綠色建筑中自然采光模擬與檢測(cè)分析

何正亞，廟詩(shī)祥

（安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230032）

自然光是最為經(jīng)濟(jì)、極為宜人的光源。利用自然采光能節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境充分的體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)設(shè)計(jì)理念。自然光環(huán)境是人們長(zhǎng)期習(xí)慣和喜愛(ài)的生活環(huán)境。各種光源的視覺(jué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同照度的條件下，自然光的辨認(rèn)能力優(yōu)于人工光，有利于人們生活和保護(hù)視力。不僅如此，利用自然光照明，不僅能夠節(jié)約照明所消耗的電能，還能夠改善居住者的舒適度，有利于身心健康。所以在應(yīng)用建筑遮陽(yáng)的同時(shí)要滿足建筑自然采光的要求，本節(jié)通過(guò)模擬與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)交叉驗(yàn)證的方式，分析本項(xiàng)目戶型設(shè)計(jì)是否滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033-2013）的要求。

2 室內(nèi)自然采光模擬

《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2014）第8.2.6條要求“主要功能房間的采光系數(shù)滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033）的要求”。《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033-2013）第4.0.1條要求“住宅建筑的臥室、起居室（廳）、廚房應(yīng)有直接采光”；第4.0.2條要求“住宅建筑的臥室、起居室（廳）的采光不低于采光等級(jí)Ⅳ的采光標(biāo)準(zhǔn)值，側(cè)面采光的采光系數(shù)不應(yīng)低于2.0%，室內(nèi)天然光照度不應(yīng)低于300lx”。

2.1 分析軟件

本次模擬采用由Autodesk公司開(kāi)發(fā)的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)軟件EcotectAnalysis 2011版，該軟件廣泛應(yīng)用于建筑自然采光、人工照明，主要包括采光系數(shù)、照度和亮度等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。

2.2 分析模型

選取合肥當(dāng)代花園的2#樓作為模擬分析對(duì)象，標(biāo)準(zhǔn)層模型見(jiàn)圖1。

圖1 2#樓標(biāo)準(zhǔn)層模型圖

2.3 室外照度值選取

根據(jù)設(shè)計(jì)天空照度下的天空、室外和室內(nèi)反射組分計(jì)算采光系數(shù)和自然采光照度，設(shè)計(jì)天空采取國(guó)際照明委員會(huì)推薦的CIE全陰天模型，根據(jù)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033-2013）第3.0.4條和附錄A，合肥市位于光氣候Ⅳ類(lèi)區(qū)域，室外天然光設(shè)計(jì)照度值為13500lx。

2.4 模擬結(jié)果分析

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層主要功能房間和衛(wèi)生間、樓梯間自然光照度值分布云圖

由圖2（左）可知，南向臥室區(qū)域天然光照度值在437.4lx～700+lx之間，對(duì)應(yīng)采光系數(shù)在3.34%～5.5+%之間，滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033-2013）中臥室采光系數(shù)不應(yīng)低于2.0%，室內(nèi)天然光照度值不應(yīng)低于300lx的要求。

由圖2（右）可知，衛(wèi)生間、樓梯間采取直接采光措施的區(qū)域，天然光照度值在180lx～650lx之間，對(duì)應(yīng)采光系數(shù)在1.3%～4.8%之間，滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033-2013）中衛(wèi)生間、樓梯間等采光系數(shù)不應(yīng)低于1.0%，室內(nèi)天然光照度值不應(yīng)低于150lx的要求。

對(duì)未采取直接采光措施的入戶前室、客衛(wèi)、公衛(wèi)等區(qū)域，需通過(guò)人工照明來(lái)增加該區(qū)域的照度值，應(yīng)優(yōu)先選用高效的節(jié)能燈具。

3 采光系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

3.1 測(cè)量天空條件

根據(jù)《采光測(cè)量方法》（GB/T 5699-2008）第6.1.1條，采光系數(shù)測(cè)量的天空條件應(yīng)選擇國(guó)際照明委員會(huì)推薦的CIE標(biāo)準(zhǔn)全陰天，合肥市2017年3月28日上午9點(diǎn)56分天空云量分布見(jiàn)圖6。

3.2 測(cè)量?jī)x器和方法

采用德國(guó)GOSSN生產(chǎn)的MAVOLUX5032C USB作為測(cè)量?jī)x器，依據(jù)《采光測(cè)量方法》（GB/T 5699-2008）第6.3條，選取合肥當(dāng)代花園項(xiàng)目2#樓某層?xùn)|側(cè)住戶主臥室作為測(cè)量對(duì)象，沿側(cè)窗中心線的橫剖面（距離外窗由近及遠(yuǎn)布置測(cè)點(diǎn)）布點(diǎn)，剖面圖上布置測(cè)點(diǎn)的間距1.5m，測(cè)點(diǎn)距地面0.8m，測(cè)點(diǎn)距墻或柱的距離為0.5～1m，測(cè)點(diǎn)布置圖見(jiàn)圖3。

圖3 測(cè)點(diǎn)布置與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖

圖4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)天空云圖

3.3 測(cè)量結(jié)果分析

根據(jù)《采光測(cè)量方法》（GB/T 5699-2008）第 6.2、6.3條測(cè)量室內(nèi)和室外的照度值，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

2#樓某層?xùn)|側(cè)住戶主臥室照度檢測(cè)值 表1

根據(jù)《采光測(cè)量方法》（GB/T 5699-2008）第6.4條計(jì)算采光系數(shù)值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)室內(nèi)采光系數(shù)檢測(cè)計(jì)算結(jié)果，對(duì)比模擬分析，由于現(xiàn)場(chǎng)氣象條件與模擬條件的差別，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值小于軟件模擬值。所測(cè)房間的采光系數(shù)平均值滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033-2013）的要求。

2#樓某層?xùn)|側(cè)住戶主臥室采光系數(shù)值 表2

4 結(jié)論

本文以合肥當(dāng)代花園項(xiàng)目為例，研究該項(xiàng)目建筑采光設(shè)計(jì)，從夏熱冬冷地區(qū)典型居住建筑戶型設(shè)計(jì)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求出發(fā)，采用軟件模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)交叉驗(yàn)證的方式，分析得出該項(xiàng)目典型戶型南向臥室區(qū)域天然光照度值在437.4lx～700+lx之間，對(duì)應(yīng)采光系數(shù)在3.34%～5.5+%之間，滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50033-2013）中臥室采光系數(shù)不應(yīng)低于2.0%，室內(nèi)天然光照度值不應(yīng)低于300lx的要求。