浅析寒地大进深建筑采光方法

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浅析寒地大进深建筑采光方法

李美萱

沈阳建筑大学,辽宁 沈阳 , 100168

摘要:对于寒地大进深建筑而言,建筑处在寒地的特殊气候条件之下。由于受到寒地的体型系数的制约,同时寒地不利的日照条件也制约着寒地建筑在自然采光方面的提升,加上人们对人工照明的依赖愈发明显,导致寒地建筑在采光方面处于窘境之中。从寒地建筑的特点出发结合当代采光的技术手段,进而得出寒地大进深建筑的采光方法与技术。

关键词:寒地建筑、大进深建筑、采光方法

一、阳光对人的积极影响

阳光是生命的源泉,她给了万物生机与活力。太阳辐射的各种光线,其中包括可见光、红外线与紫外线等等。可见光有改善人类感觉、提高情绪与劳动效率的作用;而不可见光中的红外线和紫外线又与人类的健康息息相关。当射线照射人体时,红外线会产生强烈的热效应,使深层的组织血管扩张,促进新陈代谢和血液循环。同时直射的紫外线以其强烈的杀菌消毒特性,在促进伤口愈合等方面而显得更为重要。[1]  阳光是清洁的,更是不竭的。对于日照的积极作用我国古代医学已有定论,近现代的科学家们对其机理及应用的研究亦日趋成熟。因此人们每天在室内接触适量的可见光照射是十分有必要的。

二、我国北方寒地大进深建筑产生原因

寒地是根据所在区域的气候条件所划分的,主要是指那些冬季持续时间长、年平均气温较低、同时地理纬度较高、气候严酷的地区。在我国,根据《民用建筑设计通则》对温度分区为标准,寒地主要是指年最冷月气温低于-10℃的地区。通过我国的地域划分可以看出,寒地主要集中在我国的北部和东北部地区。[2]这些地区冬季时间较长,约占半年时间,气候又寒冷,采暖期一般在 145天以上。而夏季时间又较短,气温较为温和,空气湿度较高,年降水量较为平均。

因此建筑处在寒地这样特殊的自然环境下,寒冷气候对建筑体型系数的限制,再加上寒地日照时间短、日照强度低等因素制约着寒地建筑在自然采光方面的提升,与此同时为了满足现代社会的发展与高容积率的建设需求,寒冷地区亦不适宜采取散落式的建筑布局形式,集中式的布局形态更能顺应寒地,因此大进深建筑成为寒地必然的一种建筑形态。[3]

三、目前大进深建筑在采光方面缺陷

严寒及寒冷地区大约占我国国土面积的三分之二。因为大进深建筑自身的特殊建筑形态,同时也带来自身采光方面的限制:采光率无法满足正常的使用需求、采光方式很单一、采光质量差等。而且我国寒冷地区日照时间短、日照强度低、采光效率低的自然采光条件更是对大进深建筑的采光不利。由于大进深建筑自然采光方面的不足,只能通过能源消耗的方式将其弥补,从而达到较为适宜的室内环境,但这种方式却与我国可持续发展方针背道而驰。随着科学技术的进步人工照明成本也不断的减少,因此人们对人工照明愈发的依赖,有时甚至忽略了自然采光。但人工照明终究不能等同于自然采光,抛弃自然光的同时也抛弃了使用者的健康,失去了使用者与自然对话的机会。过度的人工照明也必将会带来大量的能源消耗,对环境的破坏也将是十分严重。

我国北方寒地地区冬季漫长、日照时间短、降雪量大,严酷的气候因素给寒地居民的户外活动造成了极大影响。以往的寒地城市居住外环境建设不注重微气候条件的改善,住宅布局采用适合南方城市的行列式,没有形成避风、封闭的院落空间。尽管这种建筑布置朝向良好,但对于冬季时间较长的北方地区来说,不利于屏蔽冬季寒冷的盛行风;密集的高层建筑群产生更大的风效应,在冬季降低了行人的热舒适度,而利于防风的庭院绿化又较少,没能形成有效防御寒冷气候、具有微气候调节能力的外环境。

