学文网摘要：随着我国社会主义现代化建设事业的飞速发展，城市建设有了翻天覆地的变化，高层建筑不断增多。高层建筑的不断增多对节约土地等有着积极的作用，但是在节能设计方面存在一些如自然采光利用率低、室内通风效果不佳等常见的问题。高层建筑利用自然采光，在节能健康等方面有着绝对优势，下面，本文简要对高层建筑的自然采光设计进行解析。
关键词：高层建筑；自然采光；设计；意义
中***分类号：TU97文献标识码： A
前言
随着我国城市建设的不断进步发展，高层建筑越来越多，对人们生活所带来的影响也越来越大。如何是高层建筑更好地满足办公生活的需要是必须重视的问题。在高层建筑的采光设计中，自然光在建筑设计中能创造出丰富的空间效果和光影变化,给人立体、层次、感觉。充分利用自然光照明,不仅能够节约照明所消耗的电能,还能够改善建筑空间的生态环境,对降低建筑能耗和建设节约型城市具有非常重要的意义。
1 自然采光的意义
自然光一直是建筑采光中的最佳光源，在建筑中采用自然光照明适应人的生理和心理需要，可以提高人们学习和工作的效率，有助于营建舒适而令人愉悦的生活环境。另一方面，自然光由于其无污染和可以再生性成为一种清洁光源，对于自然光的大量使用可以降低污染同时节约能源，对生态保护和能源节约有着积极的作用。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。据统计，世界各国的照明消耗约占电力总产量的10%—25%，美国的照明用电约占电力消耗的20%—25%。
在日益发展的我国，照明消耗也呈日益上升的趋势。在巨大的能源压力下，世界上很多国家相继提出了节能法令，例如美国环境署提出的“绿色照明计划”，其目的就在于降低污染，节约能源。从建筑设计的角度出发，如果能在建筑设计之初就关注自然光的运用，结合建筑形体进行合理的设计，可起到事半功倍的效果。自然光有着许多优点，其照度均匀、引起眩光的可能性小、光色好、持久度高，种种优点使得采用自然光成为最佳光源，但自然光的直接作用也会为建筑室内环境带来问题。例如为了降低人工照明加大自然采光的效果必然希望建筑上开窗的面积增大，但是从降温的角度来说，开窗面积过大会使过多的阳光进入建筑，带来降温的热负荷。此外，阳光直接射入室内还会引起眩光，对室内环境和有特殊功能要求的建筑带来不良的影响。
2 高层建筑自然采光应采取的原则与目标
高层建筑的自然采光设计中，应兼顾建筑的使用舒适性和节能等特点，遵循几点原则：1）与当地的气候相协调,根据太阳辐射高度角的变化,同时还要考虑云量、日照强度等各种气候条件的变化，设计出与高层建筑相适应的最佳采光措施;2)在满足视觉舒适度要求的条件下,选用合适的采光材料,降低高层建筑的整体能耗,减少玻璃幕墙的使用,防止光污染,保护光环境;3)高层建筑中,窗户和阳台的设计应该便于用户与外界接触,调节人的精神,减少心理压抑,提高工作效率,同时根据建筑物四周的环境特点,采用合适的玻璃,在建筑物内部形成与室内装饰设计相结合的光影效果;4)自然采光系统是互动的、可调节的,人们在使用的过程中可以根据工作的特点和天气的变化灵活调节,有利于室内环境的保护;5)高层建筑的采光设计还应该注意与室内其他要求,如热舒适、室内空气质量、隔声、安全等相结合。综合考虑这些因素,使自然采光设计不仅满足节能、照明等要求,还要达到可持续性发展的目标。
