南京主城區(qū)住宅室內(nèi)被動式采光改進(jìn)方法的研究

張心怡 陳曉揚(yáng)

(1.南京視覺藝術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 211215； 2.東南大學(xué)，江蘇 南京 210096)

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南京主城區(qū)住宅室內(nèi)被動式采光改進(jìn)方法的研究

張心怡1陳曉揚(yáng)2

(1.南京視覺藝術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 211215； 2.東南大學(xué)，江蘇 南京 210096)

通過實(shí)地調(diào)研南京主城區(qū)部分住宅內(nèi)部采光情況，從采光口、室內(nèi)布局、構(gòu)件、裝修等方面，分析了影響室內(nèi)采光效果的因素，并以被動節(jié)能為出發(fā)點(diǎn)，提出了一系列優(yōu)化室內(nèi)采光的設(shè)計(jì)策略。

住宅，室內(nèi)采光，被動式節(jié)能

1 概述

南京位于我國的長江中下游地區(qū)，在建筑熱工分區(qū)上屬于夏熱冬冷地區(qū)。此地區(qū)夏季炎熱，酷暑時(shí)間長，日照強(qiáng)烈；冬季寒冷，陰天多，日照少。南京所屬的長江中下游地區(qū)在中國的光氣候分區(qū)中屬于第Ⅳ分區(qū)，相對于西北地區(qū)，日照率要低一些，從全年來看，云量較多，陰天多，天然光年平均總照度22≤Eq≤24。室外天然光臨界照度值為4 500 lx。光氣候系數(shù)k值為1.1。南京地區(qū)生產(chǎn)力水平高，城市發(fā)展迅速，城市規(guī)模較大，主城區(qū)因?yàn)榻煌ū憷扔写罅吭∶?，又有許多外來人員，所以人口密度大，住宅密度也比較高，在主城區(qū)二十世紀(jì)八九十年代以后建造的住宅占絕大多數(shù)，新舊建筑并存。分析目前南京主城區(qū)現(xiàn)有的住宅采光情況，并從被動節(jié)能的角度提出優(yōu)化采光的策略，可以為室內(nèi)住宅內(nèi)部的再改造提供參考，也為充分利用好現(xiàn)有的住宅資源提供了條件。因此筆者針對1980年以后的南京主城區(qū)住宅中與室內(nèi)采光相關(guān)的影響因素，包括采光口、擋光構(gòu)件、室內(nèi)裝修、居民采光評價(jià)等情況進(jìn)行調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，分析室內(nèi)空間中影響采光的各個實(shí)際因素，并得出室內(nèi)改善采光的建議。

2 室內(nèi)空間影響住宅采光質(zhì)量的因素分析

在全陰天的情況下，室內(nèi)光線來源于通過云層或局部多云的天空漫射的光和通過自然或人造表面反射的光，即太陽光→光環(huán)境→采光口→采光平面，光線通過采光口進(jìn)入到室內(nèi)空間后，就會在室內(nèi)各種界面上進(jìn)行反射，最終形成室內(nèi)的采光環(huán)境。室內(nèi)空間中影響采光質(zhì)量的因素集中在采光口至采光平面這一段路徑上，分別為采光口的情況、室內(nèi)空間的布置情況、室內(nèi)構(gòu)件的情況、室內(nèi)界面情況、室內(nèi)家具與陳設(shè)的情況。

2.1 采光口對住宅采光的影響分析

住宅中，幾乎都是采用側(cè)窗來進(jìn)行采光。因此窗地比是衡量采光質(zhì)量的重要因素。就窗墻面積比的調(diào)研數(shù)據(jù)來看，板式樓的窗墻面積比的數(shù)值非常接近，集中在0.18～0.35之間，說明板式樓中，影響采光的一個重要因素就是進(jìn)深。塔式樓的窗墻比數(shù)值集中在0.2～0.5之間，塔式樓朝向復(fù)雜，且時(shí)有建筑遮擋和凹槽，所以需要結(jié)合其他條件來評價(jià)采光。

南京地區(qū)住宅窗戶的材質(zhì)與建造年代有直接的關(guān)系，二十世紀(jì)八九十年代之前的窗戶為木(鐵)框架+單層平板玻璃，窗框格柵較多，90年代之后窗戶多采用鋁合金、塑鋼框架、單層平板玻璃或雙層中空玻璃等材質(zhì)。不論哪種窗框材料，對于光線都是一種遮擋，但塑鋼、鋁合金窗框的牢固性優(yōu)于木門窗，只需要在采光洞口四周設(shè)框，相對于木質(zhì)鐵質(zhì)窗框的格柵來說，增加了窗子的采光面積。以往住宅多采用單層平板玻璃作為窗戶的填充材料，現(xiàn)在有部分住宅除陽臺外基本都使用隔熱保溫的中空玻璃，同樣6 mm厚的兩種材料，可見光透射比為0.77(單層)，0.71(雙層)[1]，可見差值不大。90年代初期住宅流行使用“環(huán)保綠色膜玻璃”多為藍(lán)色，茶色，這兩種玻璃的透射比為6 mm藍(lán)色0.54,5 mm茶色0.5?？梢娪猩Ａψ匀还獾恼趽跏窍喈?dāng)顯著的。

