Harnessing Daylight for Energy Savings
正确设计建筑物并控制眩光和太阳热增益可以减少一半以上的能源费用。大卫·科兹洛夫斯基（David Kozlowski）
在发明电灯之前，此后也有一段时间，设计建筑物以使白天可以进入内部空间是必要的。尽管有悠久的历史将日光作为设计策略，但建筑物所有者，建筑师，工程师和照明设计师才刚刚开始了解如何有效使用它。
The problem is the incredible amount of energy in sunlight. On a clear day, the sun provides 8,000 to 10,000 foot-candles of light. Even through the glass, it provides 5,000 foot-candles on a clear day and 1,000 foot-candles on a cloudy day. Most people need a mere 35 foot-candles to read. Compounding the problem is sunlight is as much heat as visible light. The sunlight that pours through a typical 4-by-8-foot window section in an afternoon can heat 15 to 30 gallons of water to a temperature hot enough to take a shower.
但是，为什么建筑物的所有者甚至想承担使用日光照亮建筑物的挑战？一句话，金钱。美好的日光设计可以节省建筑物中用于电灯的75％的能源。可用的日光，占用模式和控制策略都可以影响节能。此外，由于在公用事业高峰需求时期通常可以使用大量的日光，因此良好的日光设计可以减少需求费用。电灯还会在建筑物中产生明显的热量，并在不需要时关闭或调暗灯光，可以节省用于冷却建筑物的10％至20％的能量。研究人员说，最重要的是，归因于建筑物居住者生产率和健康状况的所谓软储蓄可以增加辛苦的储蓄。
使用日光正确采用多学科的方法来设计并了解可用于控制太阳的策略和技术。
好主意，不好的方法
当整个建筑团队从一开始就没有带入设计过程时，设施高管的日光照射目标通常会弄清楚运营成本。
Renschler的可持续设计总监兼HVAC工程师Eric Truelove说：“日光设计的最大问题是我们仍然采用传统的建筑方法进行日光项目。”换句话说，建筑师和所有者设计建筑物，然后将其交给工程师，后者将其交给承包商。
In a typical case, the architect’s design offers plenty of glass for light, but that light brings with it too much heat, forcing the engineer to increase the cooling tonnage when the building is complete. It also becomes difficult to decrease lighting energy costs because when the building is complete, occupants demand blinds to cut down on glare. As a result, the blinds are drawn much of the day, requiring the use of electric lights. An owner who thought daylighting was going to save money finds out that the design not only costs more upfront but costs more to operate as well.
Truelove says if engineers and contractors are brought in at the beginning, then issues such as the type of glass, cooling loads and lighting systems can be addressed during design, saving on change order costs, mechanical and electrical costs and operating costs.
大量的节省可能是由单个设计更改造成的。例如，如果一栋面对西南并获得良好午后阳光的建筑物在东部仅20度，那么冷却需求可能会下降30％，从而节省了所有者，每年可节省数十万美元，每年增加数千美元。运营成本。
帕拉迪诺（Paladino）和公司（Paladino and Company）的高级顾问芭芭拉·埃文（Barbara Erwine）说：“当日光完成时，这是双赢的。”“这是双赢的，因为它的构建成本较小，而且运营成本较小。当做错事时，这是失败的。”
使用阳光
建筑物的位置和内部特征在日光设计中都很重要，应该是第一个要考虑的事情。由于位置有所不同，对室内设计的影响也有所不同，因此无法采用cookie cotter方法来进行白天的建筑物。凤凰城的一栋精心设计的日间建筑物的外观和功能与波士顿的日光浴建筑的方式不同。
Location has everything to do with access to daylight. An urban building may be shaded during part of the day, which will affect, not rule out, a daylighting strategy.
