某帶上蓋物業的車輛段自然采光分析

廖 燕

(深圳市協鵬建筑與工程設計有限公司，廣東 深圳 518000)

1 引言

隨著社會的快速發展，城市土地資源日益緊張。帶上蓋的物業越來越普遍，其特點是高效利用土地資源，但其也有一定的特殊性，室內空間較大，自然采光狀況不理想，照明用電量大。因此營造一個充分利用自然采光的室內環境至關重要。

近年來自然采光越來越受到人們的重視，科研工作者對此的相關研究日益增多。徐登輝[1]介紹了光導照明的基本結構及原理，結合發展現狀和工程實例探討了光導照明的優勢，從技術和市場兩方面分析了光導照明的應用場景。楊艷梅[2]基于地下車庫采用24h人工照明能耗較大現狀，結合實例分析了適合地下車庫自然采光的6種自然采光方式。紀思美[3]研究了自然采光和人工照明結合的地下通道類型的隧道照明。李雙菊[4]從實驗出發，通過對比分析證明季節變化對光導管的光傳輸量的影響很大，太陽高度角于室內照度分布的影響也很大。鄧樹[5]對從光導照明原理入手，分析了光導照明在帶上蓋車輛段應用的可行性。林濤[6]結合工程實例，通過全尺寸模型試驗的數據指導設計方案，分析了光導照明在城市隧道中的首次應用。王志強[7]分析得出光導照明比電力照明更節能環保，適用在地鐵工程。吳君乾[8]分析了大型車輛段光導照明的應用，并結合工程實際案例總結了光導照明的應用效益。

目前，對車輛段光導照明的研究較多，但對于光導照明布置方案的對比分析較少，因此，本文以某車輛段為例，通過模擬3種不同布置方案的導光管采光，分析適宜的采光布置方式。

2 項目概況

本項目位于廣東省，由兩部分組成，一部分為蓋板下的車輛段，主要用于地鐵車輛的檢修、停靠；另一部分為蓋板上，主要為住宅等物業，本文主要針對蓋板下車輛段進行自然采光研究。

3 評價指標及模擬工具

自然采光隨時間、季節變化，為了更好的評估自然采光效果，通常用“采光系數”(daylight factor)作為自然采光的評價指標。

運用Ecotect建模結合Radiance計算的方式對蓋板下車輛段的室內光環境進行模擬，并分析判斷其室內主要功能空間的自然采光效果是否達到《建筑采光設計標準》(GB/T 50033-2013)[9]的要求。參照《綠色建筑評價標準》(GB/T50378-2019)[10]中5.2.8條可知，內區采光系數滿足滿足采光要求的面積比例達到60%，得3分。

4 車輛段自然采光模擬分析

4.1 自然采光現狀

圖1和圖2為采光模擬結果，表1為采光系數，由圖表可知，本項目建筑面積和進深均較大，蓋板下部分有58.7%以上區域(外區)采光系數達到0.5%以上，其他區域(內區)采光條件較差，有待改善。

圖1 蓋板下車輛段采光系數分析

圖2 蓋板下車輛段采光系數分析(采光系數≥0.5%)表1 蓋下部分采光系數(無導光管)

為了改善車庫的采光，可采用多種方式，如導光管技術、人工照明等，以下將展開闡述，分析適宜本項目的采光方式。

Contour Band(from-to)WithinAbovePts(%)Pts(%)0-0.52305041.3558081000.5-1673712.073275858.701-1.532765.872602146.631.5-221963.932274540.762-2.519483.492054936.822.5-314752.641860133.333-3.512782.291712630.693.5-49951.781584828.404-4.58521.531485326.614.5-56291.131400125.09

4.2 導光管采光

4.2.1 導光管介紹

由于自然光線具有柔和、均勻和自然的特性，在一般的情況下，建筑師在建筑設計中都會充分考慮利用自然采光的方式來進行建筑采光。光導照明技術是近年來發展較快的一項建筑采光照明技術，是一種比較有效的天然光照明方式。光導照明系統對于建筑節能有很大的幫助，可以更好地實現節能減排。目前，光導照明系統應用廣泛，例如：地下停車場、學校、工業廠房、住宅、機場等。但是利用導光管采光也有某些缺點，如自然光線受氣候環境和季節的影響比較大，陰雨天的光線不是很充足，冬季有效采光時間也比較短，在一天內光線照度的波動比較大等，使某些建筑在利用導光管采光的同時需要采取其他一定的具體措施來加以解決。

