摘要：如何利用能源,设计真正的低碳建筑,从理念到细节还只是处于起步阶段。本文主要就光能这一最基本最原始的能源在建筑设计中的重要地位,并在设计过程中能充分运用光能进行了深入的分析探讨。

　　从历史视角来看, 可以肯定地说, 在进入 20世纪以前, 除了日光以外, 没有真正意义上的替代光源。那时, 照明手段成本十分昂贵。后来, 随着日光灯技术的完善和日光灯灯泡的大规模生产,人们开始认为人工照明将成为替代自然照明的一个可行方案。由于人工照明效果大大提高, 加之用电价格大幅降低, 人们希望建造大尺寸、大进深建筑的愿望才成为可能。在机械通风技术的辅助作用下, 日光照明对现代建筑的具体实现起到决定性的作用。同时期, 由于科学技术的进步, 人们开始在建筑外立面及穹顶开更多的窗来解决照明问题, 于是设立了广泛的玻璃窗, 这样, 就可以获得更多的阳光,但同时引入室内的便是中午时分冗余的热、灰尘、有害的紫外线和眩目刺眼的光, 这时, 便通过加装外遮阳系统进行屏蔽过量阳光, 这样做当然起到一定的作用, 也有效地解决了光与热的矛盾, 但这时那些建筑内部的区域和特殊的建筑便映入我们的视线, 开窗所能引入阳光的区域仅限于开窗的房间, 而建筑内部的走廊, 洗手间, 储藏室等没有与外界直接连接的部分光线则不能通过建筑外立面的窗户引入, 这就需要通过日光照明系统来满足对光的需求。另外, 对于如工厂、仓库等水平占地大的区域, 在屋顶开天窗及架设遮阳系统从成本及可行性都实难通过, 但是工厂照明的耗电又是极其巨大的, 因此, 日光照明系统便是不错的选择。人类的基因是外部世界作用的产物, 从人类历史长河来看, 我们只是最近才躲进室内, 并试图营造一个 舒适 的生活环境, 将自己与丰富多彩的自然环境隔离开来, 对于大多数人来说, 如果你过着一种纯粹的室内生活, 窗户是你与世界联系的最后手段。所以, 过去人们特别重视窗户在建筑中的地位就无足为奇了。但现在, 尽管在科学上对建筑非常了解, 科学技术也为我们提供了更多的选择机会, 我们似乎忘记了窗户对人类健康和舒适感的巨大价值。而且, 更富有讽刺意味的是, 在建筑设计中过度使用人工照明还造成了全球变暖的进一步恶化。

　　不同的建筑对光环境的设计要求是不同的。因此, 在实践当中, 建筑师必须了解光环境设计目标和设计理论及其应用。光的本质是抽象的, 是最纯净、最珍贵的建筑材料, 当它与地理和气候因素相结合以后, 既可以展示建筑物, 又可以使之呈现出特定的形状。光是一种有生命的物质, 但是人们又很难预测它的变化。当光线发生变化时, 我们的行为和居住空间都会受到影响。正如一个区域需要借助特有的光照和气候等因素才能表现特色一样, 建筑只有充分体现所在地的具体因素才能真正成为建筑, 好比海滨建筑与内陆建筑在外观上有区别, 位于河谷的建筑与位于山区的建筑也不相同, 北方地区的建筑与亚热带的建筑存在巨大落差。从一定意义上来讲,建筑就是针对 自然条件寻找解决方案的一 种尝试。以下通过案例来分析人类怎样解决日光对建筑的影响和低碳环保之间的矛盾。

