有影响事物的各种相关因素，来达到系统平衡的思维观。太阳能的利用具有一体的两面特性，建筑德尔节能设计并不是一项单一行的工程，而且不能为了满足一方面的节能设计而忽视了我们节能的目的，造成了更大程度的浪费。所以有我们必要采用系统的思维方式，整合出合理的建筑节能设计方法。

1）节能分区的标准建筑节能设计应该综合考虑光和热环境，从而提出符合节能分区的标准，节能设计是建筑的前提。因此，我们针对了不同的气候和条件下和物理环境下的建筑节能设计的要求，自采光节电和采暖降温的节能前提出发，提出了同一个光气候区的不同建筑采光节能设计的二级分区的标准体系。其标准在原有的5 个光气候分区为基本指标下，提出了包括16 个建筑采光的二级分区指标，并且针对每一个二级分区而提出相应节能的设计要点。

2）采光节能设计的具体措施应在标准的节能分区的指导下，应主要从规划布局、建筑的体型优化、采光口的设计以及其材料的选择，反光和遮阳处理的四要点来进行建筑采光的节能设计。

①规划布局的整体性：合理的布局朝向才可以保证建筑的光和热环境的适宜。我国地理位置处于北半球，保证了建筑物理应朝向南的布局。从太阳热的辐射分布来看，南向的布局是冬季日照较多而夏季的热辐射则较少，我们国家大部分的地区的夏季主导风均为东南向。从而综合的分析了保温、日照、隔热和通风，南向的布局最利于冬季的保温和夏季的防热节能的要求。但是同时北向的房间采光节能亦是很重要的，北向虽然是采光照度较低，但是照度的均匀度较好，利用在南向的墙面设置较高的反射率镜面的材料来将光线反射到北面，也可以改善北面的房间采光照度，节约了日常的用电。为了让室内拥有充足的日照，建筑的建设应综合的考虑采光和通风等要求，制定建筑的规划布局合理日照的间距。根据了不同的设计分区，这样建筑之间的距离在冬至日有效的日照时间段，就有足够的日照时间使阳光照射到建筑的底层窗台面上。因为日光很有可能被窗外用来遮阳的植被挡住。在增加绿化能改善热环境的同时，一定要综合的考虑采光要求，要以不遮挡建筑的日照和采光为基本原则。

②建筑的体型优化：太阳光对建筑的外表面辐射热以及直射光很大程度地影响了建筑的室内光和热环境的能耗，体型优化是建筑物的建筑节能设计很重要的一方面。建筑的室内采光是经过窗地比例来控制的，开窗的面积大其窗地比就大，采光就越有利，况且从采光的均匀性来考虑，天窗比起侧窗来更好。可是从热工的角度看来，屋顶则是获得热能最多的部分，而且天窗对热工节能是很不利的。所以，在不同的地域和气候环境下建筑的外形开窗设计应该具体分析和处理。建筑体型的长宽比大，得热就越多。南方的夏季防热则是节能的主要工作，建筑应采用长宽比小的体型;北方节能则以冬季的保温为主，宜采用长宽比大的建筑体型。可从采光方面考虑，建筑的进深越大而光线越弱，因此建筑进的深不应过长，并尽可能的减少横墙的遮挡，来保证采光的照度值和照度的均匀度。所以建筑体型的设计应符合光和热环境节能要求，以计算出建筑最佳长宽的比值。

③采光口：采光口的设计与材料的选择。采光口是一个矛盾体，它的沟通与隔绝作用是同时存在的，既要供采光和日照还要防晒以及遮阳。从综合节能的角度来分析，采光口的设计应是在加强材料的气密性的基础上，根据不同的区划标准来满足其在采光照度节约电量和夏季得热以及冬季失热的状态下耗能量，确定不同的外部环境中的采光口的面积折中值，并且合理的规划采光口的位置，并保证室内自的然通风。门窗以及玻璃的材料选择应以多透光少的传热原则，南方的炎热地区应用低辐射玻璃，而北方地区则应采用中空的双层玻璃。此外，还应该加强新型的玻璃材料如液晶的调光玻璃和光致变色玻璃等的应用。

④反光与遮阳的措施：改善光热的环境是离不开节能设施的应用。提高建筑的内部采光照度可以应用在窗户的顶部搁置水平反光板的方法来将日光引入室内；在炎热的夏季为了防预阳光的直射在建筑的不同方位应用相应的遮阳措施。在适宜的部位设置有遮阳作用的反光搁板，这样既防止了太阳直射以及眩光千扰带来的不适，又能有效的将光线漫反射到室内，提高了照度均匀性。