多个故事还会影响地板日光内的深入。有一些用于多层建筑物的解决方案，例如在建筑物的核心附近放置少量使用，过渡或空的空间 - 洗手间，复制房间或电梯。
好的日光设计还将影响建筑物的室内空间特征。白天的建筑物的内部应该使工作区域接近日光来源 - 无论是从窗户上旁观还是来自天窗的顶部照明。过渡或空置空间的放置应移至窗户最小的核心或其他区域。
“任何建筑物都可以白天，”埃尔维恩说。“但是昼夜可以改变建筑物的外观。您想尽可能地将任务带入日光。查看任务的层次结构以及在哪里需要什么光，并使用它来定义布局。”
美好的日光照明也将推动建筑物的方向。最佳位置是建筑物面向北部和南部的长边。这只会呈现一个长长的立面 - 南侧。通过面对建筑物的狭窄侧面，朝西的东部和午后的阳光在西部的早晨阳光下，建筑物已经减少了阳光的潜在热量增益。南侧的暴露在冬季最直接，当时太阳不太强烈。在夏天，它在天空中遵循的高弧度使南窗可以轻松地用水平悬垂着。
良好的日光照明将对窗户的尺寸和数量产生影响。一般而言，主人会希望东部和西侧的窗户很少，而在南部和北侧的窗户上不超过35％的立面，但能源中心的日光照明合作社艾比·沃格（Abby Vogen）说威斯康星州。可以使用更多的窗户，但需要非常高性能的玻璃。由于窗户比墙壁昂贵，因此更少的窗户也有助于降低项目的整体成本。
窗户越高，较高的灯可以伸入内部。最佳地，天花板和窗户的顶部处于同一级别。高于10英尺的天花板对于更深的光穿透至关重要。Vogen说，一条经验法则是光穿透性相当于窗户高度的1.2至1.5倍，假设天花板也很高。实际上，设计正确的窗户和天花板可能会分布到窗户高度的两倍。
这不一定意味着巨大的玻璃。当窗户对墙百分比小于35％时，通常的设计包括太阳能控制玻璃作为乘员级别的视图玻璃的组合，而清晰的玻璃作为室内窗户。在视图玻璃提供缓冲的景点时，室内窗户成为更深入空间的日光的主要来源。
To achieve the high perimeter ceiling height for clerestory windows without changing overall floor-to-floor height, ceilings can be sloped, or stepped, away from the windows to allow HVAC ducts to be accommodated in the center of the space, Erwine says.
超越窗户
还有证据表明，在一些日光照明项目中使用的室内灯架在美好的日光策略中并不是必不可少的。Vogen说，它们有时会在窗户附近的窗户附近创建阴影，这通常是关键的任务空间区域。在某些情况下可能需要它们，但是没有必要进行美好的日光照明，并且可能比其价值更多的麻烦和成本。
另一方面，外部灯架和百叶窗的悬垂通常被证明可用于扩散和弹跳光线并遮挡窗户。这些外部特征的必要性，位置和大小由地理位置控制。
该空间的其他物理特征包括浅色天花板，墙壁和家具。照明设计师James Benya说，对天花板和墙壁的反射尤其重要。天花板材料现在具有90％或更高的反射率值。建议考虑80％或更多的值。墙壁应提供50％至70％的反射率，地板和家具从20％至45％。
日光设计中最大的挑战是控制眩光和热量。建筑物所有者选择的玻璃用于日光建筑物实际上是地理位置的函数。例如，可接受的可见透射率 - 玻璃将允许的光量 - 中西部的光线可能从20％到50％不等，但西南的光线可能从18％到30％。Vogen说，西北地区的范围可能高达70％至80％。
她说：“在南部，您确实需要比在俄勒冈州波特兰的阳光更能控制阳光，那里的光里还有更多的余地，因为它不太强烈。”
通常，可见的透射率从30％到50％不等。但是，即使以30％的可见透射率（只有30％的可用光输入），玻璃从内部看上去很清楚。
Truelove说，建筑师几乎总是想要透明的玻璃，并指定透射率为80％的玻璃。他说：“他们经常没有意识到，直到他们向他们展示40％透射率的玻璃也看起来也很清楚。”
通过选择某些光学特性，建筑物所有者不仅可以保持窗外的视图并带入日光，还可以提高能源效率。Truelove说，通过从80％的透射到45％，该建筑物的冷却负荷可以切成两半。
然而，精神玻璃需要带来光，应该是更清晰的玻璃，可见透射率为70％至90％。另外，玻璃应沿墙壁顶部尽可能连续。广泛的结构断裂会施放阴影并产生太多的对比度。文献还构成了窗口与墙比的百分比较小。
With all the sunlight coming into the space also comes heat, unless the glass is equally specified to control for solar heat gain. With the use of various low-emissivity (low-e) coatings, glass can have a solar heat gain coefficient -- a measurement of solar radiation, mostly as heat, allowed to pass through the glass -- of as low as .25. That means only 25% of the potential heat from sunlight enters the building. A single pane of typical clear glass will allow 80% or more of available solar heat in.
