住宅建筑室内环境自然采光设计

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住宅建筑室内环境自然采光设计广东南海国际建筑设计有限公司广东佛山528000摘要：室内光环境设计是室内设计的重要构成要素，对人体生理健康和精祌状态有着重要的影响。文章就如何更充分全面地营造住宅室内自然光环境展开了探讨，分析了住宅室内空间自然采光的设计手法、遮光的必要性和手段，可为相关设计工作提供一定的参考借鉴。关键词：室内环境；光环境；自然釆光随着我国经济的高速发展，城市化进程不断加快，人们的生活水平得到不断提高，对室内环境也提出了更高的要求。在室内环境的设计中，光的设计是重要的组成部分，它对完善场所功能、营造环境氛围、调整人的生理状态和心理情绪，进而提高工作效率和促进健康水平，都具有十分重要的意义。其中，住宅一-是人类赖以生存的四大基木生活要素之一，人一生中约有1/3的时间是在住宅中度过的。良好的住宅室内自然采光会令人心情愉快、情绪稳定，有利利于人类的身体健康；而不佳的室内自然采光则会令人心情不畅、视力下降、记忆力衰退，进而影响人类的身心健康，由此可见住宅建筑室内环境自然采光设计的重要性。1合理选择窗户玻璃作为最重要的自然采光口，窗广造成的能耗在整个住宅建筑能耗中是占首位的，其长期使用的能耗占到建筑总能耗的40%-50%。从这个意义上说，窗户设计的节能效应至关重要。当然，窗洞的设计在住宅建成时就已经基木定型，为保证建筑的安全，一般不允许随便对窗洞的位置和大小进行改造。但是，室内设计在窗户的节能上仍然可以大有作为，窗户玻璃的选用就很有讲究。窗玻璃在室内设计中担任的角色是多重的，集透光、导热、阻热、挡灰尘等功能于一身。玻璃材料的透光系数、传热系数等指标，对住宅室内的光环境和热环境影响很大。因此，充分了解和利用玻璃材料的技术特性，既可收到最佳的采光效果，又能尽可能地减少住宅的能耗，是室内自然采光设计必须高度重视 的问题。前些年，城市住宅刮起用有色玻璃装点窗户的风潮，一来由于有色玻璃可以更好地保护室内隐私，二来可以阻挡一些辐射热。冇色玻璃属于特种玻璃，通常情况下是一种带有吸热功能的玻璃，一般来说可以阻挡50%左右的阳光辐射。“以6毫米厚的蓝色玻璃为例，它只能透过50%的太阳辐射，而同样厚度的茶色、古铜色吸热玻璃仅能透过25%的太阳光”。但是，对于比较拥挤的城市住宅楼群来说，室内采光本来就比较有限，再用有色玻璃就会更加影响采光效果，而且会严重影响到阳光的杀菌、消毒、除味作用。故而，除非在阳光过于强烈的炎热地区，城市住宅使用有色玻璃应该慎之又慎。诚然，窗玻璃在色彩方面不必做过多的考虑，节能降耗应该成为窗玻璃选用的重要依据。一是可以采用由两片或三片普通玻璃夹空气层组合而成的“中空玻璃”，简单易行II具冇较好的保温瞞热与隔声特性，不仅能够冇效地降低室内用于采暖的能耗，而且还可以在一定程度上限制玻璃表面的冷凝现象。一般来说，中空玻璃空气间层的厚度会限制在12毫米以内，若要进一步提高玻璃的隔热隔声性能，可以通过增加玻璃与玻璃空气间层的数量来实现。二是可以选择用两片平板玻璃用低熔点玻璃将四周密封起来的“真空玻璃”，这种玻璃在减小室内外温差、隔声、节能以及优化采光性能等方面都更强于中空玻璃。“其保温隔热性能相当于370毫米厚实心黏土墙砖，是普通中空玻璃的两倍，是单片玻璃的4倍，可使空调节能达50%”。三是可以采用能够吸收红外线辐射能而又可以保持良好可见透光率的“吸热玻璃”，这种特殊玻璃通过特殊成分的添加大大降低了对红外线的透射率，可以在保证采光度的同吋减少阳光辐射的热量，在热带地区有利于夏天空调节能，还具有一定的装饰效果。四是可以采用“低辐射玻璃”(Low-E),低辐射玻璃(图1)采用真空磁控溅射方法在玻璃表面镀上含银层的膜系，最人的特点是降低室内外远红外线的辐射能量传递，可以保证80%左右的可见光进入室内被物体所吸收，同吋又能将90%左右的室内物体所辐射的长波保留在室内，从而维持室内的温度，有利于寒冷地区冬天取暖的节能。2科学采取遮阳措施 一天之内，一年之中，自然光可谓变幻无穷，而住宅室内的采光则要求相对稳定。在窗户玻璃不能随时更换的情况下，适当的遮阳措施就显得非常关键。在所有的遮阳设施中，窗帘的使用最方便，效果也是最显著。从采光与节能的角度来看，窗帘最理想的状态成该是可以自由地调节入射阳光，冋吋在冬季可以有效地保持室内热量，而夏季则可以阻挡室外热量进入室内。在很多情况下，人们会采用冬季和夏季更换不同窗帘的方式来实现这样的0标，而如果采用具有辐射隔断功能的百叶窗帘，则可以免除经常更换的烦恼。这种百叶窗帘的一面往往是高反射、低发射的抛光铝表面，另一面是带有适当吸收率（尤苏是红外和远红外波段）的浅色涂层，这样就形成了一个单向透过热辐射的隔断，夏季可以反射室外红外辐射在一定程度上阻止热辐射进入室内，冬季则反射室内远红外辐射以实现保温功能。