3）建筑采光的节能设计整体思维不仅是强调综合光和热环境节能的要求，还是强调节能适时的可变性。由于建筑的光热环境不仅是随着地域气候的特点而变化的，而且还是随着人们不同时段的使用需求以及周围环境的改变而改变的，所以采光节能的设计策略不是一种固定而单一模式，是必须系统考虑的变化，采用智能化管理方法实现适时自动调控。

总结：

随着建筑行业越来越深入的发展，高楼大厦，如雨后春笋一般拔地而起，建筑行业呈现出一派欣欣向荣发展的景象，同时建筑的能耗过大负面的问题也随之涌出，目前建筑的能耗总量已占我国社会的能耗总量三分之一之多。其中，照明、采暖以及空调系统的能耗成为建筑耗能的主要内容。所以在合理采光二级分区的标准指导下，利用先进的建筑采光节能技术，根据人们使用的需求以及环境的变化从而灵活的控制光和热的进入，进行有效的天然采光的同时减少空调、采暖的用电能耗，为人们提供了健康舒适的室内环境，是满足现代建筑采光节能设计要求的整体思维以及方法。

建筑设计中采光节能设计的应用:试论现代建筑的采光节能设计

摘要: 在现代建筑飞速发展的今天，开源和节流是节能设计的两大主题，在减少对煤、石油等不可再生能源使用的同时，重视对太阳能、风能等可再生能源的开发和利用，是一种更为积极的节能方式。

关键词:现代建筑；采光;节能设计

引言

建筑能耗约占社会总能耗1/3，照明、采暖和空调能耗是建筑用能的主要内容。但目前我国建筑节能工作重点多放在热环境节能设计方面，而忽略采光、照明等多方面的影响。建筑天然采光是绿色照明工程的主要内容，绿色建筑观要求具有系统、整体的思维方式，营造各方面都适宜的人居环境。因此，建筑采光节能不能停留在光环境的范畴中，而应综合分析光、热环境的要求，体现采光节能一体化设计的“绿色”概念。

笔者认为，充分利用日光和天空漫射光进行建筑天然采光是节能设计的有效方式。不同的地域气候和外部环境中对建筑采光节能设计的要求差异很大，甚至出现采光节能和热工节能设计的矛质，如果用同一种节能标准和方法进行建筑采光设计必然会造成新的资源浪费。因此，建筑节能设计应当综合考虑建筑光、热环境的影响因素，以整体设计的思维，从环境规划布局、建筑体型及采光控制到建筑反光遮阳设施设计等各方面，研究适宜不同地域气候环境的建筑采光节能设计方法。

1. 光、热环境中建筑节能设计的矛盾

太阳光辐射是建筑光、热环境的主要影响因素。节能设计中对太阳辐射能的利用是一把双刃剑，表现为两者在分区标准和设计要求两方面的矛盾。

（1）分区标准上的矛盾

建筑设计按“中国光气候分区图”划分的5个光气候分区指导天然采光设计;热工方面以“全国建筑热工设计分区图”为标准划分了5个热工分区;城市居住区规划设计则按“中国建筑气候区划图”将城市气候划分为2级区划系统作为日照间距控制的标准。光气候分 区以照度为指标，热工分区与建筑气候分区则主要以度为指标。后两者的区划范围基本一致，但与光气候分区却差异较多，同一地区可能分属不同区划范围，具有不同设计要求。因此须综合考虑“光气候分区”和“建筑热工分区”及“建筑气候区划”要求，制定完善的光气候分区标准和物理环境参数。

（2）节能设计要求的矛盾

采光节能要求建筑将天然光有效引入室内，满足视觉功能要求，从而节约照明用电，这就需要建筑布局时加大间距，减少对天然光的遮挡，并合理增加采光口的数量和大小。热工节能设计的要点是冬季将阳光引入建筑，提高室内温度;同时夏季需有效防止热辐射，减少空调制冷能耗，这就需要适当控制建筑门窗洞口大小，减少建筑体型变化。由此 可 见 ，采光节能和热工节能对建筑的不同要求势必会在设计时产生矛盾。因此，建筑节能设计应全面分析不同环境中的影响因素，找出最佳平衡点。

