嚴(yán)寒地區(qū)單朝向辦公LOFT套型的日照優(yōu)化設(shè)計(jì)

梅彤

黑龍江省西埃迪建筑設(shè)計(jì)院北京工作室 北京 100085

引言

嚴(yán)寒地區(qū)是指我國(guó)最冷月平均溫度≤-10℃或日平均溫度≤5℃的天數(shù)≥145d的地區(qū)。單朝向辦公LOFT套型是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種新興的空間類型，面積小、總價(jià)低、空間利用率高、使用靈活性強(qiáng)、性價(jià)比高，深受青年客戶群青睞。陽(yáng)光對(duì)于小套型LOFT空間品質(zhì)的塑造起到關(guān)鍵性作用，如何在嚴(yán)寒地區(qū)的氣候條件下充分利用陽(yáng)光資源以提升單朝向辦公LOFT套型的空間品質(zhì)，是設(shè)計(jì)中亟待解決的問(wèn)題。

1 LOFT風(fēng)格的形成及演化

LOFT在字典中的解釋是閣樓，實(shí)際是指由舊工廠或舊倉(cāng)庫(kù)改造而成的、內(nèi)部有少量隔墻隔斷的高挑開(kāi)敞空間，最初形成于20世紀(jì)40年代的紐約，年輕的藝術(shù)家利用空間大、光線充足的廢棄倉(cāng)庫(kù)和廠房，劃分出創(chuàng)作、居住、展示等不同的功能空間，作為自己的藝術(shù)工作室兼生活空間[1]。

90年代后，由海外藝術(shù)家引進(jìn)我國(guó)，以舊廠房改造方式，采用開(kāi)闊的空間、上下雙層的復(fù)式結(jié)構(gòu)，建成了一批示范性文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)，如北京798藝術(shù)區(qū)、上海M50。此后在改造過(guò)程中逐漸加入民族化、地方性元素，例如上海田子坊創(chuàng)意園區(qū)等。

21世紀(jì)以來(lái)，房地產(chǎn)行業(yè)開(kāi)始借鑒舊廠房改造LOFT的空間形態(tài)和設(shè)計(jì)原理，推出單朝向辦公LOFT套型產(chǎn)品，由大型地標(biāo)性文化建筑轉(zhuǎn)為小而精致的工作空間，依然保留傳統(tǒng)LOFT高敞、自由流動(dòng)、開(kāi)放共享等特征，但風(fēng)格由粗獷轉(zhuǎn)為精致時(shí)尚。相較于平層商務(wù)樓，LOFT辦公空間不僅使用靈活，還可在相同容積條件下?tīng)I(yíng)造出最大的使用空間，并可方便快捷地為企業(yè)提供個(gè)性化展示舞臺(tái)。

2 單朝向辦公LOFT套型對(duì)傳統(tǒng)LOFT的繼承和發(fā)展

傳統(tǒng)LOFT空間的特點(diǎn)，首先是空間切割與共享：由夾層復(fù)式的結(jié)構(gòu)將空間切割，是藝術(shù)家賦予LOFT風(fēng)格的最初也是最基本的特征，透明隔斷、輕巧樓梯保持了空間的流動(dòng)性；其次是豐富的光線利用：舊廠房落地窗、高側(cè)窗、天窗采光，營(yíng)造出豐富的采光效果，空間上部明亮均勻的漫反射使觀展者易于產(chǎn)生沉浸式體驗(yàn)。

單朝向辦公LOFT套型與傳統(tǒng)舊廠房在空間尺度上存在巨大差異，但是充分發(fā)揮利用了傳統(tǒng)LOFT空間的特點(diǎn)，獲得了低總價(jià)、高性價(jià)比、使用靈活性強(qiáng)的效果。

