基于DAYSIM軟件的幼兒園生活單元天然采光優(yōu)化設(shè)計(jì)

李天驕，傅 筱

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園林學(xué)院，安徽 合肥 230036; 2.南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，江蘇 南京 210093)

引言

JGJ 39—2016《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]的實(shí)施帶來兩點(diǎn)思考。一是，人如何能在幼兒園生活單元面積增大的情況下繼續(xù)滿足該規(guī)范的相關(guān)規(guī)定？二是，在幼兒園生活單元具體設(shè)計(jì)中出現(xiàn)遮擋物時(shí)如何滿足天然采光的要求？當(dāng)前在幼兒園建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域存在片面關(guān)注建筑造型與功能流線的傾向，而對(duì)于幼兒園建筑本身的天然采光設(shè)計(jì)缺乏定量的研究與系統(tǒng)的分析，在天然采光設(shè)計(jì)上存在盲目與不合理之處。幼兒園建筑是較為特殊的民用建筑類型，其特殊性源于幼兒身心健康成長(zhǎng)對(duì)建筑環(huán)境的特殊需求，幼兒的特殊需求對(duì)幼兒園環(huán)境和功能空間提出了特殊要求[2]。我們知道，2～5歲階段，人眼視覺發(fā)育最為旺盛。此階段極易發(fā)生視力喪失，是視力保護(hù)的關(guān)鍵期；5～6歲階段，兒童各項(xiàng)眼部生理功能形成并趨于穩(wěn)固。嬰幼兒階段是視力發(fā)展和保護(hù)的最為關(guān)鍵時(shí)期，不良光環(huán)境的刺激將對(duì)他們視覺健康造成不可逆的負(fù)面影響，視覺刺激的缺失將導(dǎo)致無法形成完整的視覺功能[3]。

因此，研究幼兒園生活單元科學(xué)合理的天然采光建筑設(shè)計(jì)對(duì)于保護(hù)兒童視力起著重要的作用。

1 幼兒園生活單元的標(biāo)準(zhǔn)要求

生活單元是幼兒園建筑中的主體部分，為幼兒班級(jí)提供獨(dú)立的生活使用空間，功能空間包括：活動(dòng)室、寢室、衛(wèi)生間、衣帽儲(chǔ)藏間。無論幼兒園辦園規(guī)模有何區(qū)別，上述四種空間都是必需的[4]。幼兒生活單元設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容就是妥善處理活動(dòng)室、寢室、衛(wèi)生間、衣帽儲(chǔ)藏等功能空間的組合關(guān)系[5]。通過幼兒園實(shí)例的歸納分類，根據(jù)服務(wù)與被服務(wù)空間的相對(duì)位置不同，總結(jié)出常見的空間組合模式有A、B、C、D、E五種基本類型，如圖1所示。

圖1 幼兒生活單元典型空間組合模式Fig.1 Typical pattern of living units

目前我國(guó)與幼兒園生活單元天然采光相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 39—2016)、《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50033—2013)、《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(T/ASC 02—2016)?！锻袃核⒂變簣@建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.1條規(guī)定：幼兒園的活動(dòng)室、寢室應(yīng)有直接天然采光和自然通風(fēng)，其采光系數(shù)最低值為2%，窗地面積比為1/5[1]；《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》3.0.3條規(guī)定：對(duì)于Ⅳ采光等級(jí)參考平面上的側(cè)面采光，采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為2%[6]；《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》6.1.3.3條和6.1.3.5條分別規(guī)定：幼兒園的主要功能房間應(yīng)保證75%的面積滿足采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，側(cè)面采光均勻度不應(yīng)小于0.4[7]。這些規(guī)定是分析評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。

2 生活單元天然采光分析

2.1 生活單元研究模型建立

選取A型服務(wù)空間北側(cè)模式，它的特點(diǎn)是活動(dòng)室、寢室、兩者豎向并列，布局緊湊，占據(jù)最佳朝向，為目前城市用地緊張情況下的生活單元主流模式。