2.建筑采光节能设计的整体思维

整体思维是指对系统进行整体上的分析，通观全局，综合影响事物的各种相关因素，以求达到系统平衡的思维观。

太阳能利用具有一体两面的特性，建筑节能设计不是一项单一性工程，不能为满足某一方面的节能设计而损害其它方面的要求。所以有必要采用系统整合的思维方式，提出合理的建筑节能设计方法。

（1）合理的节能分区标准

建筑节能设计综合考虑光、热环境，提出合理的节能分区标准是建筑节能设计的前提。为此，我们针对不同地域气候条件下建筑节能设计的物理环境要求，从采光节电、采暖降温节能出发，提出同一光气候区内不同的建筑采光设计二级分区标准体系。该标准在原有5个光气候分区作为一级指标基础上，提出包括16个详细分区的二级指标，并针对每个二级分区提出相应的节能设计要点。

（2）采光节能设计措施

在合理的节能分区标准指导下，建筑采光节能设计主要从整体规划布局，建筑体型优化，采光口设计及其材料选择，反光遮阳处理四方面来控制。

①规划布局整体性：合理的朝向布局才能保证建筑适宜的光、热环境。我国地处北半球，保证日照建筑理应南向布局。从太阳热辐射分布看，南向布置冬季日照最多夏季热辐射最少，并且我国大部分地区夏季主导风为东南向。综合分析保温、隔热、日照和通风，南向布局利于冬季保温夏季防热的节能要求。但同时北向房间的采光节能也很重要，北向虽采光照度低，但照度均匀度好，通过在南向墙面设置高反射率的镜面材料将光线引入北向，可改善北面房间的采光照度，节约照明用电。

为保证室内有足够日照，建筑规范综合考虑采光、通风、消防等要求规定了建筑规划布局的合理日照间距。根据不同设计分区，要求建筑之间的距离在大寒日或冬至日的有效日照时间段里，有足够的日照时数使阳光人射到建筑底层窗台面。一般来讲，日照间距容易满足，然而这并不就保证日光能有效人射到室内，因为日光往往可能被窗外用于遮阳的植被挡住了。增加绿化能改善热环境，但绿树植被的布置一定要综合考虑采光的要求，以不能遮挡建筑日照采光为原则。

②建筑体型优化：太阳对建筑外表面的辐射热和直射光极大地影响建筑室内光、热环境能耗，建筑体型优化是建筑节能设计的重要方面。建筑室内采光通过窗地比来控制，开窗面积大、窗地比大，采光越有利，而且从采光均匀性考虑，天窗比侧窗更好。但从热工角度看，屋顶是得热最多的部分，天窗对热工节能是不利的。因此，在不同地域气候环境下建筑外形开窗设计应具体分析处理。

建筑体型的长宽比大，得热多。南方夏季防热是节能的主要工作，建筑宜采用长宽比小(即小面宽大进深)的体型;北方节能以冬季保温为主，宜采用长宽比大(即大面宽小进深)的建筑体型。可从采光考虑，建筑进深越大光线越弱，因此建筑进深不宜过长，并尽可能减少横墙遮挡，以保证采光照度值和照度均匀度。所以确定建筑体型应兼顾光热环境节能要求，计算出最佳的长宽比值。

③采光口设计及材料选择：采光口是个矛盾体，其沟通和隔绝作用同时并存，既提供采光日照又要防晒遮阳;既通风换气又要防风雨和烟尘。从综合节能角度分析，采光口的设计应在加强构件材料气密性基础上，根据不同区划标准计算其满足采光照度的节电量与夏季得热和冬季失热状态下的耗能量，确定不同地域环境中采光口的面积折中值，并合理布置采光口位置，保证室内自然通风。

与确定采光口面积大小同样重要的是窗玻璃材料对节能的影响，因为门窗能耗占建筑总能耗约1/2，是节能的薄弱环节。门窗玻璃材料的选择以多透光少传热为原则，建议南方炎热地区采用低辐射玻璃，北方地区采用中空双层玻璃。此外，还应加强新型玻璃材料如液晶调光玻璃、光致变色玻璃，以及新型采光方式如导光管技术、光导纤维技术等的应用，研制兼顾多功能的节能窗。

④反光与遮阳措施：改善光热环境离不开节能设施的使用。为提高建筑内部采光照度可采用在窗顶部搁置水平反光板的方法将日光引入室内深处;在夏季为防阳光直射应在建筑不同方位采用相应的遮阳措施。采光节能整体策略要求将两者有机结合，在适宜部位设置兼顾遮阳作用的反光搁板，既防止太阳直射和眩光千扰，又能有效将光线漫反射到室内，提高照度均匀性。