2000年之前的住宅，考慮到安全和遮陽擋雨的功能，經(jīng)常會在窗戶外面設(shè)置雨篷、防盜窗，在窗戶立面設(shè)置窗簾、紗窗等附屬構(gòu)件。雨篷的材質(zhì)很多，常見的有陽光板、可伸縮塑料布、彩鋼板等。PC陽光板透光率最高可達(dá)89%，可與玻璃相媲美，而其他材料則會阻礙光線進(jìn)入。防盜窗、窗簾和紗窗這些構(gòu)件都是以減少窗戶的實(shí)際采光面積來影響室內(nèi)采光的效果。

2.2 室內(nèi)布局形式對住宅采光的影響分析

室內(nèi)墻體以及門窗開洞的布局對采光影響很大，墻體所在的位置決定了光線傳遞的路徑。調(diào)查對象中有60%以上的居民承認(rèn)裝修過程中對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行過改動，但僅有少數(shù)居民改動結(jié)構(gòu)的理由是為了增加采光。但是使用計(jì)算機(jī)模擬南京主城區(qū)一塔式樓的一套兩室戶型(見圖1)，原本朝向就非常不好，兩個臥室朝西，廚房朝南，廳的面積小，門分布在廳四周的墻上。廳、衛(wèi)生間和南邊臥室的大部分區(qū)域采光很差，光線很難到達(dá)戶型深部，嘗試將南臥室的東墻西移，去掉廚房與廳之間的墻，在南邊臥室的西墻上開窗，改動后西邊臥室采光充足，廳的大部分區(qū)域的采光效果也因?yàn)槟吓P室開窗得以改善。因此改變室內(nèi)空間的分隔形式、更改戶型內(nèi)部墻體的位置以及使用通透的分隔空間的材料都可以讓室內(nèi)采光質(zhì)量大大提高。

2.3 室內(nèi)構(gòu)件對住宅采光的影響分析

室內(nèi)墻體的布局對采光效果的影響很大，而室內(nèi)的一些構(gòu)件比如梁、柱子、吊頂、臺階、通風(fēng)道、門也會對采光效果構(gòu)成不小的影響。梁的位置如果設(shè)在采光口附近，且與采光口相平行，就會遮擋光線[2]。柱子、通風(fēng)道凸出墻面形成轉(zhuǎn)角，如果正好位于窗戶附近，就變成了類似飄窗的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于增加了空間進(jìn)深，遮擋了光線。住宅室內(nèi)的吊頂和臺階會使戶型內(nèi)部出現(xiàn)高度差，如果靠近采光口比遠(yuǎn)離采光口地面高度要低，有些光線到不了頂面轉(zhuǎn)角的部位(見圖2)，會削弱光線的反射效果，因此遠(yuǎn)離采光口的部位光線勢必要弱一些。

2.4 空間界面材質(zhì)及色彩對住宅采光的影響分析

室內(nèi)界面的色彩與材質(zhì),直接關(guān)系到光線在室內(nèi)的傳導(dǎo)效果[3],天然采光的情況下，室內(nèi)工作面的實(shí)際照度由室外天然光和室內(nèi)各表面的反射光構(gòu)成[4]，從采光的效果來說，利用光在室內(nèi)界面不停反射得到的照射效果比太陽光直射進(jìn)室內(nèi)要均勻的多，而且可以減少熱量和避免眩光。通過對室內(nèi)采光的滿意度調(diào)查發(fā)現(xiàn)，排除樓層因素，居民家里深色裝修為主的采光滿意度要明顯低于淺色為主的裝修戶型，這是因?yàn)樯钌?、粗糙的材料，對光線有吸收作用；而淺色、光滑的這些反射率高的材料，可以較大程度的利用天然光線，使光在這些界面上反射時(shí)消耗較少，大部分的光線被保留下來，把室內(nèi)均勻照亮。表1列出了常見室內(nèi)界面材料的反射率。

