綠色辦公建筑天然采光策略

黃海靜，李毛毛

（重慶大學a.建筑城規學院；b.山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室，重慶 400045）

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，是與自然和諧共生的建筑。辦公建筑是為行政、教育及其他工作提供活動場所的公共建筑。工作人員在辦公室工作八小時及以上的時間，其光環境的舒適度會影響工作效率。同時，辦公建筑應遵循綠色建筑設計的原則，避免造成資源浪費和環境問題。綠色辦公建筑中引入無污染、光色好的天然光作為采光光源是綠色光環境設計的關鍵。

綠色辦公建筑天然采光的意義體現在:1）節約照明用電，降低建筑能耗。辦公建筑的室內光環境中，天然采光所占比例越大所需人工照明就越少，既節約照明用電也減少照明設備產熱，從而減少空調負荷；照明用電約占建筑能耗的25%～40%，合理的天然采光可節省52%的照明用電，節能意義大。2）清潔無污染，利于人體健康。天然光作為綠色光源，能減少對環境的污染；天然光也是人眼所適應的光源，比人工照明的視覺功效更高。3）提高工作效率，營造動態室內空間。天然光能創造出人工照明無法替代的自然光環境，使人感到愉悅，較高的采光舒適度更有助于提高工作效率；天然光還能強化空間，營造豐富動態、富于變化的室內環境。

1 綠色辦公建筑光環境設計要點

1.1 辦公建筑光環境設計要求

辦公建筑的使用特性是辦公人員需要盯著水平作業面或是豎向的電腦屏幕，座位固定，如果辦公室內的光環境不佳，照度不均勻或是有眩光，則極易產生視覺疲勞，影響工作效率和人體健康。

辦公建筑的采光系數最低值、采光標準應符合以下要求（表1）。

表1 辦公建筑采光標準

同時，辦公建筑還應避免直射陽光引起的眩光。作業面鄰近周圍的照度可低于作業面照度，但不宜低于下表中的數值（表2）。

表2 辦公建筑作業面及周圍照度要求

1.2 辦公建筑光環境現狀

在大量的辦公建筑中，由于設計師沒有對天然光進行精心設計，導致室內光環境問題較多，使用者在不舒適甚至不健康的光環境下工作，造成資源浪費。

1）照度不夠，均勻度差。辦公建筑受平面布局、使用情況、經濟成本等因素影響，進深較大且多采用單側窗采光。在側窗高度1.5 倍的地方，工作面的平均照度值大幅降低，整個房間照度均勻度差。因此，僅依靠側窗采光不能滿足大進深辦公建筑的采光要求。

2）眩光嚴重，舒適度差。眩光產生的原因一是直接或通過反射看到燈具、明亮的窗口或者亮度極高的光源，二是在視野中出現強烈的亮度對比。此外，辦公建筑的水平作業面和電腦屏幕也容易出現光幕反射。因此，辦公建筑不能只增大采光口的面積，應考慮其采光質量，避免眩光，提高光環境舒適度。

3）熱量獲得、損失過多。天然光直接進入室內時，隨著建筑采光口面積的增大，會導致室內溫度變化較大，早上和晚上溫度低，中午的溫度高，從而造成較多的熱量得失。人體的熱舒適度降低，需要采取空調制冷，消耗電能。因此采光口應在保證采光的同時考慮熱工性能，在天然光進入室內時，應通過合理的構件進行處理。

1.3 綠色辦公建筑光環境設計要點

辦公建筑的光環境設計應滿足以下條件:1）適當的照度水平；2）一定的照度均勻度；3）合適的亮度比；4）盡量避免直射光的射入和過多的熱量得失；5）工作面上避免眩光干擾；6）直觀性提供天氣或時間的信息及與自然的親近感。

因此，綠色辦公建筑的光環境設計主要解決三個問題:進深較大處的照度不足；近窗處的眩光；能源的浪費。綠色辦公建筑天然采光設計的基本思路就是根據天然光傳播、反射的原理，通過控制建筑外圍護系統保證一個理想的光環境。此外，建筑空間的尺度構成對天然采光設計起著決定作用，應盡量在形體設計過程中使建筑變“薄”，增加天然光可照射的區域，并盡量保證工作面照度的合理均勻。根據《綠色建筑技術導則》，綠色辦公建筑的光環境設計要點如下:

