高校教学楼采光设计问题探究—以郑州西亚斯学院八号教学楼为例

高校教学楼采光设计问题探究—以郑州西亚斯学院八号教学楼为例

陈升起,郑裴龙,匡晓情,王吉田,李辰至

郑州西亚斯国际学院，河南，郑州

摘要：为贯彻落实《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，促进全省经济社会发展全面绿色转型，省政府制定印发了《河南省人民政府关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的实施意见》。其中，绿色建筑就囊括了绿色规划、绿色设计、绿色建设等多个方面，而绿色建筑和常规建筑最大的区别之一就是采光。优秀的建筑采光设计不仅可以服务于建筑本身，它对于节能减排政策的支持，对绿色环境的维护，更服务于我们的祖国和我们的人民。

关键词：自然采光；教学建筑;绿色建筑

引言：

良好的教室照明为学生提供最舒适的环境照明品质，可保证学生的最佳学习效果和身心健康。郑州西亚斯学院8号教学楼就存在教学楼建筑天然采光严重不足，光线过弱这个问题，学生不得不采用人工光来获得舒适的照明环境，这种情况普遍存在于学校各栋教学楼中，对于能源的消耗是非常大的。

1.自然采光的意义

第一，自然光对生理和心理的影响，教学建筑的自然采光应以视觉健康舒适为出发点，长期在不良自然光环境下学习，容易造成视觉生理上的疾病，如近视问题。第二，舒适的自然光有利于提高学生的学习效率，教学楼作为广大学生学习交流的重要场所，其室内的照明采光是十分重要的，一个照明良好舒适的室内环境往往可以提高学生的学习效率，反之则会带来负面影响。第三，利用自然光有利于保护环境降低能耗，有效的天然采光设计，可以直接降低建筑的照明能耗，对进一步实现可持续发展战略具有重要意义；对于教学建筑而言，其功能多集中于白天，提高天然采光利用率，可以降低能源消耗。

2.光环境要求

根据教育建筑的采光标准来看，专用教室、实验室、阶梯教室、教室办公室的采光系数标准值为3.0％，室内天然光照度标准值为450lx。

教学建筑的光环境设计，最重要的是为师生创造良好的视觉舒适性，既要有足够的照度水平，还要保证在师生的视野中没有眩光。教室中的光环境要满足以下条件:在整个教室中应保持足够的照度，照度分布要均匀。光线最好从左侧上方射来，窗口设置要合理尽量避免直射光进入室内，产生眩光。

3.教学建筑自然采光现状

3.1存在的问题

教学建筑开窗面积越来越大，设计者通过加大开窗面积使教室获得更多自然光，但从我们小组搜集到的资料显示，无规则大面积开窗不仅没有达到节能的目的，还损失了更多能量。而西亚斯学院教学楼过小的开窗面积同样难以达到节能的目标，并且由于教室光线严重不足，导致即使在阳光充足的天气里，窗口进光量不足以支持教学活动的正常进行，必须全程开灯，电力消耗可想而知。

3.2改进教室建筑自然采光的尝试

某大学超低能耗楼，利用可自动调节的室外百叶随着太阳高度角的变化进行转动，以避免直射光进入室内，并通过白叶反射使进深内部空间获得光照，有效改善室内环境，同时降低夏天制冷能耗。

4 影响建筑采光的因素

4.1 楼间距

楼间距有前后和左右楼间距之分，前后间距主要满足日照、通风、视野、景观等方面的要求，左右间距主要满足消防、交通、防噪等方面的要求。楼间距大，楼层高，被其它建筑物遮挡的几率非常小，阳光可以毫无遮拦的照进室内，反之高楼栋之间的前后楼间距过小，低层日照时间就得不到保障。