作为主要采光口的侧窗而言，高侧窗比低侧窗具有更好的照度均匀度。如果结合高侧窗顶部安装境面反射装置，使日光经一次反射人射到室内，甚至实现光电转换，就可在提高房间照度和均匀度同时避免日光直射，减少室内热辐射量，并提供空调用电能量。

（3）节能设计的智能化管理

建筑采光节能设计的整体思维不仅强调综合光、热环境的节能要求，还强调节能的适时可变性。由于建筑光热环境不仅随地域气候特点变化，而且随人们不同时段使用需求和周围环境的改变而变化，因此采光节能设计策略不是一种固定的单一模式，而必须考虑全寿命周期的变化，采用智能化管理方法实现适时自动调控。

基于虚拟现实技术(VR)和地理信息系统(GIS)的数字化技术为实现节电节能的智能化管理提供了可能性。在虚拟空间中，对建筑室内天然采光条件下的光、热环境进行虚拟仿真，使之能在不同时段和环境条件下进行身临其境的采光可视化展现和节能量化分析，以获得符合当地情况的最佳采光设计方案。

3.小结

在合理采光二级分区标准指导下，利用先进的可视化智能管理技术，根据人类使用需求和环境变化灵活控制光、热的进入，进行有效的天然采光同时减少采暖、空调和用电能耗，为人们提供健康舒适的室内环境，是满足现代建筑光、热环境节能要求的整体思维和设计方法。

建筑设计中采光节能设计的应用:试论建筑采光节能设计中的整体思维

摘要：太阳能是洁净、安全的可再生能源，充分利用太阳光是实现建筑物采光节能设计的有效方式。然而，在不同地区对采光节能的设计有很大差异，所以，建筑物的采光节能设计应当发散整体思维，综合考虑建筑光、热环境的影响，从多个角度研究适宜不同地区和环境的建筑采光节能设计方式。

关键词：建筑采光；整体思维；节能设计；采光

一、前言

据统计，建筑能耗约占全社会能耗的35%左右，而用于电器照明的能耗占到了建筑能耗的40%~50%；全世界各个国家的照明用电约占总发电量的9%~20%，照明能耗占到一次能源消耗的4%。长久以来，我国建筑节能的重心主要落在了热环境的节能设计上，而轻视了采光、照明等因素的影响，对建筑物来讲，自然采光是实施绿色照明工程的重要内容。为迎合当代人居对环境的要求，绿色建筑应当具备系统、整体的思维和观念，建筑采光及节能的设计不能过于局限，需要综合考虑光、热环境的要求和特点，采用采光、节能整体化的设计理念。

二、建筑采光节能设计的目标

首先，要满足照明的需要。对于当代人来讲，大部分的工作和生活活动都是在建筑物内进行的，所以对建筑物采光节能的设计，首先要满足照明的需要。在普通的民居住宅，对于建筑物的客厅、厨房、卧室等要有直接采光的设计，因为该部分的采光只需满足人类对视觉作业要求的光照度即可；而在写字楼等高层建筑中，采光设计在满足基本照明需要的同时，要避免光线的过弱、过强、反射、眩光等。

其次，要满足视觉舒适度的需要。良好的采光条件，不仅要满足人们基本的视觉需要，还要提供一个舒适的视觉环境，这不仅有利于保护人们的视力，也有利于人们的身心健康。所以，对于建筑物的采光设计，要结合建筑物的特点，重点考虑人们对视觉舒适度的要求，提高建筑物的综合效益。

再次，要满足节能的需要。先进的建筑设计理念，都不会忽视节能方面的设计。在建筑采光过程中，同等照明度的自然光产生的热量要比人工照明产生的热量少很多，所以采集日光可以减少调节建筑物内热环境所消耗的能源，采用自然光照明在一定程度上能够满足建筑物节能的需要。

最后，要满足环境保护的需要。建筑物的自然采光，不仅能够满足人们在照明、视觉舒适度和节能方面的需要，自然光线还能够杀菌除霉，抑制微生物的生长，改善人类的居住环境等。