节能多功能窗帘（图2）包括采光折射部分、绝热隔热部分、固定安装部分和装饰美化部分，由高透导光膜、增光增距膜、高透折射膜依次采用复合膜专用胶进行粘接复合而成的采光折射部分，占到窗帘的上三分之一，由一层或多层PET真空镀纯铝膜或铝箔真空或非真空复合成型的绝热隔热部分占到窗帘的下三分之二，装饰美化部分位于绝热隔热部分的外侧，由PET薄膜构成，其表面可以自由地点缀图案。这样的窗帘，既保证了良好的光线调节性能，又一定程度上解决了隔热保温的问题，同时还起到了装饰美化的作用。这个设计不仅可以有效阻止热辐射，防止太阳直射引起的眩光，而II可以将90%以上的室外阳光以入射角为30-60度的光线折射导引到室内90-180度之间，进入到天花板与屋内8米深处，让室内光线均匀、柔和、适中。图1图2在住宅窗户位置使用反光板也是实现采光、遮阳、节能的有效办法。室外反光板一般采用反射系数高同吋容易清洁和维护的铝质板材或者外包铝板。如图3所示，反光板将整个窗户一分为二，上方为兼具遮阳和采光双重功能的采光高侧窗，下方为观景窗。夏天太阳高度角较高的光线由于受到室外反光板的阻挡，从而实现对下部观景窗的遮阳效果，在避免直接眩光进入室内的同时，减少了室 内的热增益。而冬天光线的高度角比较低，阳光直接进入室内增加室内热量，冋吋通过反光板将光线反射到天花板上提高远窗处的照度值，对于改善室内光环境和热环境具有重要的意义。如果将窗户位置的反光板设置为活动的，则会更冇利于采光与节能的相互协调。图33巧妙设置导光装置借助导光装置，可以直接利用太阳光在室内采光，产生与众不冋的艺术效果。导光装置有多种类型：可以采用导光玻璃，将特殊的光纤维夹在两块玻璃之间将自然光导入室内；可以采用棱镜板采光窗进行导光，其基本原理是在聚丙烯板上压出能够折射光线的小棱镜，或者利用激光技术在聚丙烯板上形成若干平行的棱镜条，然后通过这些小棱镜或棱镜条将阳光折射到室内深处；可以在屋顶、地面或其他合适的位置设置专门的导光管系统，突破各种客观条件的阻碍强行将阳光导入室内。由于住宅的格局千差万别，同时受其他一些客观因素的制约，一般的采光方法都无法让自然光顺利进入室内，这种情况下就可以考虑安装阳光导光管。阳光导光管系统主要依靠安装在屋顶或地面的采光罩进行阳光收集，通过一根高反射率的导光管将收集到的阳光传导到室内，为室内特定区域提供自然光。图4为简易导光管采光系统。导光管采光系统（1）包括位于屋顶（3）上的集光器（2）,集光器（2）通过导光管（4）穿过室内天花板（5）连接到室内，室内导光管末端设置一个漫射器（6）。导光管横截面可以为圆形、矩形、椭圆形或其他形状，导光管的数量可以根据需要自由增减。导光管内部冇高反射率的贴膜或直接抛光形成高反射率的铝膜。光线由屋顶透光装置进入管道，在导光管内经数次反射后照射到漫射器上，然后进入室内供照明使用。张耀明等人发明的采集太阳光的导光管传输装置（图5）则具冇更强的适应性。该装置主要包括三大系统，分别是采光系统、机械传动装置以及导光管传输系统。其中采光系统包含聚光镜（1）、准直镜（3）、平面反射镜（2、21、2"） 。采光管由两根或两根以上的“L”形前置导光管（19）和中间位置的汇总导光管(20)组合而成，在“L”形前置导光管的入口处安装聚光镜和准直镜。机械传动装置包括主轴机构和辅轴机构，构成复合运动机构。借助支架(4)将采光系统与辅轴机构中的辅轴(79相连，导光管传输系统安装在主轴机构中的主轴(7)内，汇总导光管(20)的出口与导光管传输系统的入口两两相对。导光管具有理想的全反射效果，可以长距离传输光线，也就使得采光系统的安装位置可以更加灵活。图4图54结语总之，科学合理地利用自然光是建筑设计中永恒的主题，冋吋也符合当今可持续发展的建筑设计理念。住宅作为人类生活极其重要的活动场所，采光是它的诸多功能中一个须要相当关心的问题。同时，住宅室内自然采光设计是一个系统工程，既有苏严格的科学性一面，也亦有灵活调整处置的一面，也有其典雅的艺术性的一面，一个完备的自然采光方案的形成及其付诸实施，往往会涉及诸如建筑学、材料学、光学、热学、机械学，自动控制等多个学科和专业领域，需要科学合理的设计，以及多方面的技术配合才可能顺利完成。文章就上述问题展开了探讨，具有一定的实用价值。参考文献：［1］程熠.居住建筑室内环境自然采光设计评价分析［」］.住宅科技，2014,34(2)：18-20［2】方莹.自然采光在建筑设计中的优化探讨［」］.城市建设理论研究：电子版，2014(7)［3］张耀明.采集太阳光的照明系统研究［」］.中国工程科学，2002,4(9)：63-68［4］ 丁建华，金虹，孟臻.居住建筑绿色改造中的自然采光优化研究［」］.住宅产业，2012(9)：30-34