基于優(yōu)化幼兒園光環(huán)境的遮陽板形式研究★

胡倉頡

(北京建筑大學(xué)，北京 100044)

1 幼兒健康對光環(huán)境的依賴

自然采光是幼兒園建筑設(shè)計中的重要組成部分，對改善室內(nèi)照明環(huán)境，節(jié)約能耗和保護(hù)環(huán)境都很重要。對于日間上課，相比人工光環(huán)境，自然采光不僅可以有效提高室內(nèi)光環(huán)境舒適度，還可以提高師生的學(xué)習(xí)和工作積極性。

醫(yī)學(xué)研究表明，自然光除了對幼兒的眼球發(fā)育有影響外，對幼兒身體成長也有較大的影響。兒童如果長時間缺乏充足的自然光，幼兒體內(nèi)對鈣和磷的合成就會不充分，導(dǎo)致骨骼的強度不足以支撐幼兒體重，出現(xiàn)下肢骨骼彎曲、身材矮小等情況，這是典型的由于維生素D的缺乏而導(dǎo)致的佝僂病體征。

2 遮陽板的特征及作用

根據(jù)《幼兒園建筑設(shè)計》中規(guī)定，幼兒活動室必須朝南向布置，在滿足最低采光標(biāo)準(zhǔn)的同時，為爭取得到更均勻的光照條件，遮光板的設(shè)置為有效手段。

遮陽板的優(yōu)點：1)設(shè)置在人眼視線以上，遮陽的同時并不遮擋視線。2)降低近窗處照度，避免產(chǎn)生眩光。3)表面選用反射材料，可通過二次反射，使光纖進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)深較大處，提高整體采光均勻度。4)將遮陽板結(jié)合建筑立面造型設(shè)計，創(chuàng)造出獨特的建筑立面和特殊的空間效果。

3 針對不同遮陽板形式的光環(huán)境軟件模擬

在對室內(nèi)光環(huán)境的評價指標(biāo)中，自然光環(huán)境是動態(tài)的，而采光系數(shù)只能反映出全陰天天空模型下的采光情況，并不適用于對建筑的采光性能進(jìn)行全面的評估。有效天然采光照度(Useful Daylight Iluminance)為常用的動態(tài)光環(huán)境評價指標(biāo)。本文將結(jié)合采光系數(shù)與UDI共同評價幼兒園活動室內(nèi)的光環(huán)境質(zhì)量。

本文以北京市氣候條件為例，進(jìn)行光環(huán)境模擬。設(shè)置原始分析模型，根據(jù)JGJ 39—2016托兒所、幼兒園建筑設(shè)計規(guī)范中指出，活動室面積不應(yīng)小于70 m2，窗地比不應(yīng)小于1∶5，故設(shè)置活動室為9 m×6 m×3.6 m。在南向側(cè)窗設(shè)置遮陽板，且上層附著反射率為98%的鍍銀膜。

通過改變遮陽板位置、寬度、角度得到最適宜方案，如圖1～圖3所示，分別為原始方案模型，改變遮陽板寬度和高度的基礎(chǔ)模型，改變遮陽板角度的基礎(chǔ)模型。

3.1 遮陽板的位置

設(shè)置遮陽板放置的位置：距離窗戶頂端位置為窗戶高度的1/3,1/4,1/5對比分析。

表1 不同遮陽板位置對光環(huán)境影響的評價指標(biāo) %

由表1可知，當(dāng)設(shè)置遮陽板后，采光系數(shù)有明顯增加，UDI(100 lux～2 000 lux)數(shù)值越大說明室內(nèi)產(chǎn)生眩光的可能性越小。當(dāng)遮陽板放置在距窗戶頂端1/4窗高時，采光系數(shù)與UDI(100 lux～2 000 lux)的數(shù)值均達(dá)到最大值，故選1/4。

3.2 遮陽板的寬度

設(shè)置遮陽板的寬度變化為三種:300 mm,600 mm,900 mm。

表2 不同遮陽板寬度對光環(huán)境影響的評價指標(biāo) %

由表2可知，隨著遮陽板的寬度增加采光系數(shù)增加較弱，但寬度增加到900 mm時，采光系數(shù)遠(yuǎn)低于原方案數(shù)據(jù)，說明寬度增加到900 mm時，對活動室內(nèi)的遮擋嚴(yán)重。當(dāng)遮陽板的寬度為600 mm時，UDI(100 lux～2 000 lux)增加明顯，說明雖采光系數(shù)無明顯增加，但產(chǎn)生眩光的可能性明顯減少,故選擇600 mm為遮陽板的最佳寬度。

3.3 遮陽板的角度

將窗戶外部遮陽板以內(nèi)側(cè)遮陽板為定點，逆時針方向旋轉(zhuǎn)。設(shè)置三種不同的遮陽角度40°,60°,80°。

表3 不同遮陽板角度對光環(huán)境影響的評價指標(biāo) %

由表3知，當(dāng)遮陽板的角度偏轉(zhuǎn)60°時，UDI(100 lux～2 000 lux)增幅微弱，對產(chǎn)生眩光的可能性改善不明顯；但采光系數(shù)數(shù)值增加明顯，故綜合考慮，選取60°為遮陽板最佳角度。

4 結(jié)論

通過本研究，對于已達(dá)到基本采光要求的教室來說，可通過在建筑南側(cè)側(cè)窗位置設(shè)置遮陽板的形式來改善內(nèi)部空間的光環(huán)境，遮陽板形式的設(shè)置應(yīng)滿足：1)位置：距窗頂端高度為窗高的1/4；2)寬度：600 mm；3)角度：遮陽板窗戶外側(cè)以內(nèi)測為定點，逆時針旋轉(zhuǎn)60°為最佳角度。

幼兒園建筑與城市人居環(huán)境有著密不可分的聯(lián)系，我們應(yīng)注重幼兒園建筑的設(shè)計質(zhì)量，而不僅僅只關(guān)注設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)冰冷的數(shù)據(jù)，改善城市人居環(huán)境的質(zhì)量才是我們的首要任務(wù)。