三、建筑采光节能设计的整体思维

（一）制定合理的节能分区标准

建筑物的节能设计，需要综合考虑光环境和热环境，所以制定合理的节能分区标准是实现建筑物采光节能设计的前提。对此，我们要根据不同地域、不同气候等物理环境，从采光节能的角度，针对同一气候区内不同的建筑物和条件制定二级分区标准体系。该标准体系在原有一级指标的基础上，提出若干分区的二级指标，并提出了具有针对性的节能设计要点。

（二）建筑采光节能设计的要点分析

首先，建筑物的规划布局要有整体性。整体来看，我国地处北半球，建筑物南向布置，可以实现冬季日照时间最多，夏季热辐射最少；此外，我国多为季风气候，夏季多刮东南风、冬季多刮西北风，建筑物的南向布局有利于满足隔热、保温、通风和日照等方面的需要。一般来说，建筑的日照间距比较容易满足，但这并不能保证太阳光能够顺利射入室内，因为太阳光还有可能被障碍物阻挡，例如植被等。虽然增加城市绿化能够改善热环境，但是也要综合考虑建筑采光的需要，以不阻挡建筑物日照采光为原则。

其次，要优化建筑物的体型。太阳对地面及建筑物的辐射在很大程度上影响了建筑室内的光、热环境消耗，而建筑体型的优化也是建筑节能设计的重要内容。具体讲来，可以通过窗地比来控制建筑室内的采光，而且天窗的采光均匀性比侧窗要好。但从另一角度看，屋顶是受热最多的地方，天窗对于热工节能是不利的。所以，对于不同地域、不同气候、不同环境下的建筑外形开窗设计要具体分析。南方夏季的主要工作是防热节能，建筑适合采用长宽比小的体型；北方冬季以节能保温为主，适合采取长宽比大的建筑体型，但这与建筑的采光需求似乎是矛盾的。所以，对于建筑体型设计的确定，要综合分析光热环境和节能要求，寻求最佳长宽比值。

再次，合理选择采光口的设计。采光口既要满足采光和通风的需要，又要满足防晒、防尘、挡雨的需要，所以，要从整体角度考虑建筑采光节能的设计，合理设计采光口的位置和面积；同时，要严格选择采光口的材料，这在一定程度上能够提升建筑采光节能的效果。

最后，要采取相应的反光与遮阳措施。对建筑物而言，既要考虑室内及深处的采光需求，有时又得兼顾遮阳节能的需要。建筑采光节能设计中的整体思维要求以系统平衡为目标进行综合考虑，在合适的部位设置兼顾遮阳功能的的反光搁板，遮阳既可将太阳光引入室内，提高光亮度，又能防止眩光干扰和太阳直射，减少室内的热辐射量，从而达到采光节能的目的。

（三）智能化管理的采光节能设计

因为建筑物的光热环境会随着地域气候的特点发生变化，也会随着周围环境以及人们的使用时间而发生变化，因此，建筑的设计不仅要强调光、热环境下的采光节能要求，还要强调其适时可变性。建筑的采光节能设计不是一项简单的工程，设计策略也不能过于固定和单一，必须考虑整个建筑寿命周期内的变化，通过适时自动的控制实现智能化的管理。尤其是随着VR技术和GIS数字化技术的发展，更为建筑实现智能化的节电节能管理提供了可能。在虚拟空间中，通过对建筑物内自然采光条件下的光、热环境仿真分析，可以实现采光的可视化展现和节能的量化分析，从而得到适合当地实际情况的最优采光设计方案。

四、结束语

在建筑物采光节能设计过程中，通过整体上的讨论和分析，以求实现系统平衡的效果。太阳能的利用不是一项简单的工程，它具有两面性，所以有必要采用整体的思维方式，提出合理的建筑节能设计方法，满足建筑物光、热环境中对采光节能的要求，以求为人类提供更加健康舒适的室内生活环境。

建筑设计中采光节能设计的应用:建筑采光节能设计策略探讨

[摘要]建筑设计行业应用源源不断、取之不竭、用之不尽的阳光进行节能规划设计无疑是节约成本投资、体现建筑空间人性化、绿色环保设计的最有效手段。在众多能源中，太阳能是最为安全、洁净与广泛且是人们生存发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进行对建筑天然采光环节的节能设计具有重要的现实意义。当然，分布在不同地域、不同地理位置的建筑其针对气候及环境因素制定的采光节能设计标准有着一定的差异性，甚至会呈现采光节能及热工节能环节设计的矛盾现象，倘若仅用同一类节能标准及方法实施建筑采光的节能设计必然会令新型资源产生过度浪费的现象。因此，本文针对建筑节能设计在光热环境中容易产生的矛盾现象展开了实践策略探讨，意图通过深入研究，理清设计思路，合理布局规划、以整体的科学设计思维探寻适应不同区域气候及环境的建筑节能采光设计方式。

