1自然采光设计依据依据
GB/T50033—2001《建筑采光设计标准》，用以描述建筑室内自然采光环境的参考量为“采光系数”。在建筑室内自然采光设计中，侧窗采光时，应取室内采光系数最小值，即采光最不利点(进深最大点)进行计算(表1)。因此，对于长江中下游地区的办公建筑，其室内自然采光状况需要满足临界状态下的最不利点照度不低于100lx，或者采光系数最小值不低于2.2%(2%×光气候系数K值1.1)的标准值(表2)。其中，长江中下游为光气候分区Ⅳ区，室外临界照度值为4500lx，光气候系数K值为1.1。
2自然采光分析模拟模型建立
影响建筑室内自然采光系数分布的因素有许多，一般说来主要有:窗地比(窗户面积/房间面积)、窗户位置(包括窗台高、水平位置)、层高、窗户透射比、房间内表面反射系数。本文仅针对影响室内自然采光系数分布最主要的因素———窗地比和窗户位置，进行耦合分析，以探索在不同的房间面积和窗户位置的条件下，能满足室内自然采光要求的最小窗户大小。其中，窗户面积=窗户宽×窗户高(本文主要考虑最常见的矩形窗)，房间面积=房间面阔×房间进深(本文主要考虑最常见的矩形房间)，因而:窗地比=窗户面积房间面积=窗户宽×窗户高面宽×进深=窗宽系数×窗户高进深(1)通常室内自然采光的最不利采光点，即为室内进深最大点。在窗台高一定的情况下，进深越大，窗户高越小，室内最不利采光点越不易满足。而窗户宽和面阔对室内最不利采光点影响较小。故本文着重考虑窗户高以及进深之间的关系对室内最不利采光点的影响。为简化模拟过程，本文拟弱化窗宽与面阔对采光的作用，故引入“窗宽系数”(窗宽系数=窗户宽/房间面宽)，将窗宽系数设为定值。由此，窗地比对采光的影响将转化为窗户高与进深比值对采光的影响，如式(1)所示。同时，为了简化分析，水平位置取比较常见的正中位置，这样窗户位置就仅考虑窗台高。因而，对窗地比、窗户位置这两个主要因素的研究可以转化为对进深、窗户高、窗台高这三因素的研究。而其余因素，如窗宽系数、层高、室内表面反射系数等，均设为定值(定值均按照常见情况设置)，以简化模拟过程。本文拟采用英国Squareone公司的Ecotect软件进行模拟分析，并采用CIE全阴天空模型。室外临界照度值为4500lx。建筑模拟模型信息:层高3.3m;窗户透射比设为0.85;室内各表面反射系数依据《建筑采光设计标准》表4．0．3，设定为:顶棚0.75，墙面0.6，地面0.3;窗宽系数(窗宽与面阔比值)为0.6;以上参数在所有工况中均为一致。对于进深、窗户高、窗台高三个变量因素则设定:窗台高取常见的0.9m、1.1m;进深取3m、6m、9m;窗户高为1.2m、1.5m、1.8m、2.1m。则一共产生24个工况。典型模拟模型如图1所示。
3模拟结果分析比较
3．1窗台高0．9m时模拟结果
1)进深3m时，如图2所示。2)进深6m时，如图3所示。3)进深9m时，如图4所示。
3．2窗台高1．1m时模拟结果
1)进深3m时，如图5所示。2)进深6m时，如图6所示。3)进深9m时，如图7所示。
3．3小结
由图2～7得24个工况中室内采光系数分布状况，见表3所列。
4结论和展望
4．1结论
1)在窗台高一定的情况下，窗户高越大(窗地比越大)，室内采光状况越好。2)当进深为3m或6m时，窗台高为1.1m与窗台高为0.9m时，室内采光状况基本一致。这主要是由于本文研究的这两种常态窗台高的高度差别不大，其变化对进深较小的室内采光状况的影响不大。3)当进深为9m时，窗台为0.9m则要比1.1m采光要好，而且窗户越高，差异越明显，故当进深较深时，应将窗台设计得较低，并加大窗户高度，来增强室内深处的采光。4)对于进深3m的房间，窗户高达到1.2m(窗地比达到1/4.17)即可以满足采光需求。5)对于进深6m的房间，虽然窗户高需达到2.1m(窗地比达到1/4.76)才能满足采光需求，但只要窗户高达到1.2m(窗地比达到1/8.33)，则室内满足采光需求的面积都超过80%，因此若是窗高的设计受到限制时，建议在进深80%的地方补充人工照明，或是双面开窗，以便使整个房间室内都满足采光需求。6)对于进深9m的房间，窗台高为0.9m且窗户高为2.1m(窗地比为7.14)时，可以满足采光需求，但窗台高为1.1m时，即便窗户高(窗地比)达到最大值，也不能满足采光需求。因此，建议尽可能少采用大进深的设计，如果采用大进深设计，则应在进深约60%的地方开始补充人工照明，或者采用双面开窗，以满足整个室内的采光需求。
4．2展望
本文的研究有一定的局限性，仅仅考虑了窗地比和窗户位置这两个主要因素的变化对室内采光状况的影响，对其他诸多因素并未进行分析。笔者期望本论文能起到抛砖引玉的作用，也希望相关研究人员能通过各种方式，建立实际的模型，在分析时引入更多的因素，从而建立起一套更加严密的分析计算方法或模式，使得建筑师在建筑方案设计阶段，只需要输入基儿科医学论文本的参数，如面积、进深等，便能比较准确地计算出能满足室内自然采光需求的最小窗地比等设计参数，优化室内自然采光设计。
作者：曾焱 单位：浙江工业职业技术学院