因此，一个好的日光系统是高可见光透射率和低太阳热量增益的平衡。确定良好平衡的一种简单且越来越多的方法是将可见光传播除以太阳热增益系数。例如，0.6除以太阳热增益系数为.4的可见光透射率产生的玻璃成绩为1.5。Erwine说，称为灯与极光比的1.5是一个不错的起点。她说：“如果无法从外部遮蔽窗户，那么使用具有尽可能高的比率的玻璃产品来最大程度地减少冷却载荷，这一点非常重要。”许多优质产品超过1.25；最好的超过1.5。
物理障碍，例如外部轻架，树木或浅色人行道，也可以在控制建筑物的光和热量中发挥重要作用。即使是美好的日光设计设计也可能包含窗户功能，例如手动或自动控制以阻断直射阳光的百叶窗或穿孔滚筒屏幕。
“The movement of the sun varies throughout the year so it’s difficult to design any single feature that will take care of everything,” Erwine says. “Plus occupants like to have the ability to control the environment in their space and can often do so without affecting the quality of the daylighting design, if the design is a good one and they understand the design.”
光的平衡
一旦设计有效地在空间周围分发了凉爽的日光，就需要与可用的日光平衡电灯。
Benya说：“典型的直接开发照明系统，在需要时可能会有一些凹入照明，对于白天的空间几乎相同，与非日间空间相比。”有两个重要的区别：划分日光的照明系统，可能需要进行照明控制。
Unlike other physical features in a daylighted space, whether it’s structural beams or ductwork that should run perpendicular to the windows, the lighting fixtures should run parallel to the windows. This is so the lights can be zoned -- dimmed or turned off in sections according to the intensity and penetration of daylight into the space during various times of the day.
为了节省能源，电灯只需要增加日光即可。Vogen说，在某些情况下，手动调光或关闭灯可以是一种有效的方法，并且在许多学校中工作了，在许多学校中，员工对日光有充分的介绍。但是，在可能无法使用的情况下，使用光照明传感器。
In poor examples of daylighting designs, lighting sensors are poorly located and rarely commissioned. The installation is handed off to contractors who have little understanding about the complexities of a daylighting system. Contractors often merely split the distance between the windows and the farthest wall with little regard as to how daylight is actually distributed.
If done right, however, lighting controls can be the heart of an energy-saving daylight design. According to Heschong Mahone Group, which has done extensive research on daylighting, energy savings from daylighting controls can range from about 50 cents per square foot to 75 cents per square foot depending on the building type, location, operation and local cost of energy.
“We have enough knowledge and information now to place the sensor so we can get good energy savings,” Erwine says. But like so much about daylighting, the placement of sensors is site and building design specific.
美好的日光照明提供了许多好处，包括节能，提高居住者的舒适度以及可能更高的生产率。创建凉爽，控制的日光是一个复杂的设计挑战，只有通过整个建筑团队进行协调的小组努力才有可能。
“The energy benefits of a good daylighting system are critical to building owners,” Vogen says. “To achieve the benefits, building owners have to support a design strategy for their buildings that involves all the design professionals -- architects, engineers, designers and contractors -- working together from the beginning. That’s the only way to be successful and for the building to be cost-effective.”
