【摘 要】对于被动式的建筑节能设计来说，自然采光是首要考虑的关键；建筑师应当结合建筑物的朝向、形式以及门窗等其他因素充分利用自然采光。本文通过结合笔者的工程实践经验，针对被动式建筑节能中的自然采光环节而展开探讨，为同行提供参考借鉴。
【关键词】建筑设计；节能设计；自然采光；被动式设计
1.引言
对于被动式的建筑节能设计来说，自然采光是首要考虑的关键。在人类历史的大部分时间里，需要良好光线的活动，总是在白天进行。因此，在20世纪以前，所有的建筑都只能使用自然采光来照明。随着电灯的出现，建筑告别了黑暗时代。然而无论是白天还是夜晚，仅靠电灯提供照明，都难以提供高质量和可持续的照明，在进行电气照明系统的设计以前，建筑师应当结合建筑物的朝向、形式以及门窗等其他因素充分利用自然采光。
2.被动式节能中的自然采光提出
尽管自然采光的设计比电气照明复杂，但它能同时给建筑物内部和外部带来更加丰富的美感。和电气照明相比，自然采光作为被动式设计的一个重要部分具有以下多方面的意义。
（1）自然采光可以用于照明并减少电量的消耗，从而减少对环境的影响。越来越多的设计师、建筑业主和使用者都已经开始认识到自然采光的好处，如果设计合理，自然光完全可以提供高品质的建筑照明。由于很多建筑每年的总能耗中有30%一50%都用于人工采光，因此对自然采光的精心设计显得很有必要。
（2）自然采光可用于被动式采暖。阳光在带来光的同时也带来热量，建筑开窗获得太阳辐射的同时也带来了对流风，自然采光也是被动式太阳能设计的重要组成部分。
（3）自然光可以有助于人们的健康和安宁。健康和安宁的感受来自于多种因素的影响，自然光照明是其中一个重要因素，它可以用于治疗特殊疾病或者是提供视觉上抚慰，在医院建筑中作用非常明显。同时自然光照还可以提高人们的工作效率.—些研究表明，办公室通过采用高质量的自然光，可以明显提高员工的工作效率（可高达15%），并量降低旷工率。美国加利福尼亚州最近的—项统计数据证明，零售商场中自然采光对提高销售运也很有帮助。同样的道理，在教室中进行自然采光对学生的学习效率和身心健康也同样有好处。
（4）自然光能增强人的时间感受。自然光能帮助人们来感受时间，感受季节的变化和每天太阳的起落。古人根据自然光来制定时钟，宗教典礼和仪式也将自然光作为一个重要的角色，这一切都关乎人们的精神感受.显得个可缺少。
3.自然采光设计方法与措施
采光设计必须贯彻国家的技术经济政策，允分利用自然光，创造良好的光环境，这是因为自然光环境是人们长期习惯和喜爱的工作环境。我国人部分地区处于温带，天然光充足，为利用天然光提供了有利条件，在已天的大部分时间内能满足视觉工作要求。这在我国电力紧张的情况下，对于节约能源有重要的意义。自然采光设计有以下几个基本步骤：确定性能目标、确定自然采光的基本策略、确定外窗的基本策略、窗玻璃材料的选择、开天窗的策略、与人工照明的整合。
3.1 确定节能目标
自然采光的性能目标主要是节省照明能耗费用和提高视觉质量。设计者应在满足用户和照明目标需要的照度水平的基础上提高视觉质量并尽可能避免使用人工照明。
（1）采光标难。采光标准的数量评价指标以采光系数C表示。以为室外天然光受各种气象条件的影响，在一天中的变化很大，因而影响室内光线的变化，所以不能用一绝对值来衡量室内的采光效果。采用采光系数这一相对值来评价采光效果较为合适。目前国际上一般也采用此系数来评价采光。但我国的光气候有很大的区别，例如西北高原地区室外总照度年平均值高达31.46klx，而四川盆地及东北部地区只有21.18klx，相差高达50%。若在采光设计中采用向一标准显然是不合理的，为此，在采光设计标淮中，将全国划分为五个光气候并分别取相应的采光设计标准。