表1 常見裝飾材料表面反射率

2.5 室內(nèi)家具陳設(shè)對住宅采光的影響分析

除了建筑界面、構(gòu)件，家具、陳設(shè)、軟裝飾也是室內(nèi)環(huán)境的重要組成元素。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有些戶型本身采光效果不差，但是居民在裝修時(shí)，選擇了大體量、顏色深沉、過高的家具和陳設(shè)，使這些物品成為阻礙光線進(jìn)入室內(nèi)的道道障礙。還有許多居民在實(shí)際居住時(shí)，在空間中尤其是空間上部堆放了很多雜物，這些勢必對采光構(gòu)成影響。而顏色淺、腿部輕盈的家具、整齊開敞的室內(nèi)環(huán)境，除了盡可能減少對光線的遮擋之外，讓人心理也減少了沉悶之感，增添了室內(nèi)的活力。

3 南京主城區(qū)住宅改進(jìn)采光的方法和策略

南京地區(qū)住宅密度大，大部分住宅建造年齡在1980年之后，相對住宅使用70年的標(biāo)準(zhǔn)，還是很有再利用的價(jià)值。而對于主城區(qū)密集型住宅的被動式采光改造是非常有必要的。根據(jù)南京地區(qū)的氣候和城市特點(diǎn)，在詳細(xì)分析住宅采光的各個影響因素的基礎(chǔ)上，筆者提出了適應(yīng)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的改善采光策略：1)在需要充足采光的區(qū)域保證窗戶的面積以增加窗地面積比，窗戶盡量開在墻體的中間以使房間采光均勻。窗框可以選擇鋁合金、塑鋼材質(zhì)，窗戶玻璃盡可能減少格柵，采用透光性好的無色玻璃。如果采光不好，窗戶外側(cè)選擇透光好的雨篷材料，防盜窗上盡量不要堆放雜物。窗戶內(nèi)部的紗窗、窗簾要選擇可移動、可拆裝的，方便在需要采光的時(shí)候停止對窗戶的遮擋。2)室內(nèi)每個空間盡可能安排自然采光，必要時(shí)可以更改墻體的位置和墻厚，使空間更加通透。對于廚房、餐廳、客廳這些私密性不高的房間，可以互相融合或者設(shè)置透光的隔斷，或通過吊頂?shù)孛娴母卟?，空間與空間之間材質(zhì)的區(qū)別，家具的限定來區(qū)分空間，以方便光線的進(jìn)入。3)對于室內(nèi)諸如梁、柱、風(fēng)道等體積不大的構(gòu)件，本身對采光的影響不大，但在裝修時(shí)，要避免過分放大這些構(gòu)件的尺寸，比如方柱包圓、梁拉平成吊頂?shù)茸龇ǎ纬奢^大體積的構(gòu)件，對采光產(chǎn)生影響。室內(nèi)應(yīng)減少臺階、高差過于明顯的吊頂，以減少室內(nèi)高差，從而增加采光、提高采光均勻性。4)裝修時(shí)選擇淺色反射率高的界面材質(zhì)，就地面材質(zhì)而言，拋光磚優(yōu)于大理石、木地板；就墻面材質(zhì)而言，乳膠漆優(yōu)于壁紙、各種飾面板；就頂面材質(zhì)而言，淺色的石膏板、金屬扣板、乳膠漆都是優(yōu)秀的反射材料。5)輕巧、淺色的家具和陳設(shè)可以使空間看起來更明亮，而厚重、深色的家具和陳設(shè)則會減弱采光亮度。室內(nèi)空間需要充足采光時(shí)，盡可能將雜物收納整齊，不要隨意堆放，尤其是堆放在采光口附近或者采光路徑上。

[1] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司,中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——節(jié)能專篇/建筑[Z].

[2] 王舒揚(yáng).北京地區(qū)住宅建筑室內(nèi)采光量的影響因素研究[J].建筑學(xué)報(bào),2009(11):39-41.

[3] 林 晨.基于日照因素影響下的高密度住區(qū)設(shè)計(jì)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2011.

[4] 閆幼鋒，趙占雄，趙世光.窯洞采光因素分析及改善研究[J].建筑科學(xué)，2011(8)：33-37.

On indoor passive lighting improvement methods of residential buildings of main district of Nanjing City

Zhang Xinyi1Chen Xiaoyang2

(1.NanjingInstituteofVisualArts,Nanjing211215,China; 2.SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

According to the inner lighting of some residential buildings of the main district of Nanjing City, the paper analyzes the factors for the indoor lighting effect from the daylight open, indoor allocation, components, and decoration, and points out a series of design strategies to optimize the indoor lighting from the passive energy-saving.

residential building, indoor lighting, passive energy-saving

1009-6825(2016)11-0210-03

2016-02-01

張心怡(1984- )，女，講師

TU113

A

★:本論文為2015 年江蘇省高職院校高級訪問學(xué)者項(xiàng)目研究成果(項(xiàng)目編號：2015FX040)