寢室房間最小使用面積為60 m2、活動(dòng)室房間最小使用面積為70 m2，單側(cè)采光的活動(dòng)室建筑進(jìn)深不宜超過6.6 m[1]。按規(guī)范要求建立生活單元平面，寢室開間長(zhǎng)為9.5 m、活動(dòng)室開間長(zhǎng)為11 m，進(jìn)深為6.6 m，命名為A1型，如圖2所示。

圖2 A1型幼兒生活單元平面Fig.2 Plan of A1 type living unit

活動(dòng)室、寢室最小凈高為3 m[1]，考慮結(jié)構(gòu)梁高度和室內(nèi)裝修厚度，按規(guī)范要求模型層高3.9 m設(shè)計(jì)?；顒?dòng)室窗臺(tái)高度不宜大于0.6 m[1]，按規(guī)范要求建立模型窗臺(tái)高0.6 m，窗高2.6 m?；顒?dòng)室和寢室的窗地比要求1∶5[1]，可計(jì)算出寢室的窗戶面積為12 m2，活動(dòng)室的窗戶面積為14 m2，又根據(jù)上述窗高2.6 m，可以計(jì)算出寢室窗寬為4.8 m，活動(dòng)室窗寬為5.6 m。根據(jù)以上研究數(shù)據(jù)，建立三維模型，如圖 3所示。

圖3 A1型幼兒生活單元軸測(cè)圖Fig.3 Axonometric drawing of A1 type living unit

2.2 生活單元場(chǎng)地選擇和日照控制

場(chǎng)地選擇江蘇南京某多高層混合社區(qū)幼兒園配套用地?；爻书L(zhǎng)方形，正南北向，寬度為80 m，長(zhǎng)度為130 m，位于社區(qū)的右下角，處于道路交叉口，適合設(shè)計(jì)兩排生活單元組合模式幼兒園，如圖4所示。

圖4 生活單元研究場(chǎng)地Fig.4 Research site of Living unit

《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)室外活動(dòng)場(chǎng)地和幼兒生活用房都有相應(yīng)的日照要求。室外活動(dòng)場(chǎng)地應(yīng)有1/2以上的面積在標(biāo)準(zhǔn)建筑日照陰影線之外[1],則兩排生活單元之間的受遮擋室外活動(dòng)場(chǎng)地應(yīng)滿足這一規(guī)定。幼兒生活單元日照：托兒所、幼兒園的幼兒生活用房應(yīng)布置在當(dāng)?shù)刈詈贸颍寥盏讓訚M窗日照不應(yīng)小于3 h[1]，則后排受遮擋生活單元也應(yīng)滿足這一規(guī)定。綜合這兩點(diǎn)，通過天正日照軟件按照規(guī)范日照標(biāo)準(zhǔn)來模擬分析。計(jì)算測(cè)得南北兩側(cè)生活單元之間的日照間距(L)最小為22 m，可以滿足規(guī)范日照要求，如圖5所示。這一數(shù)值是后續(xù)天然采光模擬分析的起點(diǎn)。

圖5 建筑日照分析圖Fig.5 Architectural sunshine analysis

2.3 生活單元模型組合和研究對(duì)象選擇

根日照間距分析結(jié)果，將A1型生活單元按照兩排十二班組合，每排6班，層數(shù)2層，層高3.9 m，走廊寬度2.5 m，右側(cè)設(shè)置側(cè)廊，前后排日照間距22 m；其余功能空間并不影響生活單元研究對(duì)象采光模擬，因此只建立生活單元部分模型，如圖6所示。因?yàn)楸眰?cè)生活單元受到南側(cè)生活單元和右側(cè)走廊的遮擋，帶來的采光問題較為嚴(yán)峻，所以本次選取北側(cè)一層右側(cè)生活單元(A1右)作為研究對(duì)象，如圖7所示。

圖6 生活單元組合模型Fig.6 Living unit combination model

圖7 生活單元研究對(duì)象Fig.7 Research object of Living unit

2.4 天然采光模擬軟件及參數(shù)