1）采用天然光調控設施，如采用反光板、反光鏡、集光裝置等，改善室內的天然光分布。

2）如不具備天然采光條件，可利用光導纖維引導照明，以充分利用陽光，減少白天對人工照明的依賴。

3）發揮天井、庭院、中庭的采光作用，使天然光線照亮人員經常停留的室內空間。

2 綠色辦公建筑天然光采光案例解析

綠色辦公建筑的天然采光技術，應該以不消耗或消耗很少額外的不可再生能源為主要目標，且盡量減少設備的維修和更新費用，從而降低建筑全生命周期內能源消耗。

現代綠色辦公建筑的天然采光技術，基于建筑外圍護系統控制和建筑空間形體控制，在外立面造型、建筑體量的變化上將使用功能與節能措施結合，既滿足綠色辦公建筑光環境要求，又充分體現建筑的創新性與前沿性。優秀綠色辦公建筑天然采光設計案例如表3 所示。

表3 綠色辦公建筑天然采光案例解析

續表

3 綠色辦公建筑天然采光設計策略

綠色辦公建筑強調通過建筑本身的適宜性設計，充分利用天然采光，降低建筑對人工照明的過度依賴，采光與照明協同互補，從而達到整體節能目的。

3.1 建筑外圍護系統控制

3.1.1 使用遮陽、反射構件

從側面直接引入天然光，易在近窗處形成眩光，降低舒適度。因此，在窗戶外側即建筑側立面可設置構件，構件（遮陽、反射作用）角度一般根據當地陽光照射角度確定。或組織反光板、反射頂棚等實現天然光的漫反射，從而提高整個室內環境照度的均勻度。

3.1.2 雙層外表皮

外立面覆蓋表皮原理同遮陽構件，其優勢在于將建筑的整體性提高。引導天然采光的設施構造亦是多樣，主要是通過光的偏轉和多次漫反射從建筑外部將光線引入建筑內部。在表皮中設置遮陽網，遮陽網根據光線變化自動調節進光量。

3.1.3 窗戶分段設計

在同一立面上開高低窗，高窗補充進深較大處的天然光，低窗提供視野。或將窗戶做成鋸齒狀，鋸齒上半部分形成自遮陽，并使用淺色漫反射屋頂，提高室內照度均勻度，節約照明用電。同時，窗戶的變化也為建筑造型提供新的思路。

3.1.4 中庭補充天然光

傳統的封閉內走廊的空間組織方式，通常造成每個單元房間僅依靠外墻開窗進行采光，近窗處眩光嚴重，進深較大處照度較低。中庭空間從屋頂上引入天然光，對內部空間提供一個額外的采光面，采光效果有了更大的靈活性及適應性。

3.2 建筑空間形體控制

3.2.1 形體自遮陽、自采光

將建筑的體量自身呈傾斜狀，形成南向自遮陽。南向表面積減少，熱量獲得降低；北向的漫反射無眩光，并結合反光板、反射頂棚提高室內照度均勻度。或將建筑退臺式設計，后退的上層建筑為下層空間留出屋頂作為采光面。

3.2.2 體量減法

在建筑整體體量不變的情況下，通過立面減法形成凹口，縮短實際的建筑進深，減少對人工照明的需求。缺失的洞口，使建筑獲得了更多的采光面，天然采光條件得到改善，視野也更加開闊。同時，這些采光洞口可作為公共綠化與休息空間，提升了整體空間品質。

3.2.3 形體分段

建筑形體分段控制的方式指縱向上將建筑體量分成若干段處理，每段屋頂都可作為采光面，使天然光進入建筑的開口增多，從而解決高層辦公樓的中間層與底層內部的天然采光問題。

4 小 結

天然采光在綠色辦公建筑中具有重要意義。綠色辦公建筑天然采光設計中，利用單側面采光時，空間進深宜控制在窗高度的2.5 倍；雙側面采光時，進深宜控制在窗高度的5 倍。在進深較大的單層建筑的頂層，可設置天窗進行天然采光。進深較大的高層建筑，可利用中庭、庭院補充天然光。

天然采光策略的選擇在很大程度上與建筑空間形態組織密切相關，建筑設計的早期結合天然采光策略，進行相關空間的組織和調整，才能在營造適宜的室內采光環境的同時，實現建筑能耗的有效降低。

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［2］黃海靜，鄭潔.辦公建筑天然采光影響因素初探［J］.燈與照明，2012（3）:9～11

［3］中華人民共和國建科部.綠色建筑技術導則［S］.建科［2005］199 號

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［5］宋德萱，朱丹.高密度城區辦公建筑被動采光通風設計策略［C］/ /第十屆國際綠色建筑與建筑節能大會暨新技術與產品博覽會論文集，2014

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