四、改善大进深建筑采光条件的积极意义

1.促进建筑节能

自然采光对于我国寒地大进深建筑的节能促进有不可忽视的重要意义。我国的煤炭、天然气、石油的储备量都已经明显不足,这在一定程度上反映出了我国严重的能源问题。但是尽管我国的能源十分的缺乏,一些能源的浪费仍旧存在。如果在设计建筑时能够将自然采光运用到极致,是可以改善建筑室内的照明问题的。因为在能源消耗量中采光消耗所占的比重逐渐上升,所以我们必须要着重解决这一问题,要将自然采光更多地运用于建筑。虽然自然采光本身无法达到节约能源的作用,但是通过更多自然光的照射,我们可以通过关闭其他的人工灯源,以此实现节约能源的作用。

2.提供健康室内环境

使用者长期生活在缺少自然光线的环境下,势必会对使用者身心带来损害。相比于人工照明,自然光线更有利于人眼视力的运用,在自然光照的环境中人眼具有更好的舒适感,能提高工作的效率。[4]使用者对于自然光线有着与生俱来的向往,他们通过感受光源的变化情况可以了解到自然界的变化情况,从而满足自身的需求。因此为了使用者身心健康,将自然采光更好地运用于大进深建筑就显得尤为重要。

3.提高建筑空间品质

不同高度、宽度、温度、湿度的空间会给使用者带来不相同的空间感受,因此,自然光线对于空间品质有着关键影响。随着时间的变化,自然光线的方向、强度等都会产生相应的转变。将光线的变化融入建筑设计中,不仅为建筑创造出丰富的光影变幻,还能优化使用者对建筑内部空间的体验。

五、新型采光设计方法和技术

5.1采用天窗采光
天窗采光—单层或多层的顶层屋顶上设置天窗采光。建筑物天窗的好处: a.光线相对均匀b.水平窗口比竖直获得光线多
开天窗引起的问题及解决办法:
问题:来自天窗的光线在夏天时比冬天时更强;
解决办法:采用矩形天窗、锯齿形天窗、横向下沉式天窗、平天窗
5.1.1矩形天窗

这是一种沿跨间纵向升起局部屋面,在高低屋面的垂直面上开设采光天窗的方式,这样才够够获得中等照度。

5.1.2锯齿形天窗

将屋面做成锯齿形,窗设于垂直面上。这种天窗能利用天棚倾斜面反射光线。此种天窗采光率较矩形天窗高。窗扇开启式,能兼起通风作用。

5.1.3横向下沉式天窗

将凸出屋面的上升式天窗局限包孕在屋架范围内,利用屋架杆件承托天窗扇,部分屋面板置放在屋架下弦杆上。

5.1.4平天窗

设置在屋面上的水平或接近水平的采光面上,它可以成点、成块、成带布置。平开窗的采光效率高构造简单、布置灵活、施工方便、造价低的特点。

5.2导光管
导光管由三部分组成:集光器、管体部分、出光部分
5.3导光棱镜窗
利用棱镜的折射作用改变入射光方向,使阳光照射到房间深处。减少直射光引起的眩光。

六、结语

文章对于基于自然采光的寒地大进深建筑优化设计从天窗、导光管、导光棱镜窗三部分进行优化设计的手法分析,以寒地大进深建筑与自然采光的关系为研究对象,并以自然采光为切入点,力求为使用者提供更加舒适的建筑室内体验需求。

参考文献:

[1] 李旭光. 城市居住区日照的认识误区及对策.住宅科技,2005(1):28-2937

[2]中华人民共和国建设部.GB50352-2005民用建筑设计[S].北京:中国建筑工业出版社.2005

[3] 张姗姗,吕程,刘玮. 寒区高层住宅环境气候条件改善策略.低温建筑技术,2008(2):27-28
[4] 刘维彬,王珩. 寒地城市冬季居住外环境设计探讨. 低温建筑技术,2007(3):22-23

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