（2）提高视觉质量。自然采光的一般目标是提供足够的、高质量的光线。同时，尽量避免直射眩光利过高的亮度比。减小照梯度：由于受窗户位置和自然光变化的限制，建筑内部的自然光照明往往不均匀，远离窗户的地方光线太少，而靠近窗户的地方光线又过于充足。因此，需要把更多的光线引入列室内较深的地方，这不仅是为了提高那里的照度，也是为了减小室内的照度梯度。避免直射眩光：光线从没有仟何遮蔽的窗户和天窗直接照进室内时.容易产生直射眩光。如果靠近窗户的墙壁没有被照亮，从而显得相当阴暗，这种眩光就会变得更加刺眼。消除过高的亮度比：如果太阳光在部分工作区域投下斑驳的光影，就会引起许多让人难以忍受的亮度比。因此，应尽可能消除。
3.2 确定自然采光的基本策略
自然采光和多种因素密切相关。对一个成功的自然采光设计而言，建筑物的场地分析、平面和空间布局和采光方位都至关重要。不但要考虑建筑物的外部形式，同时还要考虑其内部空间的布局。内部的分隔设施，除非是玻璃做的，否则都会妨碍自然光的深入。只有在这些最基本的事项确定了以后，才能开始窗户的布置和设计。
（1）场地分析。在确定建筑的朝向和自然采光技术之前，确定自然光的进入方式是很重要的，设计者首先必须确定哪些活动需要直射自然光而哪些需要非直射自然光。为了保证在 一天或一年中的恰当时候获得太阳照射，设计者必须建立设计准则，来区分何时何地将要太阳光或自然光。之后，这些信息就可以用于对现有的场地条件进行评估，并确定获得太阳光照的设计方法。例如，场地附近的建筑或树木可能会影响到自然采光，而入射角度的分析能确定建筑在场地的合理位置以保证足够的自然采光。由于自然采光和日照密切相关，对于居住建筑而言（还包括以院病房大楼、疗养建筑、幼儿园、托儿所、中小学教学楼等），还应考虑相关日照要求。
（2）平面及空间布局。建筑物的平面布局不仅决定了竖直和水平的窗户之间的搭配是否可能，同时还决定了为室内区域进行自然采光的数量。通常情况下在多层建筑中，窗内进深小于5m的区域能够被自然采光完全照亮，进深5—10m的区域能被部分照亮，而进深大于10m的区域完全不能利用自然采光。内部空间布局对于自然采光影响很大。开放的空间布局或者透明的隔断对自然光进入建筑内部非常有利。例如，采用玻璃隔断既可以营造隔绝声音的个人主间，又不至于遮挡光线；如果还需要营造阻挡视觉的个人空间时，可以把窗帘或者活动百叶帘覆盖在玻璃上，或者使用半透明的材料，也可以选择只在隔断高于视平线以[的地方安装玻璃。
（3）采光方位。由于太阳的高度和方位随着季节和每天时间的变化而变化，必须合理的确定建筑的采光方位以最大化采光潜力并避免过多的太阳辐射和眩光。自然采光的最佳方向是北向，刘为来自这个方向的光线比较稳定。尽管来自北向的光线数量比较少，但质量却比较高。而且这个方向也很少遇到直接照射的阳光带来的眩光问题。尤其在气候炎热的地区，由于必须考虑止射阳光带来的过多热量，南向的窗往往需要添加控制太阳光的建筑部件（如遮阳板），因而朝北的方向更合适。朝南的方向也是获得自然采光的较好方向。无论是在每一天还是在每一年里，建筑物朝南的部位获得的阳光都是最多的。这部分额外的阳光在冬季以及阴雨天气能提供比北向多的采光。此外，在严寒和寒冷地区，南向窗所产生的温室效应，能提供额外的热量以部分满足采暖的需求，因此南向更合适。最不利的方向是东向和西向。太阳在东方或者西方时，在天空中的位量较低。因此，会带来非常严重的眩光和阴影遮蔽等问题。此外，这两个方向的日照强度最大，在夏季会给建筑带来过多的热量，造成制冷负荷的增加。
4.结论
从建筑节能角度来讲，室内自然采光设计也是建筑节能中的重要环节，但未引起建筑界的足够重视。通过结合工程实践经验，在分析建筑中自然采光设计目标的基础上，就采光设计与节能问题展开论述，提出了一些方法和措施，可有效地降低建筑能耗。
参考文献：
[1]海鹏； 胡伟. 从自然采光谈建筑改造中节能与艺术的结合——以某国家重点实验室建筑改造为例[J].四川建筑，2012，（01）：30-31.
[2] 刘小彪. 组合式中庭被动式设计初探 [J].黑龙江科技信息，2009，（12）：28-34.
[3]周雪帆； 陈宏； 李保峰.基于节能的高层办公建筑自然采光设计策略研究 [J].城市建筑，2012，（19）：28-34.