高层建筑采光设计应该满足以下目标：1） 满足照明需要，高层住宅建筑的卧室、起居室和厨房要有直接采光,达到视觉作业要求的光照度即可。高层写字楼中,天然光在满足建筑设计及工作要求的同时,要避免过强或过弱的光线和同一工作区内的强度变化过大及眩光、避免光帷反射等。2） 满足视觉舒适度的要求，舒适的视觉环境要求采光均匀,亮度对比小,无眩光。除了有利于视力的保护外,还能最大限度地保护他们的身心健康。3） 满足节能要求，现代高层写字楼中的建筑照明所消耗的电力占了总电力消耗的30%左右,而且相同照度的自然光比人工照明所产生的热量要小得多,可以减少调节室内热环境所消耗的能源。因此,采用自然光照明是节能的有效途径之一。4）满足环境保护的要求。高层建筑的采光设计还应该秉承环保理念,自然光线除了照明和视觉舒适以外,还能清除室内霉气,抑制微生物生长,促进体内营养物质的合成和吸收,改善居住环境等。当然,在采光设计中还要考虑到光污染问题,尽量采用技术与构造相结合的玻璃幕墙,最大限度地降低光污染,保护环境。
3高层建筑中采光设计与技术
3.1高层建筑中采光设计
在高层建筑中可以采用以下设计：1）采用采光天窗，高层建筑中的天窗设计,就是在屋顶开天窗,将屋顶***出来,阳光通过屋顶天窗射入室内。天窗设计成两层,下层是金属片,上层是透光玻璃,太阳光透过玻璃射到金属片上,再被反射到天花板,进而漫射在大厅里面,产生如同天幕一般的光环境。2）优化建筑位置及朝向，我国位于地球北半球,南向采光时间较长,照度较高,东西朝向容易让阳光直射入房间,造成室温增高和出现眩光,必须采取遮挡措施,而建筑的北面主要是依靠天空中的漫反射光来采光,高层建筑的容积率过高很难满足日照要求,面南背北是我国建筑的最佳朝向。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能与光能,建筑的方位及朝向设计与节能有着直接关系。3 ）采用中庭采光，在高层建筑中设计中庭,需要考虑中庭的屋顶形式及透明度、中庭的空间形式、中庭的宽度和高度比例。高层建筑的中庭高度远大于宽度,直射阳光是很少的,主要的光线来自中庭内部的二次反射和多次漫反射。此外,中庭宽敞,阳光能够对高层建筑内部封闭空间的光线、空气、温度、湿度进行调节,并与顶部的天窗和侧窗联合采光,与自然环境保持循环交流,更能贴近自然与回归自然。
3．2 高层建筑的采光节能技术
目前主要应用的高层建筑的采光节能技术有如下几种：1）光电玻璃幕墙，玻璃幕墙以其外观简洁、通透、富有现代感,成为高层建筑的首选装饰,但普通玻璃幕墙的保温、隔热性能较差,不仅增加了建筑物的耗能量,而且还容易产生光污染。光电幕墙却是一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体的新型建筑幕墙。该玻璃幕墙外观时尚、大方,是自然光与人工建筑的完美结合,它不仅把自然光能转化为电能,减少了高层建筑的电能消耗量,消除了光污染,还提高了幕墙的隔热保温性能和生态环保功能。2）光导照明系统，光导照明系统由采光装置采集自然光线导入导光装置内,经过光导管传输和强化后,由漫反射装置把自然光均匀照射,采光柔和,光强可以根据需要进行实时调节,得到由自然光带来的特殊照明效果。从黎明到黄昏,哪怕是雨天和阴天,光导照明系统导入室内的光线依然很充足,是真正健康、绿色环保、节能、安全的。该照明系统发出的光线光谱与自然光完全一致,这意味着躺在家里就可以进行日光浴。而且该系统除每天至少可以提供10 h的自然光照明外,还能节省80%的能源,打破了室内必须依靠电力照明的传统观念。3） 太阳日光反射装置系统，太阳日光反射装置是一种安装在建筑物外部的高新技术,有利于高效率地采用天然光。该装置能跟踪太阳运动,并通过扩散天窗把天然光反射到建筑空间底部,达到天然采光的目的。
结束语
综上所述，高层建筑的采光设计能够合理而有效地利用自然光线进行采光，不仅可以节约能源，同时也可以避开不利因素，更能够创造出良好的居住工作环境，对人的健康心情起到积极的影响作用，对大自然馈赠的阳光进行更好的使用。
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