單朝向辦公LOFT套型的優(yōu)勢(shì)和特色在于精確表達(dá)空間性質(zhì)、強(qiáng)化空間結(jié)構(gòu)、提高空間利用效率、提升空間的藝術(shù)表現(xiàn)力：首先，不同性質(zhì)的空間被賦予不同的高度，對(duì)空間性格的塑造更精準(zhǔn)地符合功能需求；其次，貫通空間和夾層空間的復(fù)合和共享，形成立體化的空間結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了貫通區(qū)的軸線效應(yīng)及其對(duì)夾層空間的組織作用，使復(fù)式空間結(jié)構(gòu)具有更明確的中心感、秩序感，同時(shí)豎向分層劃分出不同私密性層次，提升了使用的靈活性；再次，LOFT空間使豎向高度充分發(fā)揮作用，同樣容積條件下的立體得房率得到極大的提升，性價(jià)比更高；此外，LOFT層次清晰的立體化空間結(jié)構(gòu)提供了更為豐富的視覺(jué)信息，起到小中見(jiàn)大的效果；樓梯、雙層高的背景墻等元素為呈現(xiàn)個(gè)性化的標(biāo)識(shí)提供了條件；開(kāi)放共享的空間成為展示企業(yè)文化的最佳窗口，提升了辦公LOFT空間的藝術(shù)表現(xiàn)力。單朝向辦公LOFT套型因其高性價(jià)比，以及流動(dòng)性、開(kāi)放性、藝術(shù)性等特征，逐漸演化成為一種時(shí)尚的空間類型。

3 單朝向辦公LOFT套型現(xiàn)狀問(wèn)題及改進(jìn)措施

雖然單朝向辦公LOFT套型在復(fù)式空間利用方面繼承發(fā)展了傳統(tǒng)LOFT特色，具有多方面優(yōu)點(diǎn)，但光線利用方面還存在幾方面問(wèn)題：一是背陰朝向的辦公LOFT整體缺乏日照，室內(nèi)照度下降快，光線均勻度不佳；二是遠(yuǎn)窗區(qū)上部夾層的光照不足；三是近窗區(qū)也設(shè)夾層時(shí)，雖然空間利用率和使用靈活性得到提升，但同時(shí)也對(duì)中庭采光有一定遮擋，造成中庭上部亮度不夠，缺乏展示空間的氛圍感。

陽(yáng)光對(duì)于提升空間品質(zhì)具有不可或缺的作用：陽(yáng)光能幫助使用者感受形狀、顏色、質(zhì)感和體積，強(qiáng)化使用者對(duì)空間的體驗(yàn)；陽(yáng)光把室外環(huán)境的自然生動(dòng)引入室內(nèi)，令人感受到生機(jī)活力；陽(yáng)光亮度和顏色可形成豐富的光影變幻效果，增強(qiáng)空間趣味。陽(yáng)光可以保護(hù)視力并使人產(chǎn)生積極心態(tài)，在辦公環(huán)境中具有人工照明所無(wú)法取代的作用，可以從規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)兩個(gè)層面進(jìn)行日照設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

3.1 規(guī)劃布局

表1 哈爾濱不同朝向四季日照時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

表中可見(jiàn)，建筑為正南北朝向布局時(shí)，從秋分到春分的半年時(shí)間，北向墻面均無(wú)日照，單向朝北的LOFT采光效果不佳。而東南-西北或者西南-東北布局時(shí)，向陽(yáng)面全年有7.5～9h的日照，同時(shí)背陰面有夏季6h、春秋3.5h、冬季0.5h的日照，呈現(xiàn)陰面不陰的效果，所以建筑需進(jìn)行趨光偏轉(zhuǎn)，呈東南-西北或者西南-東北朝向布局，使背陰面獲得日照。

哈爾濱的傳統(tǒng)街區(qū)多采用45°斜向正交路網(wǎng)，使建筑順路網(wǎng)成東南-西北或者西南-東北朝向布局，提升了建筑內(nèi)不同朝向房間采光的均好性，這種最大化利用日照資源的做法值得繼承發(fā)揚(yáng)[2]。

