我國一線城市高層高密度住宅區(qū)的自然采光研究
——以上海為例

李思

金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院 浙江金華 321000

1 研究背景

住宅為人們提供了一個基本的安全穩(wěn)定的休息空間，而住宅在其中體現(xiàn)了更為重要的作用，它對于人們的建設(shè)，隨著現(xiàn)代社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的提高。舒適的居住環(huán)境對人們的生活非常重要，它反映了城市的精神面貌。

高層高密度住宅的蓬勃發(fā)展已經(jīng)過去了十年，它現(xiàn)在是中國城市住房發(fā)展的主要形式之一，甚至在曾經(jīng)偏遠的縣城也不例外[1]。他的優(yōu)點是節(jié)約土地，但它也比普通建筑消耗更多的能源，并帶來其他問題。

居住密度是指一定面積的居住用地面積占總用地面積的百分比。高密度住宅是指單位容積率高、建筑面積大、兩棟樓間距小、樓層高、戶數(shù)多的高比例住宅。采光系數(shù)是指采光系數(shù)是指在室內(nèi)給定平面上的一點，由直接或間接地接收來自假定和已知亮度分布的天空漫射光而產(chǎn)生的照度與同一時刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產(chǎn)生的天空漫射光照度之比[2]。

研究表明，人眼在自然光下的視覺效果比在人工光下高。太陽能是一種安全、清潔的能源，利用室內(nèi)自然光可以節(jié)約能源，保護環(huán)境。在亞熱帶濕潤氣候區(qū)氣候溫和，自然光充足，同時也為天然采光的利用提供了有利條件[3]。

2 上海的氣候條件

上海屬亞熱帶濕潤氣候，四季分明。冬季寒冷潮濕，來自西伯利亞的西北風(fēng)會導(dǎo)致夜間氣溫降到零度以下，盡管大多數(shù)年份只有一兩天降雪。

從表1，我們可以看到，上海在炎熱潮濕的夏季，平均每年8.7天超過35℃，偶爾會有暴雨或雷暴出現(xiàn)。大多數(shù)季節(jié)是變化無常的春天，秋天較為多雨，大多數(shù)天氣是陽光明媚和干燥的。全市1月平均氣溫為4.2℃，7月為27.9℃，年平均氣溫16.1℃，年平均日照時數(shù)為1775.8小時，年平均降水量1166.1mm，平均相對濕度在74%。

圖1 &2 上海市太陽路徑立體圖、上海市最佳朝向（來源：Ecotect）

從圖1和圖2可知，太陽高度角最大值在6月22日這天，約為81.5°，夏季更高；在12月22日這天為35°。該地區(qū)的最佳朝向為南偏東15°。在這個方向，建筑可以得到最好的天然采光。

3 案例分析

3.1 案例基本情況

本文以上海財富海景小區(qū)為分析對象。該住宅位于浦東陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)中心，聚集了眾多豪華房地產(chǎn)的主要陣地。有5棟高為128.7m的樓，里面有532個單元。住宅面積48600m2，總建筑面積196781.8m2。建筑容積率為3.36。這五棟建筑分別有28層（A幢）、37層（B幢和C幢）和38層（D幢和E幢），高度分別為97.7m（A幢），125.6m（B幢和C幢）和128.7m（D幢和E幢）。兩棟樓之間的最大間距是95.62m，最小的間距是72.8m。

表1 上海氣候數(shù)據(jù)（來源：中國氣象局）

表2 各層采光系數(shù)（來源：Ecotect）

表3 A幢-E幢采光系數(shù)

3.2 基于Ecotect的建筑物間陰影區(qū)

五棟高層建筑錯開布置，呈點狀。這是Ecotect模擬出的陰影圖，顯示出陰影主要在北側(cè)。南向日照較好，北向日照時間較短。由于樓間距超寬，幾乎沒有陰影的相互遮擋，即使是一樓也能獲得良好的自然陽光。而且，樓與樓之間的距離是恰到好處的，也不會造成面積浪費。并且周邊建筑與本小區(qū)的距離都在90米以上，所以不會有來自周邊建筑的影響[4]。

3.3 基于DIVA for Rhino的采光系數(shù)

在大多數(shù)的采光評估方法中，由于太陽光的性質(zhì)是不斷變化的，所以常常將其排除在計算之外，最廣泛使用的采光評估方法之一就是是采光系數(shù)。由于在本小區(qū)中樓與樓之間并沒有影響，所以選擇了最中間的D幢建筑的1樓、8樓、16層、24層為研究對象。

1F、8F、16F 和 24F 的采光系數(shù)分別為 1.84%, 1.89%, 1.93%以及1.94%，最高和最低采光系數(shù)的差距也小于0.1%。高度會對采光系數(shù)有影響，但是在此高度影響較小。D幢所有戶型均有較好的天然采光。

由于每棟樓布置的位置以及朝向都不同，所以將整個小區(qū)進行采光系數(shù)的模擬，結(jié)果如下表3。

由于建筑物之間的距離較遠，這五座建筑物的日照系數(shù)均滿足要求。這十座建筑物呈點狀排列。C、D、E幢在小區(qū)東面，A、D、E幢在小區(qū)南面。因此，E幢的采光系數(shù)最高，而B幢的采光系數(shù)最低。C、D和E幢也高于東北部的A和B幢。

4 結(jié)語

住宅的采光系數(shù)與布局、高度以及朝向有關(guān)，但是影響不是很大。當(dāng)住宅間距足夠、建筑布置合理、朝向適宜的情況下，高層高密度住宅就能得到符合規(guī)范要求的天然采光。之后，會在我國一線城市的高層高密度住宅區(qū)尋找更多的住宅，模擬更多樓層，分析更高樓層的采光系數(shù)變化，得到更全面的結(jié)果。