中小学设计规范日照要求的适应性探讨

中小学设计规范日照要求的适应性探讨

刘力   

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

摘要  针对现行的《中小学校设计规范》GB 50099-2011，结合现代校园设计实践及教学模式的更新，研究聚焦在教室的日照要求。从条文解析、国外设计规范的相关要求、细分的必要性探讨、日照标准的判定、日照规则对中小学建筑设计的影响、日照标准与教学行为的贴合度分析这六个方面对规范条文的适应性进行探讨。以期为设计人员提供不同的思路和参考，为规范下一次修编提供一些基础的参考资料。

一.研究背景与目的

      日照作为人们日常生活环境品质的重要影响因素对身心健康发展有着重要的意义。因此建筑设计规范除了对住宅以外，对中小学校、幼儿园、宿舍、医院病房、养老建筑等多种建筑类型都有日照标准的相关要求。

        中小学校作为中小学生学习生活的重要场所，其设计要求的各方面都被社会普遍关注。而普通教室空间承载了中小学生绝大部分的课程学习和活动时间，日照则作为学生健康发育的基本条件，其接受时间的长短直接关系着学生的成长。因此对普通教室的日照时间做出要求是合理且必要的。

        但是，近年来随着绿色建筑设计的深入推广，绿色校园也被广为关注。笔者在进行了大量中小学建筑设计实践后，也对规范中日照条文的实施效果有了更多的思考。本文希望从以下几个方面进行科学研究，为设计人员提供不同的思路和参考，为日照规范提出合理的优化建议。

二.日照要求条文解析

1.条文原文：“第4.3.3条 普通教室冬至日满窗日照不应少于2h。”

2.条文解释

日照是学生健康发育的基本条件，日照时间长短直接关系学生的健康成长。我国卫生部的专题科研成果之初，人体只能通过每天有一定时间的日照才能合成维生素D，日照对抑制癌细胞的侵袭和体格的生长发挥重要作用。直射阳光并能够抑制和杀灭部分校内易发传染病的病菌，日照时间对病菌的杀伤作用见表2-1（略）：

直射阳光对保护学生健康有重要作用，小学生有50％的课程在普通教室进行，中学生有41％的课程在普通教室进行，所以本规范规定了普通教室冬至日满窗日照时间。荷兰、瑞士、日本、俄罗斯等国家的法规对学校建设的日照时间也有所规定。

三.国外设计规范的相关要求

根据日照条文说明，该条文的制定参考了国外的相关规定。笔者搜集了部分国家的相关规范，对具体要求列举如下：

1、俄罗斯

俄罗斯教育建筑法规与卫生法规对中小学校的日照均有明确规定，对中小学校的日照也有具体要求。该法规按照地区维度和建筑功能，区分三种不同的日照标准，分别对应了不同的日照时数要求。其中明确提到了教育建筑中教室的日照时数要求，同时中学与寄宿学校的活动休息场地也有着50%区域须有3h日照时数的规定。该法规可允许特殊功能教室没有日照，如计算机、科学、物理、化学、绘图教室，对普通学校、寄宿学校等教学场所的防晒问题也做了定性规定。

2、日本

日本中小学相关标准认为健康的校园环境要包括良好的阳光。普通教室的位置、朝向等条件要能够得到日照，同时对于户外活动场地也要求布置在阳光充裕的地方，不能有遮挡物。但同样均为定性要求。

3、荷兰

荷兰建筑环境法令规定了教育建筑的采光要求，包括相关建筑的窗地比与开窗面积的极限值，同时也规定了面积大于150m2的教室可以不用满足采光的要求。但对于中小学校普通教室等类似功能教室日照的具体规定仍有待进一步搜集。

4、欧洲国家

2019年欧洲各国开始逐步实行建筑标准DINEN17037，其中对建筑室内日照与防晒有着相关规定，明确了日照对幼儿园教室等建筑环境的重要意义。德国建筑标准DIN5034-1对日照也有着类似的规定。

对比上述国外规范，我国日照条文对普通教室日照要求更为明确，但缺少了对防晒等问题的要求，对于室外活动场地的日照也缺少相关规定。

四.日照标准细分的必要性探讨

根据条文解释，本条规范主要包含两方面的目的：

1. 日照对学生成长发育的正面影响。
2. 日照对教室空间的杀菌作用。

不能否认条文解释中所述两方面日照的正面作用，并且普通教室空间作为中小学生日常学习和活动的主要空间载体，对其日照接收时间的长短做出要求是合理且必要的。但是对于该项条文具体要求的科学性、严谨性以及局限性需要提出批判性的思考。