---------
大卫·科兹洛夫斯基（David Kozlowski）是一位自由作家，涵盖了设施管理的十多年。
本文已重印。建筑运营管理。它首先出现在2006年4月的该出版物上。
在发明电灯之前，此后也有一段时间，设计建筑物以使白天可以进入内部空间是必要的。尽管有悠久的历史将日光作为设计策略，但建筑物所有者，建筑师，工程师和照明设计师才刚刚开始了解如何有效使用它。
The problem is the incredible amount of energy in sunlight. On a clear day, the sun provides 8,000 to 10,000 foot-candles of light. Even through the glass, it provides 5,000 foot-candles on a clear day and 1,000 foot-candles on a cloudy day. Most people need a mere 35 foot-candles to read. Compounding the problem is sunlight is as much heat as visible light. The sunlight that pours through a typical 4-by-8-foot window section in an afternoon can heat 15 to 30 gallons of water to a temperature hot enough to take a shower.
但是，为什么建筑物的所有者甚至想承担使用日光照亮建筑物的挑战？一句话，金钱。美好的日光设计可以节省建筑物中用于电灯的75％的能源。可用的日光，占用模式和控制策略都可以影响节能。此外，由于在公用事业高峰需求时期通常可以使用大量的日光，因此良好的日光设计可以减少需求费用。电灯还会在建筑物中产生明显的热量，并在不需要时关闭或调暗灯光，可以节省用于冷却建筑物的10％至20％的能量。研究人员说，最重要的是，归因于建筑物居住者生产率和健康状况的所谓软储蓄可以增加辛苦的储蓄。
使用日光正确采用多学科的方法来设计并了解可用于控制太阳的策略和技术。
好主意，不好的方法
当整个建筑团队从一开始就没有带入设计过程时，设施高管的日光照射目标通常会弄清楚运营成本。
Renschler的可持续设计总监兼HVAC工程师Eric Truelove说：“日光设计的最大问题是我们仍然采用传统的建筑方法进行日光项目。”换句话说，建筑师和所有者设计建筑物，然后将其交给工程师，后者将其交给承包商。
In a typical case, the architect’s design offers plenty of glass for light, but that light brings with it too much heat, forcing the engineer to increase the cooling tonnage when the building is complete. It also becomes difficult to decrease lighting energy costs because when the building is complete, occupants demand blinds to cut down on glare. As a result, the blinds are drawn much of the day, requiring the use of electric lights. An owner who thought daylighting was going to save money finds out that the design not only costs more upfront but costs more to operate as well.
Truelove says if engineers and contractors are brought in at the beginning, then issues such as the type of glass, cooling loads and lighting systems can be addressed during design, saving on change order costs, mechanical and electrical costs and operating costs.
大量的节省可能是由单个设计更改造成的。例如，如果一栋面对西南并获得良好午后阳光的建筑物在东部仅20度，那么冷却需求可能会下降30％，从而节省了所有者，每年可节省数十万美元，每年增加数千美元。运营成本。
帕拉迪诺（Paladino）和公司（Paladino and Company）的高级顾问芭芭拉·埃文（Barbara Erwine）说：“当日光完成时，这是双赢的。”“这是双赢的，因为它的构建成本较小，而且运营成本较小。当做错事时，这是失败的。”
使用阳光
建筑物的位置和内部特征在日光设计中都很重要，应该是第一个要考虑的事情。由于位置有所不同，对室内设计的影响也有所不同，因此无法采用cookie cotter方法来进行白天的建筑物。凤凰城的一栋精心设计的日间建筑物的外观和功能与波士顿的日光浴建筑的方式不同。
Location has everything to do with access to daylight. An urban building may be shaded during part of the day, which will affect, not rule out, a daylighting strategy.