4.2.2 導光管模擬分析

依據項目現狀，車庫蓋板上設置多棟居住建筑，周邊有道路和綠化等，主要供居民生活娛樂，在蓋板上結合景觀設置一定面積的導光管，車庫采光能得到較大程度的改善。本項目選用DGG530導光管，將導光管分別按照5 m、10 m和15 m左右布置一個的原則(對應方案一、方案二和方案三)，有規律地布置在蓋板的綠化中。

通過模擬分析圖3～5和表2可知，方案一(導光管按照5 m左右布置在綠地中)在導光管的作用下，車庫內自然采光情況有了很大程度的提高，蓋下部分有84.45%以上區域采光系數達到0.5%以上；方案二(導光管按照10 m左右布置在綠地中)較好的改善了車庫的自然采光，車庫地面采光系數大于0.5%的區域占總面積的78.39%；方案三(導光管按照15 m左右布置在綠地中)一定程度上提高了車庫的自然采光面積，76.63%以上區域采光系數大于0.5%。

圖3 方案一：蓋板下車輛段采光系數分析圖(采光系數≥0.5%)

中心區原方案采光系數趨近于0；方案二和方案三外區采光相對較好，中心區采光也有一定的改善，但仍不夠理想，而方案一，由于導光管加密，中心區采光狀況有很大的改善。故建議內區按5 m一個導光管進行布置，外區適當加大間距，按10～15 m一個導光管布置。

各方案導光管布置的個數及場地采光系數分布情況匯總如表2所示。

表2 導光管數量及場地采光系數

圖4 方案二：蓋板下車輛段采光系數分析圖(采光系數≥0.5%)

圖5 方案三：蓋板車輛段下采光系數分析圖(采光系數≥0.5%)

5 自然采光與智能照明結合探討

本項目車庫(蓋板下空間)主要用于鐵路停靠檢修用，當地鐵駛入車庫時會經過一段由亮變暗的區域，若該區域過渡不好，容易產生許多特殊的視覺問題，給行車帶來了不便。白天當司機駛入車庫時，由于車庫內部的亮度低于外部亮度很多，使司機感覺一瞬間從白變黑，看不清洞口里面的狀況，這就是所謂的黑洞效應。因為司機要經過一定的時間(3 s以上)才能恢復視覺，看清前方的狀況，所以這一現象很容易造成交通事故。當司機要駛出車庫時，亮度由弱變強，使司機眼前一瞬間發白，產生強烈的眩光，看不清洞外的狀況，這就是所謂的白洞效應，這也很危險。車庫基本分為入口段、過渡段、中間段和出口段四部分。入口段和出口段亮度往往最高，過渡段次之，中間段達到照明標準要求即可。為了消除白洞效應和黑洞效應，建議對車庫進行分段照明設計。

考慮到自然采光會隨天氣的變化而發生明暗變化，因此陰天時需要輔助人工照明來改善室內的光環境狀況。本項目綜合利用自然采光(導光管采光)和智能照明進行混合照明，白天時，主要利用自然采光進行照明，不利區域通過光感器啟用照明燈具來改善。故導光管附近的燈具應分區獨立智能控制，白天室外光線充足時，光導管附近的燈具根據室內光線情況自動關閉，并自動開啟遠離光導管、采光不足區域的燈具。

6 結論

通過模擬分析可知，帶上蓋物業的車輛段的蓋板下車庫進深較大，在未采取任何措施的情況下，大多數內區的自然采光條件較差，需進一步改善。

(1)建議把導光管有規律地布置在蓋板的綠化中，內區按5 m一個導光管進行布置，外區適當加大間距，按10～15 m一個導光管布置，可以較好地改善蓋板下車庫的自然采光情況。

(2)為了消除地鐵駛入、駛出車庫(蓋板下空間)時產生的白洞效應和黑洞效應，建議對車庫進行分段照明設計。車庫(蓋板下空間)入口段和出口段亮度往往最高，過渡段次之，中間段達到照明標準要求即可。

(3)為彌補陰天時，帶上蓋物業的車輛段的蓋板下車庫自然采光不佳，建議綜合利用自然采光(導光管采光)和智能照明進行混合照明，對燈具進行分區獨立智能控制。