先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在天然采光設(shè)計(jì)上已經(jīng)發(fā)揮著越來越重要的作用，但是市場(chǎng)上大部分天然采光模擬軟件只能模擬特定光氣候下每一個(gè)特定時(shí)間的室內(nèi)天然光環(huán)境。近年來國(guó)外光環(huán)境學(xué)界等相關(guān)研究領(lǐng)域開始廣泛關(guān)注新開發(fā)的全年動(dòng)態(tài)天然采光模擬軟件DAYSIM，該軟件是基于Radiance的蒙特卡羅反向光線跟蹤算法，并可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驍?shù)據(jù)來動(dòng)態(tài)模擬全年采光情況[8]?；贒AYSIM軟件強(qiáng)大的模擬性能和數(shù)據(jù)輸出能力，本次研究是通過ECOTECT軟件建模，導(dǎo)入DAYSIM軟件進(jìn)行天然采光模擬分析，如圖8所示。

圖8 生活單元采光模擬計(jì)算模型Fig.8 Living unit daylighting simulation model

天然采光模擬計(jì)算涉及到當(dāng)?shù)氐墓鈿夂驐l件是不可缺少的設(shè)置。DAYSIM軟件使用的光氣候參數(shù)Nanjing.wea(下載自CSWD中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)庫(kù))，包含了南京當(dāng)?shù)氐奶?yáng)輻射量、云量、天空照度等多個(gè)光氣候參數(shù)，作為天然采光模擬的光氣候參數(shù)較為合適。

幼兒園生活單元的的建筑構(gòu)造從國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《幼兒園建筑構(gòu)造與設(shè)施》選用，相應(yīng)建筑材料的計(jì)算參數(shù)從《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的附錄D采光計(jì)算進(jìn)行選取。建筑玻璃選用雙銀Low-E中空玻璃(透射比為0.62)，樓地面選用淺色木地板(反射比為0.30)，墻面選用淺色乳膠漆涂料(反射比為0.70)，頂棚選用淺色乳膠漆涂料(反射比為0.70)[5]。

生活單元天然采光的模擬參考平面，選取距離室內(nèi)地面0.6 m高度，主要考慮兒童身材尺度，大部分時(shí)間的室內(nèi)學(xué)習(xí)和玩耍視線都在這個(gè)高度，幼兒園規(guī)范中的窗臺(tái)高度也是這一高度，最后計(jì)算結(jié)果，采光系數(shù)分布即是在這一高度平面上。

2.5 生活單元研究對(duì)象采光模擬結(jié)果及問題

A1右研究對(duì)象的天然采光分析從采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值(Cave)、采光均勻度(U)和滿足采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的房間面積比例(RA)三個(gè)方面切入。分析表1發(fā)現(xiàn)，采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值Cave=4.11%大于2%，符合《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定；采光均勻度U=0.146小于0.4，不符合《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定；滿足采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的房間面積比例RA=56%小于75%，不符合《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定。

表1 A1右模擬計(jì)算結(jié)果

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，即使嚴(yán)格按照《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中的建筑、日照、窗地比規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是幼兒園生活單元的天然光環(huán)境指標(biāo)RA、U并不能達(dá)到健康采光的要求。問題產(chǎn)生的原因包括：第一，研究所選取的對(duì)象位于兩排生活單元的后排一層右側(cè)，受到前排生活單元和側(cè)廊的遮擋，遮擋降低了進(jìn)光量，雖然生活單元的窗地面積比和單元之間的日照間距滿足了《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)于生活單元的建筑設(shè)計(jì)要求，但仍然不能滿足研究對(duì)象的RA；第二，生活單元研究對(duì)象采用單側(cè)采光，造成遠(yuǎn)離窗口照度下降較快，采光均勻度U較低。

3 生活單元天然采光建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 天然采光建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)和方向

應(yīng)用天然采光建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，在滿足建筑功能和場(chǎng)地日照要求基礎(chǔ)上，同時(shí)可以滿足生活單元健康采光的要求，為建筑師在幼兒園方案設(shè)計(jì)中提供參考，是本次優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

