幼教建筑的自然采光設(shè)計(jì)

曲藝

（遼寧科技大學(xué) 遼寧鞍山 114051）

兒童作為一個(gè)民族的希望，他們的健康成長(zhǎng)對(duì)于一個(gè)國(guó)家的發(fā)展是必不可少的。幼教建筑作為兒童日常的主要活動(dòng)場(chǎng)所，室內(nèi)自然光對(duì)于他們來(lái)說(shuō)不可或缺。為了增加對(duì)兒童視覺舒適度和心理健康的關(guān)懷，同時(shí)減少能耗，盡可能避免在幼教建筑中用人工照明來(lái)代替室內(nèi)自然采光的不足。因此，進(jìn)行幼教建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視自然采光這一因素的設(shè)計(jì)。

1 自然光的優(yōu)勢(shì)

自然光在兒童的成長(zhǎng)發(fā)育中，起著至關(guān)重要的作用，對(duì)兒童的生理和心理健康都有較大的影響。就生理方面來(lái)說(shuō)，自然光中的紫外線能夠提高兒童的抵抗力，預(yù)防和治療感冒、支氣管炎等一些疾病；合理的光照可以促進(jìn)兒童骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育，避免兒童出現(xiàn)佝僂癥、骨軟化、骨質(zhì)疏松等健康問題；同時(shí)，充足的自然光可以防止兒童的視覺器官出現(xiàn)類似近視的問題。在心理方面，良好的自然采光的環(huán)境可以緩解疲勞。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，自然光會(huì)使人分泌一種令人緊張的激素，當(dāng)這種物質(zhì)分泌過(guò)多時(shí)，兒童經(jīng)常表現(xiàn)出善于交際的特點(diǎn)，提高兒童的合作能力與參與度；當(dāng)分泌中等量的荷爾蒙時(shí)，可幫助兒童集中注意力，對(duì)兒童的學(xué)習(xí)有積極的作用。

2 增加建筑中自然采光的措施

2.1 總體設(shè)計(jì)——分析場(chǎng)地特點(diǎn)來(lái)確定建筑布局

在幼教建筑的自然采光設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)注重建筑所在場(chǎng)地的氣候條件、地理?xiàng)l件和周邊建筑等，其中最重要的是光氣候條件，建筑采光設(shè)計(jì)的第一步是確定建筑朝向。采光口的朝向涉及到建筑室內(nèi)能否獲得足夠的光照，對(duì)室內(nèi)的光環(huán)境質(zhì)量影響很大，當(dāng)室內(nèi)直接有太陽(yáng)光射入時(shí)，室內(nèi)照度變化的梯度有明顯升高的趨勢(shì)。因此，對(duì)于晴天多的地區(qū)，窗口的最佳朝向?yàn)楸毕?，從而避免太?yáng)直射的同時(shí)采光穩(wěn)定。在寒冷地區(qū)，南向窗口的太陽(yáng)高度角較大，射入室內(nèi)光線的進(jìn)深較小，光照面積較小，因而在北方可將窗口向南。

幼教建筑的采光設(shè)計(jì)也要考慮建筑的形態(tài)布局和體量對(duì)其影響，基本可將建筑形態(tài)和體量大致分為直線式、集中式、分散式和組團(tuán)式。當(dāng)選用直線式體量時(shí)，建筑中可以選用雙側(cè)采光或多側(cè)采光的方法，若建筑的進(jìn)深較大，則需要選用側(cè)窗和天窗相結(jié)合的方法進(jìn)行自然光；當(dāng)選用集中式建筑體量時(shí)，由于集中型的形態(tài)不容易滿足內(nèi)部空間的自然采光需要，因而在建筑中設(shè)計(jì)中庭、采光井和天窗等，以在一定程度上達(dá)到改善建筑內(nèi)部自然光環(huán)境的目的。

2.2 深化設(shè)計(jì)——確定采光形式

采光形式通常根據(jù)建筑內(nèi)部所需的自然光特點(diǎn)及平面、剖面形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)光源的亮度、照度及光線均勻度等要素來(lái)確定采光口的位置、尺寸和形態(tài)，由此將光線直接引入室內(nèi)或通過(guò)設(shè)計(jì)采光口的形態(tài)將光線轉(zhuǎn)化為滿足使用者需求的。采光口根據(jù)其位置的不同，通常分為側(cè)窗采光和天窗采光。

2.2.1 天窗

幼教建筑中如音體室或階梯教室這一類房間，需要較大的使用面積，導(dǎo)致房間進(jìn)深較大，室內(nèi)光照不足。在設(shè)計(jì)時(shí)可將這類房間單獨(dú)放置或設(shè)計(jì)在頂層，通過(guò)天窗來(lái)改善室內(nèi)采光。由于天窗采光的自然光光線在室內(nèi)頂部均勻分布，有利于獲得較為充足與均勻的室內(nèi)采光，但天窗也會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的直射陽(yáng)光，造成室內(nèi)輻射熱的問題。天窗有矩形天窗、M形天窗、鋸齒天窗和平天窗這幾種常見的形式。矩形天窗引入自然光的效果較好，但只有天窗下方的采光效果好，其余部分的采光系數(shù)偏低；鋸齒形天窗的采光效果最差，但室內(nèi)整體的亮度優(yōu)于矩形天窗；平天窗的采光效果最好，但陽(yáng)光下室內(nèi)容易產(chǎn)生眩目。因此，在設(shè)計(jì)矩形天窗時(shí)應(yīng)注意兩側(cè)天窗的間距；平天窗的設(shè)計(jì)要避免室內(nèi)出現(xiàn)直射光；而幼教建筑需要室內(nèi)光線穩(wěn)定、分布均勻，宜選用鋸齒形天窗。

