生态建筑策略——天然采光设计

生态建筑策略——天然采光设计•一、天然采光的概念、重要性•二、天然采光设计的方法、技术•三、几个实例第一部分天然采光的概念、重要性一、天然采光的概念、作用•天然采光的概念日、月、星光等都属于天然光，但人们常说的天然光主要是指日光，包括直射日光和天空漫射光，直射日光携带大量的光和热，具有方向性，形成极高的照度；而天空漫射光形成的照度较低，不具有方向性，但照度比较均匀，不会引起眩光。一般地，建筑当中利用天然光都是指天然采光，通过在建筑上开窗将光线被动地引入室内，不对光路进行控制。一、天然采光的概念、作用•天然采光的重要作用1.节能、环保2.资源广泛、属可再生能源3.舒适度高4.卫生、有益健康5.美学要素第二部分天然采光设计的方法与技术•天然采光设计时考虑的要素•建筑所在的地理位置、日照情况•建筑周围情况•建筑物本身的形体、空间构成•构造方法和材料的使用二、天然采光设计的方法•天然采光设计的方法•间接利用法间接利用法主要指利用太阳能来进行光伏发电，再利用其电能来照明。在建筑物的坡屋顶上或南向窗间墙处可以安装光伏太阳能电池，将电能用蓄电池存储起来，以备用。•直接利用法可分为多种形式：侧窗采光天窗采光导光管法光导纤维法•天然采光设计的方法——侧窗采光侧窗采光侧窗采光•天然采光设计的方法——天窗采光天窗采光利用反射装置加设可调节的百叶天窗采光•日光斗日光斗是在屋顶上向阳的垂直天窗，在温带及高纬度地区，这种采光形式在冬天比夏天可接受更多的光线，从而对减少热负荷及冷负荷都有一定的好处。•天然采光设计新技术——导光管法天然采光新技术•导光管法导光管采光法也是利用反射的机理，但整个系统是封闭的，防尘、防雨，易于维护。一般由三部分组成：采光部分、导光部分和散光部分。采光部分对光线有聚光作用(常用丙烯酸透镜或抛物线形反光罩)，以减小导光管的直径；导光部分内壁涂高反射材料，反射率达92-95%。散光部分主要是通过磨砂玻璃、浮白玻璃等材料将光线扩散，使光线柔和。由于天然光的不稳定性，往往给导光管装有人工光源作后备。导光管可竖直安装，也可以有一定的弯曲。但它基本上是刚性材料，不能任意弯曲。一般民用的导光管，聚光比小，直径在200—400mm，体积较大，但结构简单，安装方便，成本较低，适用于建筑的顶层，安装在坡屋顶空间内。导光管技术在国外已经比较成熟，有很多跨国公司生产导光管，我国也已有公司开始涉足此领域。另外，还有高聚光比的集光装置，可以减小导光管的直径，将光线传送到建筑物的底部或地下。此时必须配以太阳轨迹的追踪装置，以提高其效率。但聚光比过高，相当于成了太阳灶，易引起过热，对材料性能要求提高。有人研究红外滤光集光器，将红外线过滤出来，利用其热能发电或加热，而可见光部分，送入导光管或光纤，用来照明。导光管内壁也可以用棱镜薄膜制作，其导光率更高，但成本也更高。下面几张图是德国柏林波茨坦广场上使用的导光管，直径约为500mm，顶部装有可自动调整角度的反光镜，其内壁使用的就是棱镜薄膜。•天然采光设计新技术——光导纤维法天然采光新技术•光导纤维法光导纤维法与导光管法类似，但它利用的是光的全反射原理，一般也由三部分组成：聚光部分、传光部分和出光部分。聚光部分将光线聚焦在光导纤维上，一般配备太阳自动跟踪系统，出光部分再将光线扩散。传光部分的光导纤维一般用塑料制成，直径在10mm左右。光导纤维截面尺寸小，在一定范围内易于弯折，便于布置，并且传输效率高，距离远。不利之处在于单根光纤传输的光通量不大，成本较高。•第三部分几个实例威尔士议会大厦——理查德.罗杰斯德国国会大厦——诺曼.福斯特