老年建筑的采光和節(jié)能優(yōu)化

王曉娜

摘 要：老年人多半體弱多病，身心衰退，人性化設(shè)計(jì)尤其重要。不僅需要在功能上滿足老年人的生活要求，而且要?jiǎng)?chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。養(yǎng)老設(shè)施和居住設(shè)施要按照綠色生態(tài)的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效降低建筑能耗，減少建筑對(duì)環(huán)境的影響，營(yíng)造舒適的養(yǎng)老居住環(huán)境。基于此，本文主要對(duì)老年建筑的采光和節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：老年建筑；采光；節(jié)能優(yōu)化

1 前言

隨著我國(guó)人口老齡化進(jìn)程的進(jìn)一步加劇，養(yǎng)老設(shè)施將在未來成為遍及主要居住區(qū)的常見建筑類型，而且作為一種長(zhǎng)期運(yùn)行的較高能耗的綜合類公共服務(wù)設(shè)施，養(yǎng)老設(shè)施必然在節(jié)能減排、發(fā)展綠色建筑的國(guó)家戰(zhàn)略中扮演更加重要的角色。推動(dòng)包括養(yǎng)老設(shè)施在內(nèi)的老年建筑向綠色節(jié)能方向轉(zhuǎn)型，不但有助于讓大量的微利型養(yǎng)老設(shè)施改善經(jīng)營(yíng)狀況，提高盈利，而且更能為人住的老年人提供健康舒適的生活空間，同時(shí)為工作人員提供高效專業(yè)的工作空間。

2 老年建筑采光節(jié)能的重要性

2.1 老年建筑的能耗特點(diǎn)

美國(guó)相關(guān)調(diào)查研究表明，老年護(hù)理機(jī)構(gòu)建筑的單位能耗大約是普通建筑的兩倍。而老年建筑具有高能耗的原因是：第一，使用老年建筑及其護(hù)理設(shè)施的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，往往是全天候使用。但普通建筑主要在早晚使用，而周末的使用時(shí)間會(huì)增加。老年人對(duì)室內(nèi)的光照需求約為青年人的2倍-3倍。第二，為了符合舒適的要求，老年人對(duì)環(huán)境溫度具有更加嚴(yán)格的要求，對(duì)房間的溫度也有不同的要求。第三，老年人更加需要室外新風(fēng)。

2.2 全球建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)的趨勢(shì)

現(xiàn)階段，能源短缺已成為世界各國(guó)面臨的嚴(yán)峻問題，使得節(jié)約能源成為全球性問題。而世界上大約30%的能源都消耗在建筑建設(shè)中。長(zhǎng)期如此，將會(huì)嚴(yán)重阻礙世界經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)及可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)《中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告（2015）》數(shù)據(jù)顯示：2013年，僅北方城鎮(zhèn)采暖能耗達(dá)1.81億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占中國(guó)建筑運(yùn)行總能耗的比例為24%；到2030年，我國(guó)北方區(qū)域城鎮(zhèn)建筑面積規(guī)模可能會(huì)增加到150億平方米，如果維持在目前采暖能耗強(qiáng)度水平，僅采暖一項(xiàng)將每年消耗2.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。建筑能耗隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升，呈急劇上揚(yáng)趨勢(shì)。因而就建筑設(shè)計(jì)而言，體現(xiàn)節(jié)能技術(shù)、綠色環(huán)保、能源服務(wù)及可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念，是全球未來綠色發(fā)展的主要趨勢(shì)。

3 適合老人居住建筑的物理環(huán)境

3.1 熱環(huán)境和溫度

相關(guān)研究者也研究了老年人較為舒適的溫度。人工氣候室的實(shí)驗(yàn)表明，不同于青年人21.9℃的最佳熱舒適溫度，老年人的為23.1℃，高于青年人的1.2℃。老年建筑的實(shí)地調(diào)研表明，就老年人的熱舒適溫度而言，夏季為25.2℃，冬季為23.2℃。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，80%的老年人能接受23.2℃～27.1℃的熱環(huán)境溫度，而青年人可接受的熱舒適溫度范圍為23.0℃～28.6℃，相對(duì)而言，老年人的接受范圍更窄。因此，應(yīng)高度重視老年建筑的防熱和防寒問題。但人體感知熱環(huán)境時(shí)，還受到身體健康狀況、氣候環(huán)境、衣著習(xí)慣及生活習(xí)慣等因素的影響，因而還需進(jìn)一步驗(yàn)證、探索適合我國(guó)老年人的最佳室內(nèi)溫度。

