【摘 要】利用节能型设计手法来设计现代建筑，建筑在施工建设以及后续应用中能耗都可被直接减少。节能设计工作可从多个方面展开，除了节省建筑内部的电能损耗之外，设计者还可以对光能损耗情况加以认识，并做好天然采光处理工作，减少人工光源的使用次数，同时还可进一步提升建筑采光质量。通过天然采光的方法可以帮助优化建筑面积的节能处理工作。现分析相应的节能设计方法。
【关键词】天然采光；建筑面积；节能设计；设计方法
设计者针对建筑内部空间的节能需求展开采光设计工作时，需要对人工采光与自然采光之间的关系加以把控，尽量将更高质量的光源提供给居住者，光源损耗是当前建筑中的一种比较突出的能量损耗问题，设计者应当进一步对采光系统展开优化，在室内空间中充分发挥出太阳能的作用，供给更加舒适的光源，有效利用天然采光，还可帮助控制建筑内部的光污染问题，现探讨如何通过天然采光来达到建筑节能设计的工作目的。
1 采光设计方案
1.1 采光设计方法
给现代化建筑设计具有节能应用效果的采光系统时，应当现结合建筑的实际节能设计要求找出合适的采光方法，人工采光系统主要依靠采光设备实现，设计过程相对简单，但是天然采光活动中存在很多不可控的因素，因此设计难度比较高，首先必须明确采光设计目的，根据建筑内部空间的整体布局情况，来设定与采光活动相关的性能目标，同时还要设计合适的照度水平，确保自然采光系统的所用使用功能都可以有效实现。掌握天然采光系统的各种性能指标与基本照度水平之后，可调整建筑的朝向、形状与位置。在后期设计环节中，必须充分关注窗这一关键的设计元素，使发挥主要采光作用的窗口可以以更加合适的方式融入到建筑内部。
确定建筑中的窗户的设计形式与所处的位置之后，还要结合区域气候条件来对给窗户使用的玻璃材料的类型进行有效确认，可参考地面、顶棚以及墙壁的反射系数来对用于装饰建筑表面的材料一一确认。设计者还要做好太阳射线与天穹的分析工作，对建筑展开艺术处理工作，对一些辅助性的采光系统进行设计，如遮阳板与房檐等。
1.2 设计建筑采光系统
设计者在应对天然采光需求时，可选择直接从其周围结构的上方部位进行开口，充分发挥窗户在采光系统中的作用，确保日光可有效地进入到建筑空间中，可以直接发散或者分配光线。天然采光除了具有节能的功能之外，同时还可提升居住者的舒适度，人工采光系统大多选用直射的照射方式，可能会对视力产生削弱的作用，还会生成过多的亮度与热量，天然采光可有效规避这类问题。为了可以设计出更加优秀的建筑采光系统，采光设计人员充分利用创新设计手法，拓展了采光设计范围，使建筑可以直接应用更加完善的采光系统。结合采光设计经验，有效划分天然采光系统，根据可使用的采光技术手段来确定建筑自然采光工作的实际开设方向。当前可设计出的采光系统包括天窗采光系统、侧窗采光系统、天然采光系统与中庭采光系统。
侧窗采光系统是比较当前建筑中最常见的采光系统，主要是在建筑内部空间的两侧或者一侧增设采光口，透过采光口照入到室内的光线具有鲜明的方向性，可直接形成阴影，侧窗可帮助扩大视野，直接将外部环境的风景呈现出来，但是这种采光系统也存有一些缺点，其照度分布存有不均匀的缺陷，近窗位置具有的照度比较大，当进深出现变化之后，照度也以比较快的速度下降。在设计时，应当注重对地面与连线之间的的角度进行调整，以此来使进深方向可保持良好的均匀性，减少照度不均问题的影响。
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从外墙窗户射入并反射到房间后部的光量以及房间前部和后部的比较照度水平受到室内表面折反射系数的控制。反射系数越高，房间后部的照度越大。反射系数还会影响背景的亮度水平和工作面与背景的反差。
2 其他类型的采光系统设计
天窗采光系统又可细分为矩形天窗、锯齿形天窗、横向天窗、井形天窗和平天窗等类型，其中平天窗在公共建筑中应用较为广泛。平天窗就是屋顶上的水平开口，是普遍采用的日光照明方法。如果使用合理，是使光线进入房间的最有效的方法。天窗通常布置成网格状，天窗之间的距离约为地面到顶棚平面距离的1.5倍。最佳天窗窗地比可从5%到10%或更高，具体数值根据玻璃的透射率、天窗设计的效率、需要的照度水平和顶棚的高度以及房间是否有机械空调系统而变化。因为大多数平天窗需散射玻璃以控制太阳辐射，所以无法看到外面。如果在昼光照明中采用平天窗，必须保证：倾余的井壁以防止效率的损失。位于天窗开口下面的垂直面称为井壁。
当该结构的深度或从屋顶到顶棚平面的距离增加时，保持井壁具有一定的角度以防止天窗效率的损失就变得更加重要。在天窗下设置挡板，将一些反射光反射到顶棚表面上。这种技术使顶棚成为相对较大的非直射光源，减少了光源对背景的反差。考虑屋顶的设计。如果在倾斜的屋顶上使用天窗，天窗的效率会随屋顶倾斜度的增加而降低，而且光线分布形式更象侧光照明。如果屋顶朝北倾斜，太阳辐射的控制问题不大；如果屋顶朝东、南或西倾斜，则控制的问题较大。
中庭最大的贡献在于提供了优良的光线和射入到平面进深最远处的可能性，允许进深较大的建筑能天然采光，本身则成为一个天然光的收集器和分配器。至于庭院、天井和建筑凹口可看作中庭的特殊形式。中庭采光除考虑直射光外，更主要的是光线在中庭内部界面反射形成的第二或第三漫反射光。中庭起“光通道”的作用，面向使用空间的开口就是这条光道的出口处，这条光道四院的墙体决定这一光线的强弱，以及有多少光线可照到中庭底和进入建筑物最底层房间的内部。到达中庭地面的直射光量取决于中庭本身的比例——纵横比，该特性决定庭院光照水平的衰减程度，天空光线越强烈，庭院越宽，使最底层达到有效的光照水平。不过，侧面反射也很重要，不同反射性能的墙，其效能有很大差异，对于靠中庭采光的底层部分，对面的反射墙就是它的“天空”，若该墙为一从顶到地的玻璃或完全是敞开的，则很少一部分光线会在它面上反射而传入下面各层。从理论上的另一极端来说，该处未敞开，却有一强反射面对着墙，光线经反射进入这个通道，光的强度减弱极少。光线应按所需理想地进入每一层楼，其余经反射再向下传递。
3 结束语
采光设计人员应当先将建筑在采光环节存在的能耗问题找出，而后才能确定节能设计工作的展开方向，更为顺畅地达到节能设计的目的，很多现代建筑都安装了通用型的外窗，这类建筑比较容易产生能耗问题，主要是因为这种外窗具有的使用功能比较多，既要通风，同时还需发挥出采光的作用，因此容易出现能耗问题，在设计建筑窗户时，设计必须要结合节能化采光需求来有效控制通风面积，在建筑的不同位置应用合适的窗户。
参考文献
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[3]唐敏. (2017). 浅析建筑电气设计的要求与节能设计. 建筑建材装饰(4).
论文作者:马宇辉,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/15
标签：采光论文; 天窗论文; 建筑论文; 系统论文; 中庭论文; 节能论文; 照度论文; 《工程管理前沿》2019年第9期论文;