3.2 建筑設(shè)計(jì)

3.2.1 根據(jù)朝向確定開(kāi)間進(jìn)深尺寸及剖面形式。進(jìn)深差異：背陰朝向日照時(shí)長(zhǎng)短，太陽(yáng)方位角較偏，遠(yuǎn)窗區(qū)照度下降快，所以進(jìn)深不宜過(guò)大。由此，不同朝向宜采用不同的進(jìn)深尺寸和剖面形式：向陽(yáng)朝向的辦公LOFT總進(jìn)深可大于8m，可采用進(jìn)深方向三段式布局、中段設(shè)二層通高共享空間的剖面形式，形成分合有致的川字形立體化空間結(jié)構(gòu)，上下層自然劃分出動(dòng)靜分區(qū)，二層近窗和遠(yuǎn)窗區(qū)相對(duì)獨(dú)立，各子空間可兼容多種不同使用性質(zhì)的功能，使用靈活性強(qiáng)；而背陰朝向的辦公LOFT則宜采用總進(jìn)深方向兩段式布局、近窗設(shè)置二層通高共享空間的剖面形式，總進(jìn)深控制在6m內(nèi)為佳。

開(kāi)間協(xié)調(diào)：由于背陰面和向陽(yáng)面的進(jìn)深不同，開(kāi)間可與向陽(yáng)面同取1/2柱距，也可以取1/3柱距，以降低背陰面LOFT的建筑面積和總價(jià)。

3.3 根據(jù)朝向設(shè)計(jì)反光裝置，把光線反射到進(jìn)深遠(yuǎn)端和高處

辦公LOFT的光線，需要明亮、均勻、柔和、連續(xù)，能照亮進(jìn)深深處及遠(yuǎn)端上部夾層；需要中上部明亮以形成良好的展示效果；同時(shí)，所采用的反光裝置不能遮擋視線。

基于光線柔和的要求，宜選擇凸面擴(kuò)散反射；基于光線均勻連續(xù)的要求，宜選擇寬面反射板；基于反射到中上部且不能遮擋視野的要求，可把反射板靠近地面設(shè)置。

首先外墻不設(shè)置凸出物，防止對(duì)光線造成遮擋，并將外窗盡量平建筑外立面安裝，以減小窗洞深度對(duì)光線的遮擋；其次，平面布局不在中段設(shè)置衛(wèi)生間等封閉房間。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同朝向的太陽(yáng)高度角和方位角確定反光板的形式。

3.3.1 向陽(yáng)面。向陽(yáng)面大部分時(shí)間里陽(yáng)光與墻面成較大夾角入射，只需要調(diào)節(jié)太陽(yáng)高度角即可，所以可在首層及二層落地窗下部，利用窗洞深度，水平方向平行于窗設(shè)置鏡面鋁等高反射度輕質(zhì)金屬材料的圓柱形反光筒?；诠饩€的衍射作用，反光筒的背光面也會(huì)產(chǎn)生反射光，采用反光筒可以最大化地增大反射面面積；同時(shí)筒體作為立體結(jié)構(gòu)可以形狀自持，不必另外設(shè)置安裝支撐框架，簡(jiǎn)化了構(gòu)造層次和加工成本。經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，反光筒凸面的擴(kuò)散反射作用可將陽(yáng)光均勻、柔和、連續(xù)地反射到遠(yuǎn)端和高處。圓柱形反光筒的直徑不宜超過(guò)窗洞深度；長(zhǎng)度不超過(guò)窗寬。

對(duì)于二層近窗區(qū)夾層，可在視線以上、梁底以下的區(qū)域設(shè)置反射百葉，通過(guò)調(diào)節(jié)百葉與水平面的夾角，將陽(yáng)光擴(kuò)散反射到二層遠(yuǎn)窗區(qū)夾層。