一方面，我国幅员辽阔，不同维度地区，相同时刻的太阳高度角不同，满足相同日照标准所对应的条件自然各不相同。另一方面不同气候分区对于日照的需求也各有侧重，北方地区主要考虑冬季纳阳，而南方地区更注重夏季遮阳。单一的日照标准势必无法兼顾不同地域的个性需求。

类比住宅日照标准，我国《城市居住区规划设计标准》（GB50180-2018）则根据不同地区的日照条件，规定了不同的日照标准。

中小学的日照标准同样受到上述因素的影响，现有统一的要求能否很好的适用于不同地区、气候、不同时期等条件下的现代中小学校建设，是值得探讨的。

五.日照标准的判定

1、冬至日

日照规范对“冬至日满窗日照”时数做出了规定。冬至日是全年太阳高度角最低且在中小学学期内的时间，如果保证冬至日的日照时数，则全年其他时间均能得到保证。因此选择冬至日作为日照标准日是合理的。

2、满窗日照

“满窗日照”指判定空间窗户——外墙面为基准面，墙面上窗口的四个外边框同时都得到光照射，当有部分边框未被阳光照射时，则不满足满窗日照的要求，不算入规定的“满窗日照时长”。这里控制的更多的是外墙开窗的水平宽度。但对于南方地区普遍采用的南廊北教室布局及水平遮阳等因素对满窗日照的影响并没有做出清晰的界定，从实操性方面来看并不严谨。

对于南廊布局的教学楼，如果以普通教室外墙作为日照判定基准面，显然不合理，且无法满足要求。而从实际情况来看，南廊布局模式在我国南方地区被广泛应用，并且更适应当地对光环境的空间需求。因此以“普通教室”这一单一的概念作为控制对象并不严谨，南廊布局情况下以走廊作为控制对象更为合理。

图5-3 南廊布局日照模拟

3、2H的日照时数

2H的日照时数制定的主要依据是阳光在卫生、生理方面的作用。但从模拟研究表明，直射阳光在教室的覆盖范围非常有限。北廊正南布局日照空间覆盖率最大可达40%左右，而南廊布局普通教室日照盖率几乎可以忽略不计。

另一方面，紫外线灯在很多地区已广泛应用，成为教室的必配设施，足以满足卫生要求。以卫生生理因素作为日照时数的判定依据，其科学性有待进一步商榷。

六.日照规则对中小学建筑设计的影响

通过搜集国内优秀的中小学案例不难发现，不同地区的中小学校却有着相同的空间形态，布局类型上也大体相似，多为行列式南北向布置普通教室的布局形态。造成这一现象的一部分原因即来自于日照条文的约束，这主要体现在普通教室间距和朝向两个方面。

1、日照对建筑间距的影响

简单快捷的日照间距计算能够快速确定建筑形体的距离，南北向教室与走廊的布局能够满足绝大多数教室内的日照要求，再加上中小学校用地紧张的实际情况，类似“强排”的中小学设计方法很容易在我国推广开来，也很好的适应了我国城市快速建设的需求。

为了保证每个普通教室获得规定的日照时间和质量，要求建筑长轴外墙保持一定的距离，及日照间距。日照间距是建筑设计的重要尺度。而日照间距通长大于建筑在室外使用、绿化、通风及防火等方面要求的间距。加上规范对教学建筑层数、层高的限制，使得前后教学楼的间距基本在25m~30m左右。

2、日照对建筑朝向的影响

建筑的朝向是争取日照的先决条件。它是根据建筑内部房间的使用要求、基地的形状、当地的主导风向、太阳辐射、基地周围道路等因素所确定。我国南方地区夏季气候炎热，应考虑建筑的长轴方向垂直于夏季主导风向，才能获得较为理想的室内外风环境。而北方地区冬季寒冷，建筑的长轴方向平行于冬季主导风向则更为合适。建筑墙面的日照时间决定其接受太阳辐射热量的多少，因为冬季太阳方位角变化的范围较小，在各朝向墙面上获得的日照时间变化幅度很大。夏季由于太阳方位角变化较大，各个朝向墙面都能获得一定的日照时长。总体以东南和西南朝向较多，北向较少。

