基于優化幼兒園光環境的遮陽板形式研究★

胡倉頡

(北京建筑大學，北京 100044)

1 幼兒健康對光環境的依賴

自然采光是幼兒園建筑設計中的重要組成部分，對改善室內照明環境，節約能耗和保護環境都很重要。對于日間上課，相比人工光環境，自然采光不僅可以有效提高室內光環境舒適度，還可以提高師生的學習和工作積極性。

醫學研究表明，自然光除了對幼兒的眼球發育有影響外，對幼兒身體成長也有較大的影響。兒童如果長時間缺乏充足的自然光，幼兒體內對鈣和磷的合成就會不充分，導致骨骼的強度不足以支撐幼兒體重，出現下肢骨骼彎曲、身材矮小等情況，這是典型的由于維生素D的缺乏而導致的佝僂病體征。

2 遮陽板的特征及作用

根據《幼兒園建筑設計》中規定，幼兒活動室必須朝南向布置，在滿足最低采光標準的同時，為爭取得到更均勻的光照條件，遮光板的設置為有效手段。

遮陽板的優點：1)設置在人眼視線以上，遮陽的同時并不遮擋視線。2)降低近窗處照度，避免產生眩光。3)表面選用反射材料，可通過二次反射，使光纖進入室內進深較大處，提高整體采光均勻度。4)將遮陽板結合建筑立面造型設計，創造出獨特的建筑立面和特殊的空間效果。

3 針對不同遮陽板形式的光環境軟件模擬

在對室內光環境的評價指標中，自然光環境是動態的，而采光系數只能反映出全陰天天空模型下的采光情況，并不適用于對建筑的采光性能進行全面的評估。有效天然采光照度(Useful Daylight Iluminance)為常用的動態光環境評價指標。本文將結合采光系數與UDI共同評價幼兒園活動室內的光環境質量。

本文以北京市氣候條件為例，進行光環境模擬。設置原始分析模型，根據JGJ 39—2016托兒所、幼兒園建筑設計規范中指出，活動室面積不應小于70 m2，窗地比不應小于1∶5，故設置活動室為9 m×6 m×3.6 m。在南向側窗設置遮陽板，且上層附著反射率為98%的鍍銀膜。

通過改變遮陽板位置、寬度、角度得到最適宜方案，如圖1～圖3所示，分別為原始方案模型，改變遮陽板寬度和高度的基礎模型，改變遮陽板角度的基礎模型。

3.1 遮陽板的位置

設置遮陽板放置的位置：距離窗戶頂端位置為窗戶高度的1/3,1/4,1/5對比分析。

表1 不同遮陽板位置對光環境影響的評價指標 %

由表1可知，當設置遮陽板后，采光系數有明顯增加，UDI(100 lux～2 000 lux)數值越大說明室內產生眩光的可能性越小。當遮陽板放置在距窗戶頂端1/4窗高時，采光系數與UDI(100 lux～2 000 lux)的數值均達到最大值，故選1/4。

3.2 遮陽板的寬度

設置遮陽板的寬度變化為三種:300 mm,600 mm,900 mm。

表2 不同遮陽板寬度對光環境影響的評價指標 %

由表2可知，隨著遮陽板的寬度增加采光系數增加較弱，但寬度增加到900 mm時，采光系數遠低于原方案數據，說明寬度增加到900 mm時，對活動室內的遮擋嚴重。當遮陽板的寬度為600 mm時，UDI(100 lux～2 000 lux)增加明顯，說明雖采光系數無明顯增加，但產生眩光的可能性明顯減少,故選擇600 mm為遮陽板的最佳寬度。

3.3 遮陽板的角度

將窗戶外部遮陽板以內側遮陽板為定點，逆時針方向旋轉。設置三種不同的遮陽角度40°,60°,80°。

表3 不同遮陽板角度對光環境影響的評價指標 %

由表3知，當遮陽板的角度偏轉60°時，UDI(100 lux～2 000 lux)增幅微弱，對產生眩光的可能性改善不明顯；但采光系數數值增加明顯，故綜合考慮，選取60°為遮陽板最佳角度。

4 結論

通過本研究，對于已達到基本采光要求的教室來說，可通過在建筑南側側窗位置設置遮陽板的形式來改善內部空間的光環境，遮陽板形式的設置應滿足：1)位置：距窗頂端高度為窗高的1/4；2)寬度：600 mm；3)角度：遮陽板窗戶外側以內測為定點，逆時針旋轉60°為最佳角度。

幼兒園建筑與城市人居環境有著密不可分的聯系，我們應注重幼兒園建筑的設計質量，而不僅僅只關注設計標準冰冷的數據，改善城市人居環境的質量才是我們的首要任務。