幼教建筑的自然采光設計

曲藝

（遼寧科技大學 遼寧鞍山 114051）

兒童作為一個民族的希望，他們的健康成長對于一個國家的發展是必不可少的。幼教建筑作為兒童日常的主要活動場所，室內自然光對于他們來說不可或缺。為了增加對兒童視覺舒適度和心理健康的關懷，同時減少能耗，盡可能避免在幼教建筑中用人工照明來代替室內自然采光的不足。因此，進行幼教建筑設計時，應重視自然采光這一因素的設計。

1 自然光的優勢

自然光在兒童的成長發育中，起著至關重要的作用，對兒童的生理和心理健康都有較大的影響。就生理方面來說，自然光中的紫外線能夠提高兒童的抵抗力，預防和治療感冒、支氣管炎等一些疾病；合理的光照可以促進兒童骨骼的生長發育，避免兒童出現佝僂癥、骨軟化、骨質疏松等健康問題；同時，充足的自然光可以防止兒童的視覺器官出現類似近視的問題。在心理方面，良好的自然采光的環境可以緩解疲勞。經調查發現，自然光會使人分泌一種令人緊張的激素，當這種物質分泌過多時，兒童經常表現出善于交際的特點，提高兒童的合作能力與參與度；當分泌中等量的荷爾蒙時，可幫助兒童集中注意力，對兒童的學習有積極的作用。

2 增加建筑中自然采光的措施

2.1 總體設計——分析場地特點來確定建筑布局

在幼教建筑的自然采光設計中，應當注重建筑所在場地的氣候條件、地理條件和周邊建筑等，其中最重要的是光氣候條件，建筑采光設計的第一步是確定建筑朝向。采光口的朝向涉及到建筑室內能否獲得足夠的光照，對室內的光環境質量影響很大，當室內直接有太陽光射入時，室內照度變化的梯度有明顯升高的趨勢。因此，對于晴天多的地區，窗口的最佳朝向為北向，從而避免太陽直射的同時采光穩定。在寒冷地區，南向窗口的太陽高度角較大，射入室內光線的進深較小，光照面積較小，因而在北方可將窗口向南。

幼教建筑的采光設計也要考慮建筑的形態布局和體量對其影響，基本可將建筑形態和體量大致分為直線式、集中式、分散式和組團式。當選用直線式體量時，建筑中可以選用雙側采光或多側采光的方法，若建筑的進深較大，則需要選用側窗和天窗相結合的方法進行自然光；當選用集中式建筑體量時，由于集中型的形態不容易滿足內部空間的自然采光需要，因而在建筑中設計中庭、采光井和天窗等，以在一定程度上達到改善建筑內部自然光環境的目的。

2.2 深化設計——確定采光形式

采光形式通常根據建筑內部所需的自然光特點及平面、剖面形式進行設計，通過光源的亮度、照度及光線均勻度等要素來確定采光口的位置、尺寸和形態，由此將光線直接引入室內或通過設計采光口的形態將光線轉化為滿足使用者需求的。采光口根據其位置的不同，通常分為側窗采光和天窗采光。

2.2.1 天窗

幼教建筑中如音體室或階梯教室這一類房間，需要較大的使用面積，導致房間進深較大，室內光照不足。在設計時可將這類房間單獨放置或設計在頂層，通過天窗來改善室內采光。由于天窗采光的自然光光線在室內頂部均勻分布，有利于獲得較為充足與均勻的室內采光，但天窗也會產生過多的直射陽光，造成室內輻射熱的問題。天窗有矩形天窗、M形天窗、鋸齒天窗和平天窗這幾種常見的形式。矩形天窗引入自然光的效果較好，但只有天窗下方的采光效果好，其余部分的采光系數偏低；鋸齒形天窗的采光效果最差，但室內整體的亮度優于矩形天窗；平天窗的采光效果最好，但陽光下室內容易產生眩目。因此，在設計矩形天窗時應注意兩側天窗的間距；平天窗的設計要避免室內出現直射光；而幼教建筑需要室內光線穩定、分布均勻，宜選用鋸齒形天窗。

