幼教建筑的自然采光设计

2020-02-15曲艺

建材与装饰 2020年14期

曲艺

（辽宁科技大学辽宁鞍山 114051）

儿童作为一个民族的希望，他们的健康成长对于一个国家的发展是必不可少的。幼教建筑作为儿童日常的主要活动场所，室内自然光对于他们来说不可或缺。为了增加对儿童视觉舒适度和心理健康的关怀，同时减少能耗，尽可能避免在幼教建筑中用人工照明来代替室内自然采光的不足。因此，进行幼教建筑设计时，应重视自然采光这一因素的设计。

1 自然光的优势

自然光在儿童的成长发育中，起着至关重要的作用，对儿童的生理和心理健康都有较大的影响。就生理方面来说，自然光中的紫外线能够提高儿童的抵抗力，预防和治疗感冒、支气管炎等一些疾病；合理的光照可以促进儿童骨骼的生长发育，避免儿童出现佝偻症、骨软化、骨质疏松等健康问题；同时，充足的自然光可以防止儿童的视觉器官出现类似近视的问题。在心理方面，良好的自然采光的环境可以缓解疲劳。经调查发现，自然光会使人分泌一种令人紧张的激素，当这种物质分泌过多时，儿童经常表现出善于交际的特点，提高儿童的合作能力与参与度；当分泌中等量的荷尔蒙时，可帮助儿童集中注意力，对儿童的学习有积极的作用。

2 增加建筑中自然采光的措施

2.1 总体设计——分析场地特点来确定建筑布局

在幼教建筑的自然采光设计中，应当注重建筑所在场地的气候条件、地理条件和周边建筑等，其中最重要的是光气候条件，建筑采光设计的第一步是确定建筑朝向。采光口的朝向涉及到建筑室内能否获得足够的光照，对室内的光环境质量影响很大，当室内直接有太阳光射入时，室内照度变化的梯度有明显升高的趋势。因此，对于晴天多的地区，窗口的最佳朝向为北向，从而避免太阳直射的同时采光稳定。在寒冷地区，南向窗口的太阳高度角较大，射入室内光线的进深较小，光照面积较小，因而在北方可将窗口向南。

幼教建筑的采光设计也要考虑建筑的形态布局和体量对其影响，基本可将建筑形态和体量大致分为直线式、集中式、分散式和组团式。当选用直线式体量时，建筑中可以选用双侧采光或多侧采光的方法，若建筑的进深较大，则需要选用侧窗和天窗相结合的方法进行自然光；当选用集中式建筑体量时，由于集中型的形态不容易满足内部空间的自然采光需要，因而在建筑中设计中庭、采光井和天窗等，以在一定程度上达到改善建筑内部自然光环境的目的。

2.2 深化设计——确定采光形式

采光形式通常根据建筑内部所需的自然光特点及平面、剖面形式进行设计，通过光源的亮度、照度及光线均匀度等要素来确定采光口的位置、尺寸和形态，由此将光线直接引入室内或通过设计采光口的形态将光线转化为满足使用者需求的。采光口根据其位置的不同，通常分为侧窗采光和天窗采光。

2.2.1 天窗

幼教建筑中如音体室或阶梯教室这一类房间，需要较大的使用面积，导致房间进深较大，室内光照不足。在设计时可将这类房间单独放置或设计在顶层，通过天窗来改善室内采光。由于天窗采光的自然光光线在室内顶部均匀分布，有利于获得较为充足与均匀的室内采光，但天窗也会产生过多的直射阳光，造成室内辐射热的问题。天窗有矩形天窗、M形天窗、锯齿天窗和平天窗这几种常见的形式。矩形天窗引入自然光的效果较好，但只有天窗下方的采光效果好，其余部分的采光系数偏低；锯齿形天窗的采光效果最差，但室内整体的亮度优于矩形天窗；平天窗的采光效果最好，但阳光下室内容易产生眩目。因此，在设计矩形天窗时应注意两侧天窗的间距；平天窗的设计要避免室内出现直射光；而幼教建筑需要室内光线稳定、分布均匀，宜选用锯齿形天窗。

2.2.2 侧窗

侧窗采光能够使建筑室内获得充足的阳光，由于侧窗光线的方向性很强，同时侧窗采光占建筑空间小，不会对建筑剖面产生太大的影响，因此建筑常采用侧窗作为引入光线的手段。在方向上，侧窗宜选在建筑的南、北向，若开设在东、西向外墙，因这两个朝向的太阳高度角相对较低，会引入大量的直射阳光，使幼教建筑的室内容易出现直接眩光，影响儿童生长发育。同时由于房间内的太阳光会沿着进深方向不断减少，室内窗边的采光系数同深处的采光系数相比，有较大的差距，单纯使用侧窗会带来室内光照分布的不平均，这也是造成幼教建筑室内眩光和照度不均的主要原因。因此在幼教建筑的设计中可以采用侧窗与高侧窗结合使用的方法，使室内获得更均衡的采光。

2.2.3 采光中庭

幼教建筑的形式对室内自然的采光效果也有直接的影响，在建筑中利用中庭的形式可以接收到更多的自然光。与内廊式的建筑相比，采光中庭可以更好地处理室内内墙因进深过大，而亮度不够、照度分布不均的问题，解决了中庭两侧内窗采光存的问题。同时，中庭的高宽比对幼教建筑内部自然光的引入也有一定的影响，当建筑高度一定时，中庭的高宽比越小，室内自然采光的效果就越好。

2.3 细部设计

2.3.1 采光口

采光口的尺度对室内光线的引入同样起到重要的作用。在采光口的外型上，竖向长窗适合进深较大的房间或光线充足的地区选用，横向长窗适合进深较小的房间、多阴天的地区或是建筑的背光面采用。在采光口面积的确定上，室内采光量会随着窗口面积的增大而升高，平均照度值也随之增加，室内的照度均匀度在窗地比为30%时达到最高值。因此，在不改变其他采光因素的情况下，幼教建筑的最佳窗地比为30%。在采光口高度的设计上，当侧窗的位置较低时，可将射入室内的光线通过浅色地板反射到室内深处；侧窗处于中等高度时，既可以使光线保持在人活动高度的范围，同时可以欣赏室外的风景；当侧窗在中等高度以上时，光线可以射入房间的深处，同时房间的私密性也随侧窗的高度的增加而增大。当采光口的尺寸一定时，室内照度均匀度同采光口距室内地面的高度成正比。但不能因此一味的升侧窗高度，若是不断升高窗户高度，不但采光口附近的亮度会受到影响，采光口的面积也会受到限制。采光口较小时会使室内显得过于幽闭，幼教建筑的外墙开窗面积直接影响儿童的心理健康。因此，考虑到自然光能够射入室内的水平深度是采光口上端到室内地面高度的1.5倍，在幼教建筑采光口下沿高度不变的情况下，适当增加上沿高度。

2.3.2 遮阳设施

建筑的遮阳设施应避免破坏建筑的立面造型，同时要根据幼教建筑不同时间的不同需求，控制射入室内的自然光线的数量和自然光的属性。如在寒冷地区，冬季增加室内直射光的摄入，夏季减少室内的直射光，用反射光来替代，以保证夏季幼教建筑室内照度均匀；在一天的不同时段中，可利用遮阳系统控制直射光进入室内，避免产生眩目。常采用的遮阳方式有水平式、垂直式、格栅遮阳、百叶遮阳等。巧妙地利用幼教建筑中的遮阳设施，防止房间因直射光而产生眩光的同时，均匀扩散自然光，提高室内的整体亮度。