天然采光建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)有以下兩個(gè)方向：第一，根據(jù)從采光系數(shù)的原理概念入手來直接增加進(jìn)光數(shù)量，這產(chǎn)生了兩個(gè)策略——擴(kuò)大日照間距設(shè)計(jì)策略、增大窗地面積比設(shè)計(jì)策略；第二，從建筑空間的墻面、頂棚不同的方位，增加采光的途徑以補(bǔ)充進(jìn)光數(shù)量，有以下三種策略——內(nèi)院側(cè)窗設(shè)計(jì)策略、采光槽側(cè)窗設(shè)計(jì)策略、采光井天窗設(shè)計(jì)策略。

3.2 天然采光建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)策略應(yīng)用和評(píng)價(jià)

3.2.1 擴(kuò)大日照間距設(shè)計(jì)策略

場(chǎng)地分析是采光設(shè)計(jì)策略的基礎(chǔ)，自然采光策略應(yīng)該在總體設(shè)計(jì)階段就介入設(shè)計(jì)[9]。因此，在滿足A1型生活單元基本日照間距(L=22 m)的基礎(chǔ)之上，逐次增加日照間距L=22 m至25 m、28 m、31 m，如圖9～圖11所示。

圖9 A1型生活單元組合平面圖Fig.9 Combination plane of A1 type living unit

圖10 A1右一層平面圖Fig.10 Floor plan of A1 right

圖11 A1右1-1剖面圖Fig.11 Section 1-1 of A1 right

分析表2發(fā)現(xiàn)，在一定的日照間距范圍內(nèi)(22～31 m)應(yīng)用擴(kuò)大日照間距設(shè)計(jì)策略：第一，研究對(duì)象的Cave值和距離正相關(guān)，最大值4.25%超過《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定2%的要求；第二，研究對(duì)象的RA值和距離正相關(guān)，有著增加趨勢(shì)，最大值61%沒有達(dá)到《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定75%的要求；第三，研究對(duì)象的U值和距離正相關(guān)，有一定的上升趨勢(shì)，最大值0.188沒有達(dá)到《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的0.4的要求。

表2 A1右擴(kuò)大日照間距優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬計(jì)算結(jié)果

3.2.2 單側(cè)增大窗地面積比設(shè)計(jì)策略

在滿足《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》活動(dòng)室、寢室，窗地面積比1/5，日照間距(L=22 m)的基礎(chǔ)之上，保持窗臺(tái)高度和窗戶高度不變，增加窗戶寬度，逐次增大原窗地面積比1/5至1/4.5、1/4，如圖12～圖14所示。

圖12 A1型生活單元組合平面圖Fig.12 Combination plane of A1 type living unit

圖13 A1右一層平面圖Fig.13 Floor plan of A1 right

圖14 A1右1-1剖面圖Fig.14 Section 1-1 of A1 right

分析表3發(fā)現(xiàn)在一定的窗地面積比變化范圍內(nèi)(1/5～1/4)，應(yīng)用增大窗地面積比設(shè)計(jì)策略：第一，研究對(duì)象的Cave值和窗地面積比正相關(guān)，最大值6.33%超過《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值2%的要求；第二，研究對(duì)象的RA值和窗地面積比正相關(guān)，有著明顯增加趨勢(shì)，增幅有40%，最大值96%超過《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定值75%的要求；第三，研究對(duì)象的U值和窗地面積比正相關(guān)，有一定的上升趨勢(shì)，最大值0.190沒有達(dá)到《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定值0.4的要求。

表3 A1右增大窗地面積比優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬計(jì)算結(jié)果

3.2.3 采光槽側(cè)窗設(shè)計(jì)策略：6.6 m進(jìn)深生活單元

在6.6 m進(jìn)深生活單元之間分別植入寬度2 m、3 m、4 m的采光槽,然后在寢室、活動(dòng)室相鄰采光槽的側(cè)墻上增設(shè)側(cè)窗C4826，間接引入天然光，如圖 15～圖17所示。