2.2.2 側窗

側窗采光能夠使建筑室內獲得充足的陽光，由于側窗光線的方向性很強，同時側窗采光占建筑空間小，不會對建筑剖面產生太大的影響，因此建筑常采用側窗作為引入光線的手段。在方向上，側窗宜選在建筑的南、北向，若開設在東、西向外墻，因這兩個朝向的太陽高度角相對較低，會引入大量的直射陽光，使幼教建筑的室內容易出現直接眩光，影響兒童生長發育。同時由于房間內的太陽光會沿著進深方向不斷減少，室內窗邊的采光系數同深處的采光系數相比，有較大的差距，單純使用側窗會帶來室內光照分布的不平均，這也是造成幼教建筑室內眩光和照度不均的主要原因。因此在幼教建筑的設計中可以采用側窗與高側窗結合使用的方法，使室內獲得更均衡的采光。

2.2.3 采光中庭

幼教建筑的形式對室內自然的采光效果也有直接的影響，在建筑中利用中庭的形式可以接收到更多的自然光。與內廊式的建筑相比，采光中庭可以更好地處理室內內墻因進深過大，而亮度不夠、照度分布不均的問題，解決了中庭兩側內窗采光存的問題。同時，中庭的高寬比對幼教建筑內部自然光的引入也有一定的影響，當建筑高度一定時，中庭的高寬比越小，室內自然采光的效果就越好。

2.3 細部設計

2.3.1 采光口

采光口的尺度對室內光線的引入同樣起到重要的作用。在采光口的外型上，豎向長窗適合進深較大的房間或光線充足的地區選用，橫向長窗適合進深較小的房間、多陰天的地區或是建筑的背光面采用。在采光口面積的確定上，室內采光量會隨著窗口面積的增大而升高，平均照度值也隨之增加，室內的照度均勻度在窗地比為30%時達到最高值。因此，在不改變其他采光因素的情況下，幼教建筑的最佳窗地比為30%。在采光口高度的設計上，當側窗的位置較低時，可將射入室內的光線通過淺色地板反射到室內深處；側窗處于中等高度時，既可以使光線保持在人活動高度的范圍，同時可以欣賞室外的風景；當側窗在中等高度以上時，光線可以射入房間的深處，同時房間的私密性也隨側窗的高度的增加而增大。當采光口的尺寸一定時，室內照度均勻度同采光口距室內地面的高度成正比。但不能因此一味的升側窗高度，若是不斷升高窗戶高度，不但采光口附近的亮度會受到影響，采光口的面積也會受到限制。采光口較小時會使室內顯得過于幽閉，幼教建筑的外墻開窗面積直接影響兒童的心理健康。因此，考慮到自然光能夠射入室內的水平深度是采光口上端到室內地面高度的1.5倍，在幼教建筑采光口下沿高度不變的情況下，適當增加上沿高度。

2.3.2 遮陽設施

建筑的遮陽設施應避免破壞建筑的立面造型，同時要根據幼教建筑不同時間的不同需求，控制射入室內的自然光線的數量和自然光的屬性。如在寒冷地區，冬季增加室內直射光的攝入，夏季減少室內的直射光，用反射光來替代，以保證夏季幼教建筑室內照度均勻；在一天的不同時段中，可利用遮陽系統控制直射光進入室內，避免產生眩目。常采用的遮陽方式有水平式、垂直式、格柵遮陽、百葉遮陽等。巧妙地利用幼教建筑中的遮陽設施，防止房間因直射光而產生眩光的同時，均勻擴散自然光，提高室內的整體亮度。

3 結語

在幼教建筑的設計中，建筑師通過對建筑布局、采光形式和遮陽方式等方面的重視，優化建筑的自然采光設計，在設計過程中充分考慮兒童對于自然光的需求，給兒童提供一個陽光充足、輕松舒適、健康愉悅的室內光環境。