【摘 要】对于被动式的建筑节能设计来说，自然采光是首要考虑的关键；建筑师应当结合建筑物的朝向、形式以及门窗等其他因素充分利用自然采光。本文通过结合笔者的工程实践经验，针对被动式建筑节能中的自然采光环节而展开探讨，为同行提供参考借鉴。
【关键词】建筑设计；节能设计；自然采光；被动式设计
1.引言
对于被动式的建筑节能设计来说，自然采光是首要考虑的关键。在人类历史的大部分时间里，需要良好光线的活动，总是在白天进行。因此，在20世纪以前，所有的建筑都只能使用自然采光来照明。随着电灯的出现，建筑告别了黑暗时代。然而无论是白天还是夜晚，仅靠电灯提供照明，都难以提供高质量和可持续的照明，在进行电气照明系统的设计以前，建筑师应当结合建筑物的朝向、形式以及门窗等其他因素充分利用自然采光。
2.被动式节能中的自然采光提出
尽管自然采光的设计比电气照明复杂，但它能同时给建筑物内部和外部带来更加丰富的美感。和电气照明相比，自然采光作为被动式设计的一个重要部分具有以下多方面的意义。
（1）自然采光可以用于照明并减少电量的消耗，从而减少对环境的影响。越来越多的设计师、建筑业主和使用者都已经开始认识到自然采光的好处，如果设计合理，自然光完全可以提供高品质的建筑照明。由于很多建筑每年的总能耗中有30%一50%都用于人工采光，因此对自然采光的精心设计显得很有必要。
（2）自然采光可用于被动式采暖。阳光在带来光的同时也带来热量，建筑开窗获得太阳辐射的同时也带来了对流风，自然采光也是被动式太阳能设计的重要组成部分。
（3）自然光可以有助于人们的健康和安宁。健康和安宁的感受来自于多种因素的影响，自然光照明是其中一个重要因素，它可以用于治疗特殊疾病或者是提供视觉上抚慰，在医院建筑中作用非常明显。同时自然光照还可以提高人们的工作效率.—些研究表明，办公室通过采用高质量的自然光，可以明显提高员工的工作效率（可高达15%），并量降低旷工率。美国加利福尼亚州最近的—项统计数据证明，零售商场中自然采光对提高销售运也很有帮助。同样的道理，在教室中进行自然采光对学生的学习效率和身心健康也同样有好处。
（4）自然光能增强人的时间感受。自然光能帮助人们来感受时间，感受季节的变化和每天太阳的起落。古人根据自然光来制定时钟，宗教典礼和仪式也将自然光作为一个重要的角色，这一切都关乎人们的精神感受.显得个可缺少。
3.自然采光设计方法与措施
采光设计必须贯彻国家的技术经济政策，允分利用自然光，创造良好的光环境，这是因为自然光环境是人们长期习惯和喜爱的工作环境。我国人部分地区处于温带，天然光充足，为利用天然光提供了有利条件，在已天的大部分时间内能满足视觉工作要求。这在我国电力紧张的情况下，对于节约能源有重要的意义。自然采光设计有以下几个基本步骤：确定性能目标、确定自然采光的基本策略、确定外窗的基本策略、窗玻璃材料的选择、开天窗的策略、与人工照明的整合。
3.1 确定节能目标
自然采光的性能目标主要是节省照明能耗费用和提高视觉质量。设计者应在满足用户和照明目标需要的照度水平的基础上提高视觉质量并尽可能避免使用人工照明。
（1）采光标难。采光标准的数量评价指标以采光系数C表示。以为室外天然光受各种气象条件的影响，在一天中的变化很大，因而影响室内光线的变化，所以不能用一绝对值来衡量室内的采光效果。采用采光系数这一相对值来评价采光效果较为合适。目前国际上一般也采用此系数来评价采光。但我国的光气候有很大的区别，例如西北高原地区室外总照度年平均值高达31.46klx，而四川盆地及东北部地区只有21.18klx，相差高达50%。若在采光设计中采用向一标准显然是不合理的，为此，在采光设计标淮中，将全国划分为五个光气候并分别取相应的采光设计标准。
