南京某高校學生宿舍天然光環境的調研與分析

吳 蔚，倪紹敏

(南京大學建筑與城市規劃學院，江蘇 南京 210093)

引言

中國大學生宿舍建筑一般采用標準化設計。宿舍擔負著許多在校大學生生活、學習、娛樂等多項使用功能，而GB 50033—2001和GB 50033—2013《建筑采光設計標準》都沒有針對宿舍采光設計的專項規定，JGJ 36—2005《宿舍建筑設計規范》則將其采光標準歸類于側采光的住宅居室。然而與普通住宅相比，大學生宿舍無論在空間設計、采光照明還是使用方面，存在著許多不同之處：①大學生宿舍在功能使用上較為復雜，即不僅要滿足大學生的生活，還要兼顧學生的學習需求；②我國大學生宿舍空間進深較大，且多采取單側采光形式，給室內天然采光造成一定困難；③學生宿舍空間緊湊有限，家具擺放也是相對固定的，學生很少能隨意移動其生活和學習的位置。此外，我國2000年以后新建的大學生宿舍，基本采用高床低桌的組合形式，這在一定程度上影響了室內的天然采光。

目前我國有許多與大學生宿舍相關的研究，但主要集中在空間設計、功能利用以及室內聲、熱環境等方面[1-4]。杜曉輝[5]在2009年對天津大學東西向宿舍室內光環境進行的實地評估和分析，然而，由于我國大學生宿舍主要以南北向為主，因此其研究缺乏一定的代表性。本文以南京某高校宿舍為研究對象，選取在我國目前具有代表性的4種類型大學生宿舍，通過實地測量和調研，量化分析我國大學生宿舍在采光照明上所存在的問題，并提出相應的改進措施和建議。

1 樣本選擇及實地測量

研究顯示[6-8]，我國大學生宿舍建筑以南北向板式樓為主，較常見宿舍類型有4種，即改建式(T1)、公寓式(T2)、內置式(T3，衛生間設在入口處)和外置式(T4，衛生間設在側采光口處)。其中前兩類宿舍的居室和衛生間分開布置，多間或幾間宿舍居室共用一間公共衛生間，后二類宿舍居室都附帶有衛生間。

我們以南京某大學2000年以后新建的或改建的板式大學生宿舍為研究對象，選擇代表上述4種類型的宿舍建筑，并根據以下原則選擇宿舍單元樣本：

1)每棟宿舍建筑分別在其低層、中層及高層各選取1間宿舍樣本。

2)如果該宿舍建筑在南北朝向皆布置有宿舍單元，則南北朝向各取一間宿舍樣本。

3)選擇具有代表性的普通標準宿舍單元，即室內家具、采光照明皆沒有做過改動或移動，采光口也沒有添加任何固定遮光物，包括遮陽板或固定晾衣架等。

從四棟宿舍建筑選擇宿舍樣本共23間，表1為實測宿舍樣本的建筑信息和光物理特性。表2是四類樣本宿舍單元的典型平面圖、測點布置位置及室內的魚眼照片(從入口照向窗口)。測點布置原則是在宿舍居室內從窗臺向內，分別為距窗1 m(S1靠窗點)、居室中間設一點(S2中點)、距入口處設一點(S3內側點)。測點據地高0.75 m。

表1 4種類型宿舍樣本的建筑物理信息

因宿舍樣本數量較多，為方便實地測量和比較分析，所有測量都選擇在冬日晴天(云量低于30%)，測量時會盡量避免室內的直射陽光。每間宿舍樣本的測量天數為3天，測量時間是從10：00—15：00，每隔1 h測量一次。實測室內天然采光時，所有活動遮光物如晾曬的衣物或窗簾等會移開，并關閉室內所有人工照明設備。

2 實測結果和數據分析

表3為宿舍樣本的實地測量。其中樣本宿舍編號為“宿舍類型-樣本數_樓層-朝向”，樓層分為L(低層)、M(中間層)、H(高層)三種，朝向分為S(南向)和N(北向)兩種。如表3中編號為“T3-1_L-S”的宿舍樣本，代表的是外置式宿舍T3的第1間樣本，該樣本位于底層南向。綜合分析表3的實測值，可以看出：