[关键字]建筑采光；节能设计；策略

前言

不可再生能源的枯竭发展趋势已成为全球范围内的共性问题，而对于传统能源的大范围应用则会造成严重的破坏及环境污染现象，令人们赖以生存的生态环境系统遭到无法挽回的影响，因此世界各国均不同程度的对可再生能源，例如太阳能、风能等展开了更深层次的研究并将其作为能源发展的重点项目，意图通过节能设计手段真正降低能源消耗，还人们一片宁静、祥和、自然及绿色的建筑空间。所谓节能设计即是应从开源与节流入手，降低对不可再生能源，例如石油、煤炭等的不良耗费使用，同时科学重视对风能、太阳能等可再生能源的科学开发及完善利用，是一种积极、主动且有效的科学节能方式。目前随着建筑行业的深入发展，越来越多的高楼大厦高崇林立，如雨后春笋一般拔地而起，令建筑行业呈现一派欣欣向荣的发展景象，同时建筑能耗过大的负面问题也日益显著，目前其能耗总量已约占我国社会能耗总量的三分之一，其中，采暖、照明及空调系统能耗成为建筑用能的主体内容，由此可见，探讨如何有效通过建筑设计令其能耗总量切实降低已成为目前行业设计师应主力研究的重要问题。然而当前我国建筑行业的节能设计工作却多将重点停留在对热环境的节能设计层面，往往忽略了建筑在采光及照明等层面的节能控制，因此本文针对建筑采光的节能设计展开了科学策略探讨。太阳能资源在我国极为丰富，分布于年日照率在一半以上的地区总面积便约占我国总体面积的百分之七十以上。人们自古以来便习惯在日光的环境下生活、作业。天然光可令人们在生理与心理上产生舒适与满足感，对其身心健康极为有利，同时天然的采光要比人工采光具有更高水平的视觉效果。因此天然的采光是建筑绿色照明设计工程的重要内容，可有效体现以人为本的设计精神并进一步节约人工照明系统用电。

建筑节能设计在光、热环境交叉作用下体现的现实矛盾

主体影响建筑光、热环境的因素为太阳光的辐射作用，在建筑节能设计中，针对太阳光辐射能的有效应用就好比一把双刃剑，倘若无法充分契合两者要求便会在分区标准及相关设计要求等层面呈现矛盾、展现难题。

2、1分区标准层面展现的矛盾问题

建筑设计实践中依据我国光的气候分区图将区域划分为五类光气候分区用于对天然采光设计进行科学指导，同时在热工层面则以我国建筑设计的热工分区图将区域划分为五类热工分区标准。对城市的居住区域则依据建筑气候的划分图进行对气候设计规划，将城市气候分为二级区系统，并令其成为日照间距的相关控制标准。也就是说在建筑节能设计中光气候的划分以照度作为依据指标，而热工分区及建筑气候的分区则主体依据温度为控制指标。由此可见热工区划及建筑气候的分区范围较为一致，然而两者却与光气候的分区存在较大差异。体现为同一地区有可能分别属于不同的区划范围，包含不同的设计要求。为了改变这一不良矛盾现状我们必须全面综合考虑光气候分区、建筑热工分区以及建筑气候的区划标准要求，在整体调控、协调稳定的基础上完善制定光气候分区的科学标准及物理环境的综合参数。

2、2建筑节能设计相关要求体现的矛盾

建筑采光节能的标准要求为建筑应通过合理的空间设计将天然光合理引入室内，以充分满足人们的视觉功能现实需求，达到节约照明电能的科学目标。这一设计思路需要我们在建筑的空间布局层面合理提升建筑间距，尽可能降低其对天然光源的阻挡、遮蔽，有针对性提升建筑采光口的大小及数量。在热工节能的设计层面其控制要点为，在冬季低温寒冷季节有效将阳光能源引入建筑，提升其室内温度，同时在炎热高温夏季，有效防止阳光的热辐射给建筑带来的高温效应，有目的性降低建筑空调系统的制冷能耗，这一设计规划需要我们适度限制建筑中洞口及门窗的大小，尽可能降低建筑的体型变化，从而控制热辐射的大面积入侵。综上所述不难看出，在采光及热工节能的不同层面角度提出了对建筑设计的不同要求，势必会在设计实践中产生冲突及矛盾，影响了建筑节能设计的把握准确度。因此，我们只有在建筑节能设计实践中针对环境中的众多影响因素进行全面分析，细化找到其最佳的平衡点，展开全方位设计，才能真正杜绝矛盾所在，令建筑节能设计实现适应性的综合发展。