多个故事还会影响地板日光内的深入。有一些用于多层建筑物的解决方案，例如在建筑物的核心附近放置少量使用，过渡或空的空间 - 洗手间，复制房间或电梯。
好的日光设计还将影响建筑物的室内空间特征。白天的建筑物的内部应该使工作区域接近日光来源 - 无论是从窗户上旁观还是来自天窗的顶部照明。过渡或空置空间的放置应移至窗户最小的核心或其他区域。
“任何建筑物都可以白天，”埃尔维恩说。“但是昼夜可以改变建筑物的外观。您想尽可能地将任务带入日光。查看任务的层次结构以及在哪里需要什么光，并使用它来定义布局。”
美好的日光照明也将推动建筑物的方向。最佳位置是建筑物面向北部和南部的长边。这只会呈现一个长长的立面 - 南侧。通过面对建筑物的狭窄侧面，朝西的东部和午后的阳光在西部的早晨阳光下，建筑物已经减少了阳光的潜在热量增益。南侧的暴露在冬季最直接，当时太阳不太强烈。在夏天，它在天空中遵循的高弧度使南窗可以轻松地用水平悬垂着。
良好的日光照明将对窗户的尺寸和数量产生影响。一般而言，主人会希望东部和西侧的窗户很少，而在南部和北侧的窗户上不超过35％的立面，但能源中心的日光照明合作社艾比·沃格（Abby Vogen）说威斯康星州。可以使用更多的窗户，但需要非常高性能的玻璃。由于窗户比墙壁昂贵，因此更少的窗户也有助于降低项目的整体成本。
窗户越高，较高的灯可以伸入内部。最佳地，天花板和窗户的顶部处于同一级别。高于10英尺的天花板对于更深的光穿透至关重要。Vogen说，一条经验法则是光穿透性相当于窗户高度的1.2至1.5倍，假设天花板也很高。实际上，设计正确的窗户和天花板可能会分布到窗户高度的两倍。
这不一定意味着巨大的玻璃。当窗户对墙百分比小于35％时，通常的设计包括太阳能控制玻璃作为乘员级别的视图玻璃的组合，而清晰的玻璃作为室内窗户。在视图玻璃提供缓冲的景点时，室内窗户成为更深入空间的日光的主要来源。
To achieve the high perimeter ceiling height for clerestory windows without changing overall floor-to-floor height, ceilings can be sloped, or stepped, away from the windows to allow HVAC ducts to be accommodated in the center of the space, Erwine says.
超越窗户
还有证据表明，在一些日光照明项目中使用的室内灯架在美好的日光策略中并不是必不可少的。Vogen说，它们有时会在窗户附近的窗户附近创建阴影，这通常是关键的任务空间区域。在某些情况下可能需要它们，但是没有必要进行美好的日光照明，并且可能比其价值更多的麻烦和成本。
另一方面，外部灯架和百叶窗的悬垂通常被证明可用于扩散和弹跳光线并遮挡窗户。这些外部特征的必要性，位置和大小由地理位置控制。
该空间的其他物理特征包括浅色天花板，墙壁和家具。照明设计师James Benya说，对天花板和墙壁的反射尤其重要。天花板材料现在具有90％或更高的反射率值。建议考虑80％或更多的值。墙壁应提供50％至70％的反射率，地板和家具从20％至45％。
日光设计中最大的挑战是控制眩光和热量。建筑物所有者选择的玻璃用于日光建筑物实际上是地理位置的函数。例如，可接受的可见透射率 - 玻璃将允许的光量 - 中西部的光线可能从20％到50％不等，但西南的光线可能从18％到30％。Vogen说，西北地区的范围可能高达70％至80％。
她说：“在南部，您确实需要比在俄勒冈州波特兰的阳光更能控制阳光，那里的光里还有更多的余地，因为它不太强烈。”
通常，可见的透射率从30％到50％不等。但是，即使以30％的可见透射率（只有30％的可用光输入），玻璃从内部看上去很清楚。
Truelove说，建筑师几乎总是想要透明的玻璃，并指定透射率为80％的玻璃。他说：“他们经常没有意识到，直到他们向他们展示40％透射率的玻璃也看起来也很清楚。”
通过选择某些光学特性，建筑物所有者不仅可以保持窗外的视图并带入日光，还可以提高能源效率。Truelove说，通过从80％的透射到45％，该建筑物的冷却负荷可以切成两半。
然而，精神玻璃需要带来光，应该是更清晰的玻璃，可见透射率为70％至90％。另外，玻璃应沿墙壁顶部尽可能连续。广泛的结构断裂会施放阴影并产生太多的对比度。文献还构成了窗口与墙比的百分比较小。
With all the sunlight coming into the space also comes heat, unless the glass is equally specified to control for solar heat gain. With the use of various low-emissivity (low-e) coatings, glass can have a solar heat gain coefficient -- a measurement of solar radiation, mostly as heat, allowed to pass through the glass -- of as low as .25. That means only 25% of the potential heat from sunlight enters the building. A single pane of typical clear glass will allow 80% or more of available solar heat in.