1)有74% 宿舍樣本的室內天然光平均照度達到GB 50033中住房居室的要求(即室內天然光平均照度不應低于300 lx)。此外，除樣本T2-1_L-S外，所有宿舍樣本的室內平均照度均達到GB 50034—2013《建筑照明設計標準》所規定的不低于150 lx的要求。T2-1_L-S宿舍平均照度值低的主要原因是該宿舍樣本位于一樓，因安全原因，原設計中的開放陽臺被封閉，極大地影響了室內采光。

表2 4類宿舍的實測樣本平面圖及室內魚眼照片

續表2

2)所有樣本宿舍內的照度均勻度普遍偏低，不能滿足GB 50034規定的不小于0.4的要求。照度均勻度并沒有因為樓層提高而提高，而是因宿舍類型不同而不同，其中附帶衛生間的T3和T4類型的宿舍照度均勻度要遠遠低于T1和T2類型。就同一類型宿舍而言，北側宿舍的照度均勻度略好于南側宿舍。

表3 所有宿舍樣本測量的照度平均值

3)在同種類型的宿舍里，一般高層宿舍的采光要好于低層宿舍。這主要是因為室外多各種遮擋物的影響。首先宿舍區建筑容積率較大，宿舍建筑之間的樓間距較小，宿舍樓之間會互相遮擋，特別是一些老舊的大學校區；其次高校宿舍樓之間一般都會有綠化帶，無論是高大的喬木還是低矮的常綠灌木，以及建在宿舍樓旁邊的自行車棚或晾曬架等，都影響著底層宿舍的日照和采光。加之安全因素，很多1～2層的宿舍都會做包括封閉陽臺和安置防盜網等的處理，這些都或多或少都對天然采光造成影響。研究小組走訪的大多數低層宿舍都較為陰暗潮濕，通風采光都存在一定問題。

4)由于所有實地測量都是在晴天情況下開展的，因此在同類型宿舍里，南側宿舍室內的室內平均天然照度要高于北側宿舍，而北側宿舍的照度均勻度則略好南側宿舍。 然而調查小組在實地調研時發現，即使在北側采光較好的宿舍里，大部分學生會對其室內天然采光感到不滿，其主要原因是沒有直射陽光。而一些住在南向低層宿舍的學生，對室內直射陽光的需求要高于改善室內天然光環境。

總體而言，盡管大部分宿舍樣本的室內平均天然光照度達到規范要求的標準，但由于室內天然光分布很不均勻，因此絕大多數被調研宿舍的整體天然光環境普遍不理想。比較而言，改建式宿舍T1和公寓式T2的室內光環境最好，內置式T4次之，外置式宿舍T3的采光情況最差。由于宿舍房間進深比一般住宅要大，而附帶衛生間后的宿舍更是加大了房間進深，使室內平均光照度和照度均勻度都較差。特別是外置式T3宿舍，衛生間布置在采光口外側，嚴重影響到居室內的日照和采光。我們在走訪和測量該建筑時也發現，即使是在白天室外光線較好的情況下，該宿舍建筑人工照明的總使用率要遠遠高于其他三間宿舍建筑。

在實測的基礎上，我們又利用計算機光模擬軟件DAYSIM 還原和分析了四種類型的實測宿舍樣本的全年光環境狀況。DAYSIM 所模擬出來的全年結果再次證實了上述實測結論。

3 分析與討論

通過實地測量和計算機模擬分析，我們發現該高校學生宿舍室內天然光環境普遍不理想，其主要問題是宿舍室內天然光分布很不均勻，照度均勻度偏低。造成這種問題的主要原因包括以下幾個方面：

1)我國大學生宿舍特有的空間設計和布局，僅憑單側采光很難滿足室內采光需求。目前我國大學生宿舍基本上為4人一間的模式化空間設計，層高為2.8～3.3 m，開間為3.3～3.6 m，進深在4.5～5.4 m之間。由于宿舍房間進深較大，天然光很難照到室內深處。本次調研顯示即使是采光較好的T1和T2型宿舍，在遠離側采光口的地方，其天然光照度還是偏低，大部分不足100 lx，此外，研究小組在實地走訪時注意到學生留在宿舍學習時，大都會在所分配的家具位置上。目前宿舍家具大多采用上床下桌、雙側沿墻布置模式。本次研究也對個別宿舍樣本的學生課桌桌面進行了實地測量，桌面測點照度僅為無遮擋水平面上的1/10左右，室內家具“高床低桌”組合模式對學生學習桌面的采光有較大影響。特別是被分配在遠離側采光口的兩個床位的學生，其桌面上天然光照度值通常無法滿足學習需求，不得不進行人工補光照明。