3.2 照度和光環(huán)境

老年人對(duì)建筑光環(huán)境也有特殊的需求。隨著年齡的增長(zhǎng)，人眼部晶狀體和視覺神經(jīng)發(fā)生老化，造成達(dá)到視網(wǎng)膜的有效光量減少。因此，老年人往往需要適用于青年人的二到三倍的照度才能看得清晰和舒適。光線不足可能導(dǎo)致老年人跌倒、碰撞、視力下降等問題。美國(guó)照明工程學(xué)會(huì)（IES）制定了適合老年人的照明標(biāo)準(zhǔn)。表1列舉了養(yǎng)老建筑中典型空間的推薦照度值，其中環(huán)境光指的是建筑空間的平均照度值，工作光指的是臺(tái)燈等為特殊視覺作業(yè)提供照明的照度值。另外，老年人對(duì)光環(huán)境改變的適應(yīng)能力較弱，因此，白天建筑入口處的照明應(yīng)增強(qiáng)，以適應(yīng)進(jìn)出建筑時(shí)室內(nèi)外的照度差。同理，夜晚建筑入口處的照明應(yīng)減弱。除建筑入口外，其余空間的環(huán)境光照度值為300Lux，此數(shù)值和普通辦公建筑的照度要求相當(dāng)，而大大高于普通住宅建筑。

4 老年建筑采光節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

4.1 分析氣候

采光節(jié)能設(shè)計(jì)中，首先要分析地區(qū)氣候，以尋找最合適的節(jié)能措施。利用ClimateConsultant氣候分析軟件，將氣候數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像，以便為建筑的采光節(jié)能設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

4.2 模擬能耗

設(shè)計(jì)建筑方案的主要部分是能耗模擬，該設(shè)計(jì)使用PKPM能耗模擬軟件，為建筑空間賦予各種建筑信息。模擬老年建筑能耗時(shí)，應(yīng)不斷調(diào)整使用時(shí)間、溫度設(shè)定及照明能耗等，以便準(zhǔn)確模擬其使用情況。此外，還應(yīng)實(shí)施局部模擬，以便推敲細(xì)節(jié)，例如，遮陽形式及開窗形式等。而輸出的模擬結(jié)果就是建筑的設(shè)備、采暖、照明及制冷能耗。

4.3 采光建模

自然采光對(duì)于老年建筑十分重要，而采光建模是提高建筑自然采光表現(xiàn)的有效方法。本設(shè)計(jì)使用的采光模擬軟件是SolemmaLLC.開發(fā)的DIVAforRhino。DIVAforRhino是近年來最流行的采光模擬軟件之一，它能夠進(jìn)行多種類型的采光分析。以標(biāo)準(zhǔn)間的分析為例，首先應(yīng)在Rhino中建立房間的模型，并在距地面850mm平面添加分析點(diǎn)，在目標(biāo)照度為300Lux的條件下，房間內(nèi)各點(diǎn)達(dá)到照度目標(biāo)的時(shí)間百分比，此方法適用于研究房間的平均采光情況，并可迅速對(duì)房間的照明節(jié)能進(jìn)行估算。

5 優(yōu)化老年建筑設(shè)計(jì)的策略

加強(qiáng)老年建筑節(jié)能，提高其舒適度的策略包括：在建筑的南向選用普通玻璃，其他方向選用Low-e玻璃，以便獲得更多的太陽能；為建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，以減小室內(nèi)溫度波動(dòng)，重視防潮層設(shè)計(jì)；增設(shè)控溫裝置；采用感應(yīng)裝置，以減少建筑的無用能耗。

優(yōu)化老年建筑采光設(shè)計(jì)的策略有：盡可能從多個(gè)方向?qū)⒐庹找胧覂?nèi)，確保室內(nèi)光線均衡分布；以反光板反射的方式使陽光照射到屋頂或垂直墻面；分開窗戶的觀景和采光功能，即高窗采光、低窗觀景，并保證低窗能充分遮陽；采取可調(diào)節(jié)且易于老年人操作的遮陽措施，以滿足各時(shí)間段的照度需求；充分發(fā)揮窗戶的隱私性和聲學(xué)特性；在建筑室內(nèi)外的交界處設(shè)置光線過渡區(qū)；綜合設(shè)計(jì)人工照明和自然采光，并采用光控的照明設(shè)備，以節(jié)省能耗。

6 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)今社會(huì)需要迫切解決的問題就是老齡化問題。因此，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)持有高度的使命感和責(zé)任心，在支持、關(guān)心研究老齡化問題的基礎(chǔ)上，不斷提高老年人的居住質(zhì)量，以滿足老年人的心理和生理需求，并在設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)人文關(guān)懷，進(jìn)而展現(xiàn)老年建筑的巨大魅力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙曉燁.重慶城區(qū)養(yǎng)老院室內(nèi)居住環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].西南大學(xué)，2013.

[2] 張建敏.老年人無障礙室內(nèi)設(shè)計(jì)研究[D].重慶大學(xué)，2008.