2.2.2 側(cè)窗

側(cè)窗采光能夠使建筑室內(nèi)獲得充足的陽(yáng)光，由于側(cè)窗光線的方向性很強(qiáng)，同時(shí)側(cè)窗采光占建筑空間小，不會(huì)對(duì)建筑剖面產(chǎn)生太大的影響，因此建筑常采用側(cè)窗作為引入光線的手段。在方向上，側(cè)窗宜選在建筑的南、北向，若開設(shè)在東、西向外墻，因這兩個(gè)朝向的太陽(yáng)高度角相對(duì)較低，會(huì)引入大量的直射陽(yáng)光，使幼教建筑的室內(nèi)容易出現(xiàn)直接眩光，影響兒童生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)由于房間內(nèi)的太陽(yáng)光會(huì)沿著進(jìn)深方向不斷減少，室內(nèi)窗邊的采光系數(shù)同深處的采光系數(shù)相比，有較大的差距，單純使用側(cè)窗會(huì)帶來(lái)室內(nèi)光照分布的不平均，這也是造成幼教建筑室內(nèi)眩光和照度不均的主要原因。因此在幼教建筑的設(shè)計(jì)中可以采用側(cè)窗與高側(cè)窗結(jié)合使用的方法，使室內(nèi)獲得更均衡的采光。

2.2.3 采光中庭

幼教建筑的形式對(duì)室內(nèi)自然的采光效果也有直接的影響，在建筑中利用中庭的形式可以接收到更多的自然光。與內(nèi)廊式的建筑相比，采光中庭可以更好地處理室內(nèi)內(nèi)墻因進(jìn)深過(guò)大，而亮度不夠、照度分布不均的問題，解決了中庭兩側(cè)內(nèi)窗采光存的問題。同時(shí)，中庭的高寬比對(duì)幼教建筑內(nèi)部自然光的引入也有一定的影響，當(dāng)建筑高度一定時(shí)，中庭的高寬比越小，室內(nèi)自然采光的效果就越好。

2.3 細(xì)部設(shè)計(jì)

2.3.1 采光口

采光口的尺度對(duì)室內(nèi)光線的引入同樣起到重要的作用。在采光口的外型上，豎向長(zhǎng)窗適合進(jìn)深較大的房間或光線充足的地區(qū)選用，橫向長(zhǎng)窗適合進(jìn)深較小的房間、多陰天的地區(qū)或是建筑的背光面采用。在采光口面積的確定上，室內(nèi)采光量會(huì)隨著窗口面積的增大而升高，平均照度值也隨之增加，室內(nèi)的照度均勻度在窗地比為30%時(shí)達(dá)到最高值。因此，在不改變其他采光因素的情況下，幼教建筑的最佳窗地比為30%。在采光口高度的設(shè)計(jì)上，當(dāng)側(cè)窗的位置較低時(shí)，可將射入室內(nèi)的光線通過(guò)淺色地板反射到室內(nèi)深處；側(cè)窗處于中等高度時(shí)，既可以使光線保持在人活動(dòng)高度的范圍，同時(shí)可以欣賞室外的風(fēng)景；當(dāng)側(cè)窗在中等高度以上時(shí)，光線可以射入房間的深處，同時(shí)房間的私密性也隨側(cè)窗的高度的增加而增大。當(dāng)采光口的尺寸一定時(shí)，室內(nèi)照度均勻度同采光口距室內(nèi)地面的高度成正比。但不能因此一味的升側(cè)窗高度，若是不斷升高窗戶高度，不但采光口附近的亮度會(huì)受到影響，采光口的面積也會(huì)受到限制。采光口較小時(shí)會(huì)使室內(nèi)顯得過(guò)于幽閉，幼教建筑的外墻開窗面積直接影響兒童的心理健康。因此，考慮到自然光能夠射入室內(nèi)的水平深度是采光口上端到室內(nèi)地面高度的1.5倍，在幼教建筑采光口下沿高度不變的情況下，適當(dāng)增加上沿高度。

2.3.2 遮陽(yáng)設(shè)施

建筑的遮陽(yáng)設(shè)施應(yīng)避免破壞建筑的立面造型，同時(shí)要根據(jù)幼教建筑不同時(shí)間的不同需求，控制射入室內(nèi)的自然光線的數(shù)量和自然光的屬性。如在寒冷地區(qū)，冬季增加室內(nèi)直射光的攝入，夏季減少室內(nèi)的直射光，用反射光來(lái)替代，以保證夏季幼教建筑室內(nèi)照度均勻；在一天的不同時(shí)段中，可利用遮陽(yáng)系統(tǒng)控制直射光進(jìn)入室內(nèi)，避免產(chǎn)生眩目。常采用的遮陽(yáng)方式有水平式、垂直式、格柵遮陽(yáng)、百葉遮陽(yáng)等。巧妙地利用幼教建筑中的遮陽(yáng)設(shè)施，防止房間因直射光而產(chǎn)生眩光的同時(shí)，均勻擴(kuò)散自然光，提高室內(nèi)的整體亮度。

3 結(jié)語(yǔ)

在幼教建筑的設(shè)計(jì)中，建筑師通過(guò)對(duì)建筑布局、采光形式和遮陽(yáng)方式等方面的重視，優(yōu)化建筑的自然采光設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮兒童對(duì)于自然光的需求，給兒童提供一個(gè)陽(yáng)光充足、輕松舒適、健康愉悅的室內(nèi)光環(huán)境。