自然采光模拟技术在绿色建筑设计与评估方面的应用

自然采光模拟技术在绿色建筑设计与评估方面的应用

发表时间：2017-10-11T11:32:56.080Z 来源：《基层建设》2017年第14期作者：陈祚衡[导读] 摘要：绿色建筑设计理念提倡遵循自然规律，利用绿色材料和能源，这与自然采光设计理念不谋而合。

广东省城乡规划设计研究院广东广州 510290

摘要：绿色建筑设计理念提倡遵循自然规律，利用绿色材料和能源，这与自然采光设计理念不谋而合。在绿色建筑设计过程中融入自然采光模拟技术可以创设温馨自然的室内环境，提高室内视觉舒适度，减少人工照明消耗，进而达到环保目标。本文对自然采光模拟技术内容进行分析，讨论自然采光模拟技术在绿色建筑设计中的有效应用，并对内部采光设计进行评估。

关键词：自然采光模拟技术；绿色建筑设计；评估；应用

引言：光设计是建筑设计过程中的重要内容，无论是办公还是家居，建筑室内的光采集和光环境都极为重要，对人体的精神与视觉会产生巨大影响。舒适的光源会缓解人们的视觉紧张感，降低视觉敏感度，保持人们良好的精神状态，而过于刺激的光源会给人们的视觉造成疲劳。研究中表明自然光相比人工照明能够为室内提供更为舒适的光环境，并且也是实现低能耗的有效途径，对此人们应加强对自然光采集的研究和设计，创造和谐、温馨的室内光环境。

1.自然光模拟技术在绿色建筑设计方面的应用

1.1自然光模拟技术介绍

自然光模拟技术在绿色建筑设计领域的应用主要是通过采光环境模拟计算，根据室内构造的不同情况分析光环境设计需求，然后利用辐照度缓存技术混合式光纤跟踪计算方法，确定在室内建立何种光环境模型。自然光模拟技术是一项根据实际环境构造和需求进行灵活设计的技术内容，可以同绿色建筑具体的设计和评价提前进行科学模拟，为室内建筑环境规划光设计条件和内容，包括根据外部天气变化适应室内光采集需求和采光量，这种灵活的设计方法对绿色建筑采光设计有重大积极作用。

1.2国内外自然光模拟技术具体应用

国外在研究自然光模拟技术层面上已经获得了很多研究成果，美国科研实验室开发了一款能够计算光纤精确值的模拟软件Randiance，这款软件基于反向光线跟踪模型的静态光环境，可以利用其计算能力精确对室内自然光采集的计算结果，是提高建筑光环境设计效果的有效方法。具体设计过程是建立标准天空模型，主要是根据天气状况分成三大类，包括了晴天空、阴天空和多云天空[1]。对比国外天空模型设计方法，我国在自然光模拟技术的研究中，主要研究方面落在了建筑采光的评估和设计上。借助Randiance模型与绿色建筑LEED评估体系对绿色建筑室内采光设计进行光环境模拟的评估。

1.2.1绿色建筑设计外部自然采光环境模拟

外部自然采光环境是指绿色建筑室外区域环境拥有的自然光条件，包括光环境和光气候，外部自然光环境与各地区的实际气候条件密切联系，对此在设计绿色建筑过程中需要通过自然光模拟技术对外部自然采光环境进行模拟分析，为绿色建筑提供充足的数据。外部自然采光环境分析主要内容是：首先，对绿色建筑所在地的全年气候进行分析，将全面中晴天、阴天、多云等天气出现的比例进行细致划分，查找权威数据列出天气比例图表，以此作为天气情况的分析依据，用以概括绿色建筑区域周围的天气情况。其次，对室外光照度进行分析计算，可以通过自然采光技术采集绿色建筑周围的光照信息，比如说建筑物入口处所受光照度、建筑物楼顶所受光照度，对不同方面的光照度进行科学计算，能够判断绿色建筑光照度值的高低水平，有利于在绿色建筑设计中设计更好的采光方案。

1.2.2绿色建筑设计内部自然采光环境模拟

内部自然采光环境模拟是对具体建筑物的采光情况进行不同天气类型下的分析，根据建筑物采光情况构建场景模型，模拟天气情况和氛围，然后分析建筑室内采光[2]。室内的采光环境分析和设计主要是看最不利情况，即选中建筑构造中采光最差的部分，然后对此处的自然光照射度以及照射时间进行分析。具体分析过程可以分成两个部分，第一，按照晴天模式对建筑最不利采光部分进行计算，分析室内自然光照射的各种数据，为绿色建筑设计模式下的自然光设计提供信息；第二，按照阴天模式对建筑最不利采光部分进行计算，模拟在阴天情况下室内自然光照射实况，为提高绿色建筑自然光设计水平提供条件。

2.自然光模拟技术在绿色建筑评估方面的应用

自然采光模拟技术在绿色建筑设计评估方面主要通过LEED评估体系实现，在评估时根据建筑室内采光模型的具体类型（晴天空、阴天空、多云天空）设置评估模式，将模拟计算结果列成参考对照表，继而对室内光线进行分析和评估。以全阴天模式为例，当建筑处于背阴面，获得自然光线机会少时，可将LEED模式调整为全阴天模式。当建筑室内接收从北部射进的光线，此时对室内的照明程度最大，通过对到达室内的光线进行分析和评价，能够确定如何设计自然光和人工照明，将二者的设计结合起来就可以使建筑室内背阴面获得更多自然光线，减少人工照明使用时间，进而降低能源浪费，促进室内光环境的舒适度。

结论：自然采光模拟技术无疑是符合当代绿色建筑设计与自然光设计的有效方法，对绿色建筑设计有良好的指导作用。在实践中，应积极利用自然光模拟技术，提高绿色建筑自然光设计水平，达到环保、节能的目的，为人们提供舒适的室内光环境。

参考文献：

[1]廖婉纯.自然采光模拟技术在绿色建筑设计与评估方面的应用分析[J].建材与装饰，2016，（47）：72-73.

[2]梁盼.夏热冬冷地区住宅建筑绿色技术节能潜力与经济性分析[D].华中科技大学，2015.