（2）提高视觉质量。自然采光的一般目标是提供足够的、高质量的光线。同时，尽量避免直射眩光利过高的亮度比。减小照梯度：由于受窗户位置和自然光变化的限制，建筑内部的自然光照明往往不均匀，远离窗户的地方光线太少，而靠近窗户的地方光线又过于充足。因此，需要把更多的光线引入列室内较深的地方，这不仅是为了提高那里的照度，也是为了减小室内的照度梯度。避免直射眩光：光线从没有仟何遮蔽的窗户和天窗直接照进室内时.容易产生直射眩光。如果靠近窗户的墙壁没有被照亮，从而显得相当阴暗，这种眩光就会变得更加刺眼。消除过高的亮度比：如果太阳光在部分工作区域投下斑驳的光影，就会引起许多让人难以忍受的亮度比。因此，应尽可能消除。
3.2 确定自然采光的基本策略
自然采光和多种因素密切相关。对一个成功的自然采光设计而言，建筑物的场地分析、平面和空间布局和采光方位都至关重要。不但要考虑建筑物的外部形式，同时还要考虑其内部空间的布局。内部的分隔设施，除非是玻璃做的，否则都会妨碍自然光的深入。只有在这些最基本的事项确定了以后，才能开始窗户的布置和设计。
（1）场地分析。在确定建筑的朝向和自然采光技术之前，确定自然光的进入方式是很重要的，设计者首先必须确定哪些活动需要直射自然光而哪些需要非直射自然光。为了保证在 一天或一年中的恰当时候获得太阳照射，设计者必须建立设计准则，来区分何时何地将要太阳光或自然光。之后，这些信息就可以用于对现有的场地条件进行评估，并确定获得太阳光照的设计方法。例如，场地附近的建筑或树木可能会影响到自然采光，而入射角度的分析能确定建筑在场地的合理位置以保证足够的自然采光。由于自然采光和日照密切相关，对于居住建筑而言（还包括以院病房大楼、疗养建筑、幼儿园、托儿所、中小学教学楼等），还应考虑相关日照要求。
（2）平面及空间布局。建筑物的平面布局不仅决定了竖直和水平的窗户之间的搭配是否可能，同时还决定了为室内区域进行自然采光的数量。通常情况下在多层建筑中，窗内进深小于5m的区域能够被自然采光完全照亮，进深5—10m的区域能被部分照亮，而进深大于10m的区域完全不能利用自然采光。内部空间布局对于自然采光影响很大。开放的空间布局或者透明的隔断对自然光进入建筑内部非常有利。例如，采用玻璃隔断既可以营造隔绝声音的个人主间，又不至于遮挡光线；如果还需要营造阻挡视觉的个人空间时，可以把窗帘或者活动百叶帘覆盖在玻璃上，或者使用半透明的材料，也可以选择只在隔断高于视平线以[的地方安装玻璃。
（3）采光方位。由于太阳的高度和方位随着季节和每天时间的变化而变化，必须合理的确定建筑的采光方位以最大化采光潜力并避免过多的太阳辐射和眩光。自然采光的最佳方向是北向，刘为来自这个方向的光线比较稳定。尽管来自北向的光线数量比较少，但质量却比较高。而且这个方向也很少遇到直接照射的阳光带来的眩光问题。尤其在气候炎热的地区，由于必须考虑止射阳光带来的过多热量，南向的窗往往需要添加控制太阳光的建筑部件（如遮阳板），因而朝北的方向更合适。朝南的方向也是获得自然采光的较好方向。无论是在每一天还是在每一年里，建筑物朝南的部位获得的阳光都是最多的。这部分额外的阳光在冬季以及阴雨天气能提供比北向多的采光。此外，在严寒和寒冷地区，南向窗所产生的温室效应，能提供额外的热量以部分满足采暖的需求，因此南向更合适。最不利的方向是东向和西向。太阳在东方或者西方时，在天空中的位量较低。因此，会带来非常严重的眩光和阴影遮蔽等问题。此外，这两个方向的日照强度最大，在夏季会给建筑带来过多的热量，造成制冷负荷的增加。
4.结论
从建筑节能角度来讲，室内自然采光设计也是建筑节能中的重要环节，但未引起建筑界的足够重视。通过结合工程实践经验，在分析建筑中自然采光设计目标的基础上，就采光设计与节能问题展开论述，提出了一些方法和措施，可有效地降低建筑能耗。
参考文献：
[1]海鹏； 胡伟. 从自然采光谈建筑改造中节能与艺术的结合——以某国家重点实验室建筑改造为例[J].四川建筑，2012，（01）：30-31.
[2] 刘小彪. 组合式中庭被动式设计初探 [J].黑龙江科技信息，2009，（12）：28-34.
[3]周雪帆； 陈宏； 李保峰.基于节能的高层办公建筑自然采光设计策略研究 [J].城市建筑，2012，（19）：28-34.