　　1、某科技大学体育馆。该馆的顶棚上有一大片浅色菱形区, 如繁星一般点缀着 148个圆盘, 这些“圆盘”就是漫射器, 里边藏着口径约53 cm的光导管。这些灯在大雪天里,将场馆内照得如同白昼。普通人根本无法分辨, 哪个是用电的灯, 哪个是日光灯。一般通过采光罩可以将室外的光线收集进来。尽管遇大雪天气, 场馆内的光线依然很充足, 能够满足体育比赛和训练要求, 基本可以不开灯或者尽量少开灯。以后, 日光照明不仅在运动和娱乐设施里能看到, 在一些家居的室内设计中也开始广泛应用。世博会选用管道日光照明系统, 将进一步加快正处于上升期的日光照明系统推广的发展步伐, 让更多的人了解不需要消耗能源的、有利于人类健康的日光照明系统。这里所提到的管道式日光照明装置又称光导管照明, 通过屋顶的采集装置捕获阳光, 然后通过反射管道向下传导, 透过光线漫射器, 将自然光分布到建筑内部的区域。该系统基本不涉及能耗, 极尽建筑节能之概念。可调的管道设计, 通过最小的建筑结构改变, 满足安装需要。光线漫射器安装于天花板上, 引入的自然光将均匀地漫射到室内, 并将有害的紫外线, 冗余的红外线及热量和灰尘阻挡在外。日光采集系统能够与日常照明系统结合使用, 在晚上可由日常照明系统提供光源。通过使用日光照明系统, 极大地减少高峰时间电能消耗成本。

　　2、某绿色灯塔。绿色灯塔项目是迄今为止第一个按照碳中和理念设计的公共建筑。这个项目旨在证明不需要把眼光太多地放在未来的新技术上, 用现在市场上已经有的产品, 用正确的方式将他们结合起来就能收到效果。绿色灯塔项目是第一个以零碳为目标而进行设计施工的项目, 它是一个学生咨询中心。当你进入绿色灯塔时, 首先引起你注意的就是充足的自然采光。日光, 是一项非常重要的资源, 仅靠对日光合理设计的使用, 我们就节约了几乎过去照明用电的 38%的能源。同时, 建筑的窗户设计以及楼道, 通道结合自然通风等环节, 都使得整个建筑达到良好的热效转换。建筑通过太阳能和地热能热泵供热, 夏季可以采用太阳能供冷。地热钻井作为储能 (热 )源。绿色灯塔大部分的能源节约主要是由于它本身就是一个自给自足的可持续发展的节能楼。大面积的窗户和天窗保证了白天充分的自然采光。为了使能耗降到最低, 该建筑配备了超级节能窗和 400mm宽的保温墙, 该保温墙的宽度是普通建筑墙体的两倍。 绿色灯塔的层高为 3. 5m, 外观采用圆柱体, 这种独特的设计既是建筑的一个亮点又能减少太阳辐射和热量损耗。该项目通过精心的建筑设计, 就使能耗降低了几乎 75% 。

　　光作为最能创造空间、丰富建筑造型、提供视觉刺激的建筑设计元素之一, 被古往今来的设计者们普遍运用。建筑师和照明设计师在进行高品味建筑照明设计时, 都需要找到既满足功能要求又符合其建筑特色的照明效果, 光与建筑之间的时空对话, 正如游戏伙伴般的互动关系。利用光能, 不仅是对建筑美学, 功能的提升, 也是直接或者间接地降低能源消耗的一个重要手段。目前, 建筑光环境设计已经成为建筑艺术体验的一个重要组成部分。但是, 对于建筑中自然光和人工照明等共同构成的光环境是如何影响人们对于建筑的体验这一问题却少有人关注和研究。并且,在建筑中光能的利用与节能减排的息息相关已被越来越多的设计师所关注, 在设计时不仅考虑到光对使用者的心理影响, 还会利用科技以及建筑的空间设计来达到环保绿色的目的。通过对以上两个绿色典范建筑的介绍, 可以了解到日光是改善室内空间和城市空间质量的一种根本手段。只有牢固树立绿色建筑的理念, 通过精心设计, 精心施工, 人类是能够在很大程度上减少能源的使用, 增加可再生能源的利用。OB欧宝