3.3.2 背陰面東北朝向：春秋早晨5:30-9:30受陽(yáng)光照射，太陽(yáng)高度角最大35°，方位角約90～135°，即早晨近6:00陽(yáng)光以很低的高度角從東向與墻面成45°夾角入射，此后太陽(yáng)與墻面夾角逐漸減小，同時(shí)高度角增加。斜側(cè)向入射的陽(yáng)光，只能照到側(cè)墻近窗區(qū)域，難以照到室內(nèi)深處。水平方向的反光筒只能調(diào)節(jié)高度角，不能轉(zhuǎn)化方位角，只能把光線順入射光線方向反射到入射光線對(duì)側(cè)的側(cè)墻高處，所以需要采用既能調(diào)節(jié)高度角，又能轉(zhuǎn)譯方位角的方式，才能使室內(nèi)更多區(qū)域獲得日照。為此，將落地窗下部的反光筒與水平面成角度斜向設(shè)置，以轉(zhuǎn)化方位角；同時(shí)加大反光筒上部直徑，縮小底部直徑，把圓柱形反光筒調(diào)整為上粗下細(xì)的圓錐形狀，以加大上部反射面面積，從而增加其在高處和遠(yuǎn)端的反射光強(qiáng)度。經(jīng)實(shí)測(cè)，斜向上粗下細(xì)的反光圓錐可將陽(yáng)光反射到天棚、入射光線同側(cè)墻中上部及遠(yuǎn)端入戶墻面中上部。

反光錐體的口徑最大處不宜超過(guò)窗洞深度；長(zhǎng)度斜向放置時(shí)頂端不宜超過(guò)桌面高度；間距以不互相遮擋為前提，盡量密集以便爭(zhēng)取最大的總反射面積。多個(gè)反光圓錐的夾角取微差，可把每個(gè)反光圓錐的光線反射到不同高度，使反射光覆蓋到更大范圍；多個(gè)反光圓錐的夾角相同，則反光范圍接近重合，亮度增強(qiáng)。

西北朝向同樣即需要調(diào)節(jié)高度角，又需要轉(zhuǎn)譯方位角，才能使室內(nèi)更多區(qū)域獲得日照。反光筒設(shè)置原方式東北朝向相同，室內(nèi)反射光變化軌跡相反。

3.4 在北側(cè)建筑的南向墻面設(shè)上旋反光板

在建筑組團(tuán)的后排建筑的南向墻面，設(shè)置與墻面成角度設(shè)置為上旋反光板，可將陽(yáng)光以接近水平的角度反射到前排各層背陰朝向房間，從而改善前排各層背陰面房間的日照。

規(guī)劃上對(duì)建筑進(jìn)行45°偏轉(zhuǎn)布局后，春秋季節(jié)陽(yáng)光以垂直于向陽(yáng)墻面的角度入射時(shí)，太陽(yáng)高度角約為35°，因此上旋反光板和垂直墻面成17.5°時(shí)，陽(yáng)光春秋季節(jié)能夠以水平方向反射到前排的背陰朝向房間[3]。

3.5 增強(qiáng)室內(nèi)漫反射

首先，應(yīng)創(chuàng)造整體空間的通透感，保證豎向貫通區(qū)的尺度以及水平方向延展無(wú)遮擋的視覺(jué)效果；其次，采用透明隔斷劃分空間、輕盈空透的金屬構(gòu)件做支撐結(jié)構(gòu)防止對(duì)光線造成遮擋；再次，運(yùn)用淺色墻面地面材料增強(qiáng)室內(nèi)光線的漫反射。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)規(guī)劃布局中對(duì)建筑進(jìn)行45°角趨光偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而根據(jù)不同朝向選擇適宜的進(jìn)深、剖面形式、反光裝置，并通過(guò)設(shè)置后排建筑上旋反射裝置、增強(qiáng)室內(nèi)漫反射等方式，可在單朝向辦公LOFT套型室內(nèi)營(yíng)造出適合辦公及展示的日照環(huán)境。