圖15 A1型生活單元組合平面圖Fig.15 Combination plane of A1 type living unit

圖16 A1右一層平面圖Fig.16 Floor plan of A1 right

圖17 A1右1-1剖面圖Fig.17 Section 1-1 of A1 right

分析表4發(fā)現(xiàn)在一定的采光槽寬度范圍內(nèi)(0～4 m)，應(yīng)用采光槽側(cè)窗優(yōu)化設(shè)計(jì)策略：第一，研究對(duì)象的Cave值和采光槽寬度正相關(guān)，最大值6.27%超過《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值2%的要求；第二，研究對(duì)象的RA值和采光槽寬度正相關(guān)，有著增加趨勢(shì)，在(0～2 m)范圍內(nèi)，有著明顯的增加趨勢(shì)，增幅有25%，而在(2～4 m)范圍內(nèi)，增加趨勢(shì)已經(jīng)不明顯，最大值93%達(dá)到《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定75%的要求；第三，研究對(duì)象的U值和采光槽寬度負(fù)相關(guān)，有波動(dòng)的下降趨勢(shì)其中最大值0.183沒有達(dá)到《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的0.4的要求。

表4 A1右采光槽側(cè)窗優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬計(jì)算結(jié)果

3.2.4 采光槽側(cè)窗設(shè)計(jì)策略：9.0 m進(jìn)深生活單元

考慮不同場(chǎng)地布置的情況,譬如場(chǎng)地東西方向?qū)挾容^為局限，在寢室60 m2和活動(dòng)室70 m2的相同設(shè)計(jì)條件下，嘗試選擇9.0米進(jìn)深的生活單元(A1左9.0、A1中9.0、A1右9.0)，調(diào)節(jié)生活單元開間寬度，適應(yīng)場(chǎng)地的變化；相對(duì)于6.6 m進(jìn)深生活單元，9.0 m進(jìn)深生活單元對(duì)RA和U的影響是不同的，下文對(duì)這9.0 m進(jìn)深的生活單元進(jìn)行采光優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。

策略應(yīng)用：在9.0 m進(jìn)深生活單元之間分別植入寬度2 m、3 m、4 m的采光槽,然后在寢室、活動(dòng)室相鄰采光槽的側(cè)墻上增設(shè)側(cè)窗C4826，間接引入天然光，如圖 18～圖20所示。

圖18 A1型生活單元組合平面圖Fig.18 Combination plane of A1 type living unit

圖19 A1右一層平面圖Fig.19 Floor plan of A1 right

圖20 A1右1-1剖面圖Fig.20 Section 1-1 of A1 right

分析表5發(fā)現(xiàn)在一定的采光槽寬度范圍內(nèi)(0～4 m)，應(yīng)用采光槽側(cè)窗優(yōu)化設(shè)計(jì)策略：第一，研究對(duì)象的Cave值和采光槽寬度正相關(guān)，有著增加趨勢(shì)，最大值6.24%超過《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值2%的要求；第二，研究對(duì)象的RA值和采光槽寬度正相關(guān)，有著增加趨勢(shì)，在(0～2 m)范圍內(nèi)，有著明顯的增加趨勢(shì)，增幅有21%，而在(2～4 m)范圍內(nèi)，依然有著明顯的增加趨勢(shì)，增幅有17%，最大值90%達(dá)到《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定75%的要求；第三，研究對(duì)象的U值和采光槽寬度正相關(guān)，有波動(dòng)的上升趨勢(shì)，其中最大值0.246沒有達(dá)到《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定0.4的要求。

表5 A1右采光槽側(cè)窗優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬計(jì)算結(jié)果

3.2.5 內(nèi)院側(cè)窗設(shè)計(jì)策略

在寢室和活動(dòng)室北側(cè)植入長(zhǎng)寬75 m×33 m的內(nèi)院，寢室、活動(dòng)室均可圍繞內(nèi)院增加側(cè)窗來補(bǔ)充天然光，如圖 21～圖23所示。