3、建筑采光节能设计的综合思维及科学策略

建筑采光节能设计的综合思维主要指对整体系统进行综合全面的分析，以全方位的视角综观全局，查找可能对节能设计产生不良影响的各类因素及事物，最终达到缓和矛盾，平衡发展的综合设计观念。如前文所述，对太阳能的有效利用具有一定的双重特性，在建筑节能设计中其并非一项与其他项目毫无联系的单一工程，不能仅为了对某一方面的节能目标满足进行节能设计却损害了其他工程的利益及相关标准要求。因此我们必须统筹结合、整合思维，创设出最为合理的节能设计方式。

3、 1合理构建节能分区标准

在建筑节能设计实践中我们应统筹考虑光环境及热环境的交叉作用，综合考量光、热环境，提出合理、平衡、综合、全面的节能设计分区标准。例如可科学针对不同区域气候环境条件中的建筑节能设计所必须的物理环境要求，以采光节点及采暖降温的节能目标出发，在同一光气候区域内提出不同的采光建筑二级分区设计标准体系。在原有一级五类光气候分区的指标基础上，创设更为详细的、涵盖十六个内容的二级分区子目标，同时针对每一类子分区深入挖掘节能设计要点。

3、 2合理规划建筑整体布局，确保朝向设计适宜光、热环境

完成了节能分区标准的合理设计，我们应在其指导下展开科学的采光节能设计，从整体的规划布局、建筑的体型优化、材料的选择、采光口的细节设计以及反光遮阳环节处理等层面进行合理控制。首先在整体规划布局层面，我们应确保其朝向设计的合理性，令建筑充分适宜光、热环境。综合我国的地理位置不难发现，北半球的地域特征决定为了令建筑享受充足日照应主体将其朝向设计为南向布局。而纵观太阳的热辐射分布特征来看，南向的规划布置恰好令建筑在冬季受到日照最多，而夏季则受到的热辐射最少，且我国多数地区在夏季的主导风向为东南，这也进一步令我国建筑以南向布局为主导的设计在夏季令人们享受了更加舒适的通风环境。由此可见，通过综合的日照、保温、隔热及通风分析，建筑南向的布局有利于其在冬季保温、在夏季防热节能，体现了人性化的建筑节能设计要求。当然这并非表明对建筑北向房间的节能采光设计就可以忽略不计，虽然北向房间的采光照度较低，但其照度的均匀性较好，因此我们可利用在建筑的南向墙面科学设置具有较高反射率的材料，例如镜面、钢板等，将南向光线合理引入北向，有效改善北面建筑空间的不良采光照度，进一步达到降低照明用电能耗的科学目标。为确保建筑室内享受充足的日照，我们应依据建筑规范统筹考虑通风、采光及消防等标准要求进行合理的建筑日照间距规划布局设计。同时我们应遵循不同的设计分区，令建筑间距能满足在大寒天气或冬至天气有效日照时期中有足够日照时数令阳光能照射到建筑内部空间的底层窗台面。从一般设计层面来讲，建筑设计对日照间距的要求较容易满足，而仅仅满足这一要求并不能完全保证日光一定能有效照射到室内，在日光的照射过程中其很可能被窗外用于绿化或遮阳的植被所阻挡。虽然增加绿化面积可有效改善建筑外围的热环境，但规划不当则会起到阻挡日照的反作用效果，因此在对绿树植被进行布置时，我们应综合考虑采光标准要求，尽量以不遮挡建筑的日照采光为布设原则。