夏至日南偏东及偏西60度朝向的范围内，日照时间均在8h以上。因此，结合地区气象特点，通过调查研究、分析评价及模拟计算可以找到当地最佳的建筑朝向、适宜朝向范围和不利朝向。并非满足日照时间的正南北向为绿建综合评价的最佳朝向。

3、日照对建筑外立面的影响

建筑外立面的条件以自然环境、文化环境等为基本依据，低碳节能也成为非常重要的影响因素。为了充分的采集阳光，一方面通过窗、门、天窗等把阳光导入室内，另一方面利用天井、阳台等进一步使阳光成为室内的主角，从而展现明亮、富于动态变化的室内空间。

                倘若日照标准有所调整，则会改变日照间距和朝向，缩小教室与教室的距离，一定程度上改变南北向行列式的单一校园空间布局。

七.日照标准与教学行为的贴合度分析

现阶段的教学模式下，普通教室承担了绝大部分的教学任务。良好的光环境有助于提高学习效率，对学生的视力影响也非常显著。因此，从课上行为出发，更应该关注阳光对教室光环境的影响。

现实情况中，电子黑板及投影设备已经在校园中普遍使用，过强的直射光对成像效果有很大影响，导致大比例的教室在白天上课时间拉上遮光帘，将建筑师绞尽脑汁引入的阳光阻隔在外。另一方面，单侧的直射阳光会导致教室内照度严重不均、靠窗侧课桌面照度过高以及二次炫光等问题，从而导致学生视觉疲劳，不利于视力保护。南方地区夏季普遍温度较高，靠窗的学生若长时间在阳光下亦会引起困乏、身体不适等问题。

八.结论与建议

经过多个实际项目中对师生的问卷调查分析，大部分师生认为普通教室需要日照更多的是看重阳光对于心理的有利影响，而不是阳光的卫生、生理作用。因此规范对日照有所要求是合理的，但具体的日照标准与条文控制对象仍要结合实际情况进行设置，使其更具合理性和可操作性。

透过玻璃窗进入室内的阳光经过过滤，其能量会减弱。校园中的中小学生晒太阳更为适合的地点应该是室外活动场地。普通教室作为控制对象并不能起到保证所有学生晒太阳的作用，但倘若将控制对象扩大到室外活动场地也不切实际。考虑到南廊北教室布局模式下教室与走廊日照程度的对比以及现有规范执行情况，日照条文可以将该情况下的南向走廊补充为控制对象。另外，对于我国不同地区对阳光影响的选择性差异，建议考虑针对不同地区对应不同的日照标准，如针对夏日冬暖地区要求大寒日2-3h，夏日冬冷地区要求冬至日1h，寒冷、严寒地区冬至日2h等不同的标准要求。

城市更新背景下大量的老旧校园面临改扩建的需求，严苛的日照要求与迫切的使用需求的冲突日渐突出。针对中小学旧改项目的建议参照住宅日照标准可酌情降低。

阳光对教室光、热环境的影响是多方面的，从中小学生上课行为来考虑，甚至可以说弊大于利。教室内过量的日照是不必要的，与其通过硬性规定保证普通教室内的日照来提高学生接受阳光的机会，不如对走廊、平台、运动场地的日照做出适度的提倡，鼓励学生多走出教室，在阳光下活动和玩耍。目前科学界对近视的产生原理的共识是由遗传和户外活动时间两方面因素共同决定的结果，每天户外活动1小时能最大限度地减轻近视症状，而户内的阳光直入时间增多并不会产生更多积极影响。

     综上所述，结合国内中小学建筑的使用现状和相关的分析，建议修改本条规范，对阳光的卫生、生理作用和实际情况与使用诉求进一步融合，在满足基本使用的前提下针对不同地域、气候、布局模式能更为灵活。另外一方面建议在管理上增加中小学生室外活动时间，解决核心问题。

参考文献：

[1] 刘继维，东南大学，《中小学校设计规范日照相关条文研究——以南京市中央路小学设计为例》；

[2]曹亚楠，山东建筑大学，《山东地区中小学普通教室天然采光优化设计策略研究》；

[3]赵金梅，浙江大学，《规范约束下的中小学建筑设计可能性研究》；

[4]王雅，华南理工大学，《基于室内自然光环境分析的广州地区中小学教室设计》；