2)目前所采用的窗墻比標準已不能滿足當代宿舍設計的需求。建筑師運用較多也較為簡便有效地控制宿舍采光質量的標準是JGJ 36和GB 50034所規定的窗地比。本次實地調研也可以看出，凡是達到規范所規定的不低于1/7窗地比的T1和T2型宿舍，室內天然光環境相對較好。然而隨著我國大學生宿舍人性化設計的進一步深入，附加洗手間或是增加晾曬衣物的陽臺，已成為現代大學生宿舍設計的發展趨勢，許多現代宿舍設計已較難滿足1/7這一規定。

3)室外建筑物的遮擋，主要是宿舍樓之間的遮擋是造成低層宿舍采光較差的主要原因。《民用建筑設計通則》(GB 50352—2005)中第5.1.3規定“宿舍半數以上的居室，應能獲得同住宅居住空間相等的日照標準”，可見該標準中對宿舍建筑日照間距的要求遠低于住宅建筑，因此大學生宿舍區建筑密度較大，樓間距普遍偏小，造成宿舍樓之間的互相遮擋情況比較嚴重。

4)缺乏有關宿舍建筑天然采光設計的明晰標準和規定。如我國既往與現行的GB/T 50033沒有針對宿舍建筑的專項規定。只有JGJ 36在5.1.4條中規定“采光系數最低值不應小于1%”，并提到此條應按GB/T 50033—2013的有關規定進行調整。由于GB 50352—2005參照的是GB/T 50033—2001，我們根據相關規定推測宿舍設計規范參照的是GB 50033中的住宅建筑的臥室、起居室(廳)的采光標準：側面采光中采光等級為Ⅳ類的場所，采光系數最低值不應小于1%。而GB/T 50033—2013提高了采光等級Ⅳ類的采光標準值，即側面采光的采光系數不應低于2.0% ，室內天然光照度不應低于300 lx。在此值得一提的是，盡管GB 50033沒有針對宿舍采光的專項要求，但GB 50034—2013卻對宿舍建筑的采光照明有著明確規定: “窗地比不應低于1/7，照度標準值要求以地面參考面的照度不應低于150 lx；照度均勻度要求不小于0.40”。 我們注意到GB 50034—2004沒有任何與宿舍室內照明相關的規定，由此可見宿舍建筑在采光照明方面已經引起了一定的重視。

4 結束語

我國高校大學生宿舍對室內采光照明質量要求較高，但本次調研顯示我國大學生宿舍室內天然光環境仍然存在不理想的問題。我們在實地走訪時注意到，即使在晴天采光情況較好的情況下，仍有很多宿舍選擇開燈，能耗浪費大。因此，針對我國高校大學生宿舍天然光環境，我們提出以下幾點改進建議：

1)對于宿舍樓布局的方面，適當增加樓間距，減少建筑高度，可采用低層架空形式、避免在低層布置宿舍單元等方式，來減少室外建筑物、綠化等室外遮擋對宿舍采光的影響。

2)由于采光和日照密切相關，建議選擇北側走廊、僅在南側布置宿舍居室的方式，以滿足學生生活中對采光日照的需要。

3)建議按照功能劃分宿舍空間，如現在較為常見的公寓式宿舍，除生活用居室外，設置專門的學習室，而學習用房可按照教育建筑普通教室的采光標準。

4)控制單側采光的宿舍進深在4.8～5.1 m之間，就基本能滿足室內采光需求。如果進深過大時，應考慮雙側采光形式，宿舍采光口應盡量選擇開高窗。

5)家具布局方式可以選擇橫向布局的方式，將采光要求較高的功能及較低矮的家具集中布置在采光口一側，在有效利用采光的情況下，減少室內家具的遮擋情況。

6)本次調研選擇的高校宿舍建筑及宿舍樣本有限，測量時間僅以晴天為主，盡管其后的計算機模擬研究證實了實測結論，但相關研究還應在不同地域、不同光氣候條件下開展。