3、3建筑体型的优化设计

建筑室内应对光、热环境产生的能耗受太阳对建筑外表面辐射热及直射光照的较大程度影响，为了有效降低建筑光、热环境能耗，我们应主力从建筑的体型优化层面入手，探寻节能方式。首先建筑室内的采光可以通过窗地比例进行有效控制，当开窗面积增大时，其窗地比例将进一步增大，建筑的采光效果相应得到强化。而从采光的均匀性层面考量，天窗要比侧面窗更能营造良好的采光效果。然而如果从热工的科学设计层面来讲，屋顶是建筑吸热、得热最多的环节部位，因此用天窗的设计方式显然对热工节能极为不利。因此我们不能仅仅为了采光性好或节能性好而片面设计，应综合考量不同区域的气候环境特征，遵循建筑的使用功能需求，做到具体问题具体对待，从而合理设计建筑的外形开窗。另外，建筑体形具有较大的长宽比，则其得热量会随之增多，在南方的夏季建筑防热是节能设计的主体工作之一，因此在设计实践中我们宜采用较小的建筑体形长宽比进行设计，即大进探的小面宽体型。在北方建筑的节能设计以冬季的保温控制为主，因此我们应采用较大的建筑体形长宽比进行设计，即小进探大面宽体型。从建筑采光角度来讲，建筑的进探程度越大，其光线会越弱，因此我们不宜采用过长的进深进行设计，应尽可能降低横墙对建筑采光的遮挡效应，确保采光照度的均匀性，在确定合理建筑体型的同时有效兼顾建筑在光、热环境中的节能设计要求，从而通过正确的计算核准建筑的最佳长宽设计比值及最优化的建筑体型。

3、4建筑采光口的科学设计

建筑采光口的设计本身便是一个矛盾环节，其包含的沟通及隔绝作用同时客观存在，也就是说采光口不仅提供建筑室内需要的采光日照，同时又要担负遮蔽阳光的功能；既为建筑空间通风换气，同时又要防止沙尘、风暴、雨水的侵袭。因此我们必须从综合节能视角出发，对采光口环节进行科学设计，应在强化构件材料的气密性之上，依据不同的区划标准计算符合采光照度的准确节电量及在冬季失热及夏季得热状态中的能耗量，核准在不同区域环境下采光口设计面积的折中标准，并科学实施对采光口位置的布置，合理保障建筑室内的自然通风，令其功能的发挥不再成为一个矛盾体，而是一个统一的和谐效能体系。另外对门窗玻璃材料的确定也发挥着与采光口设计同样重要的节能影响，门窗能耗可占到建筑总体能耗的尽一半水平，是建筑节能较为薄弱的环节。因此在门窗设计材料的选择中我们应本着多透光及少传热的原则，在南方较炎热的地区可采用具有低辐射效能的玻璃，而在北方寒冷地区则应适应性采用双层中空玻璃。另外我们还应本着创新实践的理念广泛引入新型门窗、玻璃材料及采光方式，挖掘其固有特性并进行适应性设计，研发多功能兼顾的节能门窗，例如对光致的变色玻璃、调光液晶玻璃的应用及对导光管、光导纤维等技术的应用。

3、5反光及遮阳措施的合理应用

为了有效改善建筑的光热环境，我们应合理采用一些行之有效的节能设施，例如为提升建筑内部空间的采光照度，我们可利用在窗顶位置放置水平反光板的方法有效将日光引入其无法照射的室内深处；当夏季炎热天气来临时，为了降低阳光的直射程度，我们可在不同的建筑方位设立遮阳装置，提升建筑内部的舒适度。另外整体的节能采光措施应致力于实现两环节的有机整合，即在适宜位置布设既有遮阳作用，又能反光引光的搁板，令其有效防止阳光直射产生眩光干扰的不良后果，同时在需要时有效令光线形成漫反射效应引入室内，合理提升照度的均匀性。侧窗为众多建筑的主要采光口，与低侧窗相比，高侧窗具有更加良好的均匀性照度，因此我们可有效结合高侧窗在其顶部增设镜面的反射装置，从而令日光在一次反射作用下引入室内，甚至可令其实现光电的转换反应，这样便可在提升室内照度及均匀性的同时有效避免阳光的直射作用，令室内中的热辐射量大大降低，充分有利于避免在炎热夏季大量使用空调系统造成巨大的电能消耗现象。

结语

为了切实促进建筑行业的可持续发展，我们只有全面树立绿色建筑观，统筹思维、细化设计，从各方面做起构建适宜人们居住及使用的建筑空间环境，将视野放在战略化的统筹角度而非令建筑采光节能仅停留在对光环境的设计范畴中，全面分析光环境及热环境的系统要求，才能充分体现一体化采光节能的绿色设计理念，为行业创造更多的社会效益与经济效益，令绿色环保建筑发挥重要的服务价值。