采光面设计对建筑自然光采光的影响

2017-03-08蓝莉

绿色环保建材 2017年4期

关键词：朝向窗户光线

蓝莉

浙江省城乡规划设计研究院

采光面设计对建筑自然光采光的影响

蓝莉

浙江省城乡规划设计研究院

建筑采光面设计，如采光面的位置和大小，采光面的外形与朝向以及与建筑其他表面之间的关系最终会确定室内空间的照明效果。本章着重讨论与建筑自然光有关的采光面设计分析，也涉及物理环境的其他方面。

采光面；自然光；采光

1 引言

采光面是建筑物获取自然光主要渠道。作为建筑与外界联系的渠道，采光面的作用很多，采光面设计会带来隔热、保温、隔声等许多物理环境方面的问题；同时，也会对建筑立面构图以及节能产生重大影响。在确定恰当的采光面形式时，必须考虑很多策划，综合考虑这些因素。

2 采光面位置分析

根据采光面所在的位置不同可以分为高侧窗、观景窗、低窗三种采光口形式。

2.1 高侧窗

高侧窗主要指位于在建筑垂直墙上的人眼高度以上的采光面。从采光特点分析，该区域可以看到全阴天天空较明亮的天顶，因而在阴天会有有最佳的光分布，可以提供室内深处的工作空间的照明。而且高侧窗位于视线水平之上，光源不容易出现在视线之内，如果进行适当的遮挡，高侧窗可结合其他采光辅助系统如反光板、导光百叶等引入自然光，同时又不会引起眩光。所以高侧窗在室内采光设计中担任重要的角色，应该减少对此部分的遮挡，玻璃的选择可以选择可见光透光率高提高进入室内的自然光数量。采光高侧窗不仅可以为使用空间提供良好品质的自然光，还可以保证使用空间的私密性。

2.2 观景窗

观景窗是位于人的眼睛高度的侧面采光采光口。从采光特点来分析，无论是晴天或者全阴天，该区域的光分布不是最理想的，它的位置仅仅能提供附近的工作空间照明和室外的景观。玻璃的选择需要考虑观景和采光的两个功能，采光是附属功能，所以要求玻璃的透射率可以相对高侧窗较低，避免产生眩光，同时也需要考虑尽量减少建筑的能源负荷。一般对于寒冷和严寒地区，可以使用LOW-E玻璃的中空玻璃，已达到合适的节能和舒适性。

高侧窗和观景窗结合使用可以使室内获得比较好的采光和观景效果，它们可以共同使用在统一空间，也可以组成作为采光口的两个部分。在两者之间设置反光板在采光设计中常用的办法。

2.3 低窗

低窗一般指采光口的低层区域。低窗可以创造一种机会来利用地面反射光，使之反射到室内深处。同时侧面采光面越低，室内空间与场地和景观之间形成之间的视觉联系的可能性就越大。但在如果在类似办公建筑中，由于采光区域处于工作面之下，光线投射到地面上，则容易产生眩光。

3 采光面朝向分析

建筑采光面主要有东西南北四个方向，不同朝向的采光面所对的天空亮度、日照时间及太阳辐射会不同，这些都会带来各个朝向采光面设计的不同。

(1)朝南

从采光角度来说，建筑物南立面（北半球）总是获得阳光最多的。朝南的房间面对天空亮度很高，这样房间获得的照度也很高。从光线控制角度来说，南向太阳直射光高度角较高，可控性比较强，可以使用各种光控设备和装置来避免眩光。从能耗角度来说，各个朝向上在冬天只有南向获得到的太阳辐射热是多于夏天的。冬天在我国大部分地区太阳的热量进入室内可以作为室内的补充采暖之用；夏天南向阳光虽然会带来建筑的制冷负荷的增加，但是由于夏天南向太阳高度角较高，光线容易控制，可采用各种室内外遮阳设施对其控制利用。

因此，南向采光面是采光和节能的一个比较好的朝向。

(2)朝北

从采光角度来说，由于北向大部分时间是没有直射光的，所以光线稳定、均匀，适合于对光线要求比较高的建筑类型，例如博物馆、展示馆等。但是北向面对的天空亮度比较低，照度比朝南的房间低很多，甚至会比对着阴天的天空房间照度更低。从光线控制来说，光线均匀且稳定，很少有直射眩光的问题。从能源角度来说，北向在夏天基本没有直射光照射，给室内带来的热量也较少，对于炎热的地区，北向开窗比南向开窗更合适。

(3)朝东、西从采光角度来说，朝东或西向窗户的光线最不稳定，从光线控制角度来说，这两个方向上的太阳高度角较低，对各种光控设备来说比较难控制，同时因为光线不稳定，应用于照明也很困难；从能耗角度来说，这两个方向上在夏天太阳辐射很大，约是冬天的两倍，这会很大带来建筑的制冷负荷的增加。

所以建筑的每一个朝向的采光面存在着不同的自然光采光特点，建筑各个立面可以根据当地的气候和光照条件采用不同的设计手法满足建筑采光的需求。

4 采光面外形分析

根据采光面的外形划分，采光面主要有横向窗、竖向窗、凸窗和角窗几种形式。在面积相等的条件下，竖向窗户会有较大的照射进深，进深方向采光均匀度比横向窗好，有利于建筑室内进深的采光均匀度的提高。但在相等窗墙比条件下，竖向窗户的窗间墙会比横向窗户的窗间墙要宽。窗间墙越宽，高亮度的窗户和室内比较暗的窗间墙会形成比较大的亮度对比，亮度对比越大，眩光会越严重。一般来说，横向窗水平方向上采光均匀度比竖向窗要好。

凸窗和角窗也有它们各自采光特点。凸窗周围光线充足，视线也比较好。但是凸窗顶板部分会挡住一点天空的采光，这样光线照射的进深会比普通的侧向窗小。角窗让光线沿侧墙面照射进房间，照进来的范围也不大。一般来说，角窗要与其他形式的侧窗配合使用，否则采光质量会不理想。

5 采光面尺寸分析

由于采光面是围护结构中最薄弱的部分，对建筑能耗有巨大的影响。所以采光面的尺寸总是受到人们的重视。《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015）规定：公共建筑每个朝向的窗墙面积比均不应大于0.70，外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%。当窗（包括透明玻璃幕墙）墙面积小于0.40时，玻璃（或其他透明材料）的可见透射比不应小于0.4。当不能满足本条的规定时，需要进行权衡判断。所以采光口的尺寸也就是窗墙比的确定，需要兼顾保温和太阳的得热。具体的窗墙比面积，还要结合分析节能软件，对整个建筑进行模拟。