圖21 A1型生活單元組合平面圖Fig.21 Combination plane of A1 type living unit

圖22 A1右一層平面圖Fig.22 Floor plan of A1 right

圖23 A1右1-1剖面圖Fig.23 Section 1-1 of A1 right

分析表6發(fā)現(xiàn)：第一，研究對(duì)象的Cave值達(dá)到4.99%超過《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值2%的要求；第二，研究對(duì)象的RA值達(dá)到84%超過《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定75%的要求；第三，研究對(duì)象的U值達(dá)到0.200，但仍不滿足《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定0.4的要求。

3.2.6 采光井天窗設(shè)計(jì)策略

策略應(yīng)用：在二層的寢室和活動(dòng)室北側(cè)植入長(zhǎng)寬33 m×30 m的采光井,一層寢室、活動(dòng)室可以通過采光井底部設(shè)置的天窗(TC2831)，直接收集天然光，如圖 24～圖27所示。

表6 A1右內(nèi)院側(cè)窗優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬計(jì)算結(jié)果

圖24 A1型生活單元組合平面圖Fig.24 Combination plane of A1 type living unit

圖25 A1右一層平面圖Fig.25 Floor plan of A1 right

圖26 A1右二層平面圖Fig.26 Second floor plane of A1 right

圖27 A1右1-1剖面圖Fig.27 Section 1-1 of A1 right

分析表7發(fā)現(xiàn)：第一，研究對(duì)象的Cave值達(dá)到5.27%超過《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值2%的要求；第二，研究對(duì)象的RA值達(dá)到87%超過《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定75%的要求；第三，研究對(duì)象的U值達(dá)到0.190，但仍不滿足《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定0.4的要求。

3.3 天然采光建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)

通過A1型生活單元的采光優(yōu)化設(shè)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，采光優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果，受到優(yōu)化設(shè)計(jì)策略的方式和尺度等多個(gè)因素的影響。

表7 A1右采光井天窗優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬計(jì)算結(jié)果

第一，通過以上研究可以概括這些優(yōu)化策略的特點(diǎn)，如表8所示。

第二，生活單元尺度的影響。生活單元進(jìn)深對(duì)RA和U的影響是最直接的內(nèi)因，但并非說進(jìn)深超過6.6 m就不可以用或者不好，通過采光槽側(cè)窗設(shè)計(jì)策略的研究，可以看出進(jìn)深為9.0 m的生活單元，相對(duì)于6.6 m進(jìn)深的生活單元有著更好的RA和U。在用地集約的情況下，進(jìn)深為9.0 m生活單元更值得推廣。

表8 天然采光建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

4 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)合理的理論探索將會(huì)為未來的幼兒園功能設(shè)計(jì)提供一定的參考[10]。

我們通過對(duì)A1型生活單元應(yīng)用各種天然采光優(yōu)化設(shè)計(jì)策略分析模擬，得到Cave、RA、U及組合平面尺寸的具體數(shù)據(jù)并評(píng)價(jià)分析，為建筑師在幼兒園生活單元前期建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)提供參考。從建筑設(shè)計(jì)的角度，這在一定程度上解決了地塊尺寸較為狹小和出現(xiàn)遮擋的情況下幼兒園生活單元健康采光的問題，也是對(duì)《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)天然采光和建筑日照規(guī)定的補(bǔ)充與探索。

本次研究選擇Cave、RA、U作為研究評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈兪菄?guó)家規(guī)范明確規(guī)定的采光評(píng)價(jià)指標(biāo)，且簡(jiǎn)單易用，很適合建筑師方案設(shè)計(jì)時(shí)使用。隨著天然采光研究的發(fā)展，國(guó)際上有著很多新的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，它們各有特點(diǎn)，豐富了天然采光評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[11]。在幼兒園天然采光研究中可以嘗試使用這些新的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)幼兒園建筑空間環(huán)境的研究從單學(xué)科研究發(fā)展為多學(xué)科交叉的綜合研究，涉及心理、行為、教育、城鄉(xiāng)規(guī)劃等多個(gè)學(xué)科[12]。因此，未來幼兒園建筑天然采光研究應(yīng)當(dāng)注重學(xué)科交叉融合的趨勢(shì)。