因此，一个好的日光系统是高可见光透射率和低太阳热量增益的平衡。确定良好平衡的一种简单且越来越多的方法是将可见光传播除以太阳热增益系数。例如，0.6除以太阳热增益系数为.4的可见光透射率产生的玻璃成绩为1.5。Erwine说，称为灯与极光比的1.5是一个不错的起点。她说：“如果无法从外部遮蔽窗户，那么使用具有尽可能高的比率的玻璃产品来最大程度地减少冷却载荷，这一点非常重要。”许多优质产品超过1.25；最好的超过1.5。
物理障碍，例如外部轻架，树木或浅色人行道，也可以在控制建筑物的光和热量中发挥重要作用。即使是美好的日光设计设计也可能包含窗户功能，例如手动或自动控制以阻断直射阳光的百叶窗或穿孔滚筒屏幕。
“The movement of the sun varies throughout the year so it’s difficult to design any single feature that will take care of everything,” Erwine says. “Plus occupants like to have the ability to control the environment in their space and can often do so without affecting the quality of the daylighting design, if the design is a good one and they understand the design.”
光的平衡
一旦设计有效地在空间周围分发了凉爽的日光，就需要与可用的日光平衡电灯。
Benya说：“典型的直接开发照明系统，在需要时可能会有一些凹入照明，对于白天的空间几乎相同，与非日间空间相比。”有两个重要的区别：划分日光的照明系统，可能需要进行照明控制。
Unlike other physical features in a daylighted space, whether it’s structural beams or ductwork that should run perpendicular to the windows, the lighting fixtures should run parallel to the windows. This is so the lights can be zoned -- dimmed or turned off in sections according to the intensity and penetration of daylight into the space during various times of the day.
为了节省能源，电灯只需要增加日光即可。Vogen说，在某些情况下，手动调光或关闭灯可以是一种有效的方法，并且在许多学校中工作了，在许多学校中，员工对日光有充分的介绍。但是，在可能无法使用的情况下，使用光照明传感器。
In poor examples of daylighting designs, lighting sensors are poorly located and rarely commissioned. The installation is handed off to contractors who have little understanding about the complexities of a daylighting system. Contractors often merely split the distance between the windows and the farthest wall with little regard as to how daylight is actually distributed.
If done right, however, lighting controls can be the heart of an energy-saving daylight design. According to Heschong Mahone Group, which has done extensive research on daylighting, energy savings from daylighting controls can range from about 50 cents per square foot to 75 cents per square foot depending on the building type, location, operation and local cost of energy.
“We have enough knowledge and information now to place the sensor so we can get good energy savings,” Erwine says. But like so much about daylighting, the placement of sensors is site and building design specific.
美好的日光照明提供了许多好处，包括节能，提高居住者的舒适度以及可能更高的生产率。创建凉爽，控制的日光是一个复杂的设计挑战，只有通过整个建筑团队进行协调的小组努力才有可能。
“The energy benefits of a good daylighting system are critical to building owners,” Vogen says. “To achieve the benefits, building owners have to support a design strategy for their buildings that involves all the design professionals -- architects, engineers, designers and contractors -- working together from the beginning. That’s the only way to be successful and for the building to be cost-effective.”
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大卫·科兹洛夫斯基（David Kozlowski）是一位自由作家，涵盖了设施管理的十多年。
本文已重印。建筑运营管理。它首先出现在2006年4月的该出版物上。