4.2教室朝向

在设计住宅时，我们能考虑到：朝西的房屋采光分时间段，夏季西晒热，但冬季西晒暖和；朝东边上午有阳光，通风差，冬季不够暖和。当房间朝向一致时挑西不挑东，朝南偏西的房子比朝南偏东的好。建筑系教学楼作为学生白天长时间停留的地方，其朝向理念应近似于住宅；同时，作为建筑专业教学楼，其单个教室面积较大，通风能力强，对于夏季西晒有较强的应对能力，可以优先选择朝南偏西的朝向。

4.3外立面布局和周围环境

外立面的凸起或凹陷都会影响自然光的射入，凹陷的外立面往往会受到较少的自然光直射，凸起的外立面则相反。除此之外，教学楼周围的树木和建筑的高度和形态也会影响采光。

5测8号楼教室的光环境

5.1数据测量

（1）研究目的：

  测8号楼教室的光环境，探究其光环境质量是否达到标准。

（2）研究方法

仪器测试法

（3）仪器设备

SY.78-JTG01照度计    
（4）试验步骤：

照度测量

a.场所和布点  选一侧窗采光房间，在窗、窗间墙中间，垂直于窗面,布置三条测量线，离地高度与工作面同，间隔1～2m布置一测点。

b.测量

①天气条件：选择时间在9时至16时。

②室内照度：测量时熄灭人工照明灯，光接收器放在与实际工作面等高。为了提高测量精度，每一测点反复进行2次读数，然后取读数的均值，根据测得数据整理成表格、典型平面（见图5-1）。

试验记录

图5-1

（5）结论

未达到建筑规范中的室内天然光照度标准值450lx,因此8号楼教室的光环境质量未达到标准。

6.采光构件

6.1开窗面积

窗户作为自然光进入室内的主要途径，因此窗户的形式对室内的自然采光起到了十分重要的作用。其中窗面积的大小即窗地比是影响采光的最直接因素，其面积越大，采光效果越好。但是也不能无限制的增大窗户的面积，因为随着开窗面积的增大，建筑的热损失也随之增加，因此需要把窗户的面积控制在一个合适的范围内。

根据光气候的划分，郑州地区属于Ⅲ类，k值系数为1，可知郑州地区的最小窗地比为20%[1]。

6.2从窗地比、窗下墙的高度和窗的长宽比进行横向比较。

在窗下墙的高度和窗的长宽比相同的情况下，窗地比对采光效果的影响是很明显的——室内采光效果是随着窗地比的增大而改善。 但是当室内进深较长时，窗地比对室内的采光效果影响不大，且采光效果达不到照度标准值。因此，在设计教室平面时，要注意进深的大小。

在窗地比和窗的长宽之比相同的情况下，窗下墙的高度也会影响室内采光效果。在进深比较小的情况下窗下墙的高度越高，进深比较小的地方采光效果就越差，在距离窗户较远的的区域内采光效果反而会更好，另外距离窗户较远的区域要比距离窗户较近的区域所受窗下墙高度的影响较小。

在窗下墙高度和窗地比相同的条件下，距离窗户较近的区域内，扁长型的窗户采光效果要好于瘦高型的窗户，在进深较远的区域则相反。但是从整体情况来讲，窗户的长宽比对室内的采光效果影响较小，因此在进行立面开窗设计时，要结合建筑的整体风格来确定窗户的长宽比。

6.3小结

窗地比对采光效果影响较大，窗下墙的高度以及窗的长宽比影响较小。因此，窗户的长宽比以及窗下墙的高度可以灵活的结合建筑立面和平面进行设计。在实际中影响室内光环境的因素还有周边环境的遮挡和室内的装饰等。

7如何更好地提高采光效果，结合8号教学楼

7.1增加反射光线

相比较与整体性的改造窗户来提高室内的光环境来说从外部和室内增加反光板这一方法更加切实可行                                                                。

如图上图所示，通过在室外和室内加不同方向的反光板可以有效的把自然光引进室内远离侧面采光窗的区域，以达到较好的光环境。

结束语：综上所述，教学楼采光问题，受多方面的影响。因此，想要提高教室的光环境的质量要从多方秒来改善才能达到较好的光环境。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑采光设计标准，GB50033-2013