以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计的内涵主要包括如下几个方面的内容。
第一, 以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计就是根据建筑所在区域气候和环境特征, 在建筑环境控制技术基本原理的指导下, 综合考虑建筑在功能和形态设计上的需求, 通过对建筑元素实施合理的组织和处理, 使建筑物充分利用光能而使其自身具有较强的气候适应和调节能力, 从而为居民营建一个有益于其身心健康发展的建筑内部环境。第二, 以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计就是在不影响人体热舒适要求的前提下, 通过合理利用光能这一重要的自然资源, 实现低能耗、高舒适的要求, 其中以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计多是在冬季充分利用太阳能, 有效减少建筑的热损失。而夏季充分利用自然通风和遮阳, 减少建筑的热量。第三, 以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计在空间上体现在各个地区采光节能处理方案的差异, 例如有的区域可以充分利用太阳能实现很好的节能效果, 而有的区域则达不到节能的目的。所以, 根据各地区气候资源的特点探讨适合本区域的采光节能处理方案是以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计研究的重要内容。
近些年, 随着人们生活水平的不断提高, 人们对居住环境的舒适度也提出了越来越高的要求, 这就带来了大量的能源消耗问题, 然而能源是有限的, 只有通过节能设计来满足人们对居住环境舒适度的要求。然而, 我国的地域辽阔, 气候资源丰富和地域特性差异较大, 通过以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计策略来有效开发那些被动式的自然能源如太阳能、自然通风等对于节能环保而言意义非常重大。
太阳光作为建筑采光、热环境节能设计的主要影响因素, 在节能设计中对太阳光能的利用往往是具有双面性的, 这其中主要表现为两者在设计要求和分区标准两方面的矛盾。
采光节能要求建筑将天然光有效引入室内, 有效改善室内的光线效果, 从而达到节约照明用电的目的。而热环境节能设计的主要目的就是能够在夏季有效防止热辐射, 而在冬季将阳光引入室内, 来提高室内的温度。由此可见, 采光、热环境节能设计对建筑的不同要求势必会在设计时产生矛盾。因此, 以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计应全面分析不同区域, 不同气候环境中的各种影响因素, 找出可以有效实现采光、热环境节能设计的最佳平衡点。
采光节能设计的分区以照度为指标, 而热环境节能设计的分区则主要以温度为指标。显然, 二者的分区标准存在很大的差异, 因而, 同一地区可能分属不同区划范围, 具有不同的设计要求。
以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计策略应从做好整体规划布局、建筑体型优化、采光口设计及其材料选择以及反光遮阳处理这四方面来进行有效的控制。以下将分别对这些设计策略进行详细的说明。
规划布局整体性合理的朝向布局是充分保证建筑适宜的光、热环境的重要前提条件。我国地处北半球, 所以日照建筑的采光节能设计设计应是南向布局。从太阳光照射的情况来看, 再加上我国大部分地区夏季主要为东南向, 所以综合分析光照、隔热、保温和通风等效果, 南向布局利于冬季保温夏季防热的节能要求。建筑规范通过综合考虑通风、采光等相关规定, 通过科学规定建筑规划布局的合理日照间距来有效确保建筑物室内能得到充足的日照。同时根据设计分区的实际情况, 要保证可以使阳光入射到建筑底层的窗台面上。通常来看, 日照间距的条件比较容易得到满足, 尽管这样, 由于日光往往可能会被窗外用于遮阳的植被所遮挡, 因此, 还是不能有效保证日光能有效入射到室内。另外, 增加绿化设施可以有效改善热环境, 但是这些绿化设施的布置一定要综合考虑建筑物采光的要求, 不能遮挡建筑进行正常的日照采光。
建筑体型的优化作为建筑节能设计的一个重要方面, 建筑体型的优化对有效利用建筑外表面的直射光和辐射热来极大地改善建筑室内光、热环境能耗具有非常重要的意义。建筑体型的长宽比越大, 建筑得热就越多。其中, 南方以夏季防热为主要的节能工作, 所以建筑适宜采用长宽比较小的建筑体型;而北方节能以冬季保温为主所以北方的建筑宜采用长宽比较大的建筑体型。另外, 从采光的效果来考虑, 建筑体型的长宽比越大光线就越弱, 因此建筑的长宽比不宜过大, 合理设计建筑体型的长宽比, 有效保证采光照度值。所以做好建筑体型的优化是实现以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计的一项最为有效的策略。
从综合节能角度来看, 采光口的设计应在进一步加强构件材料气密性的基础上进行, 根据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在不同区划的要求, 合理的确定不同地域环境中采光口的面积的取值, 并合理布置采光口位置, 做好采光口的设计工作, 充分保证室内自然通风。另外, 与做好采光口的设计工作同样重要工作的就是要有效控制窗玻璃材料对节能设计的影响, 相关调查数据表明, 门窗所导致的能耗占建筑总能耗的一半, 因此门窗作为建筑节能的薄弱环节, 有效控制窗玻璃材料对节能设计的影响, 是实现以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计的重要保障。
做好反光遮阳的处理是实现以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计的一项重要措施, 然而反光与遮阳措施的改善离不开节能设施的使用。因此为了确保反光遮阳处理在以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计中的功效, 在夏季一般需要在不同建筑的方位采用相应的遮阳措施, 来有效提高照度的均匀性。
以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计能够有效利用自然光所提供的能源为人们提供舒适的居住环境, 显然, 以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计在建筑设计中的应用不仅带来了巨大的经济效益和社会效益, 而且对于进一步促进社会的可持续发展发挥了非常重要的作用。
摘要：在科学技术和经济发展等因素的影响下, 人们对建筑采购节能设计的要求越来越高, 同时, 由于我国疆域面积辽阔, 不同地区的气候特征和环境状况相差悬殊, 因此以地域气候和环境为基础的建筑采光节能设计方式也会有所不同。从建筑设计策略的角度, 研究不同的区域性气候特征, 探讨适合地区的节能气候设计策略, 对建筑节能具有重要的意义。
关键词：屋顶花园,生态理念,空间布局,规划,设计
[1] 刘永忠.采光节能设计分区研究[J].绿色建筑与建筑物理, 2010 (5) .
[2] 孙晓林.建筑采光节能设计策略探讨[J].山西建筑, 2008 (11) .
