延安市某辦公建筑自然采光模擬分析

鄭 海，楊紅霞

(延安大學 建筑工程學院，陜西 延安 716000)

舒適的光環境不僅可以減少人的視覺疲勞，提高勞動生產率，而且對人身體健康特別是視力健康有直接影響[1]。利用Ecotect Analysis軟件對延安市某辦公建筑室內自然采光進行模擬，計算出各層的采光系數、照度和自然采光面積，并對照《綠色建筑評價標準》和《建筑采光設計標準》的要求，對其自然采光效果進行評估，為保證辦公建筑室內具有良好的光環境提供一定的參考依據。

1 氣候條件

延安市位于陜西省北部的黃土高原中心地帶，屬半干旱大陸性氣候。年平均氣溫9.7℃，相對濕度平均為45%～60%，年日照時數為2418 h，日照百分率55%，太陽能輻射總量為5016～5852 MJ/m2·年。

在采光設計標準中，我國劃分為5個光氣候區，延安市屬于Ⅲ類光氣候區[2]。根據采光系數乘以各光氣候分區的光氣候系數K，可得出各分區的采光系數[3]。表1為各光氣候區系數K值，表2為各采光等級參考平面上的采光標準值。由表1和表2可知，該辦公建筑空間參考平面上采光系數標準值應不小于3.0%×1.0=3.0%，室內天然光照度不小于450 Lx。

表1 各光氣候區系數K值

表2 各采光等級參考平面上的采光標準值

2 數值模擬

2.1 模擬對象

該辦公建筑位于延安市寶塔區，共10層，總建筑面積為1.43×104m2，容積率為1.62，綠地率為30%。依據圖紙資料，對該辦公建筑進行建模，結果見圖1所示。

圖1 建筑模型圖

2.2參數設置

Ecotect Analysis軟件是Autodesk公司開發的一款性能分析輔助設計軟件[4]。建立模擬后可提供可視化分析圖，設置技術參數后，就可完成對模型的聲、光、熱、造價等方面的模擬分析[5]。利用Ecotect Analysis軟件對延安市某辦公建筑室內自然采光進行模擬，主要參數設置見表3所示。

表3 主要參數設置

3 結果分析

圖2-圖7表示該建筑各層主要功能房間采光系數分布平面圖，表4表示各層采光系數分布情況。由模擬結果可知，1層模擬網格數量為16632，空間室內平均采光系數為12.63%，照度為1419.31 Lx，天然采光達標面積比例為85.98%；2層模擬網格數量為24731，空間室內平均采光系數為8.64%，照度為956.67 Lx，天然采光達標面積比例為82.24%；3層模擬網格數量為14964，空間室內平均采光系數為8.13%，照度為939.16 Lx，天然采光達標面積比例為84.46%；4～8層模擬網格數量為15160，空間室內平均采光系數為7.89%，照度為808.30 Lx，天然采光達標面積比例為82.71%；9層模擬網格數量為15994，空間室內平均采光系數為10.46%，照度為1076.55 Lx，天然采光達標面積比例為86.53%；10層模擬網格數量為15998，空間室內平均采光系數為8.61%，照度為968.28 Lx，天然采光達標面積比例為85.12%。依據各層天然采光達標面積比例可計算出該辦公建筑整體的天然采光達標面積及天然采光達標比例，結果由表5所示。

圖2 1層采光系數分布平面圖

圖3 2層采光系數分布平面圖

圖4 3層采光系數分布平面圖

圖5 4～8層采光系數分布平面圖

圖6 9層采光系數分布平面圖

圖7 10層采光系數分布平面圖

表4 各樓層采光系數標準值3.0～4.0分布情況

表5 1～10層天然采光達標面積及天然采光達標比例

4 結論

為了評價延安市某辦公建筑方案，通過對該典型辦公建筑1～10層的室內自然采光的模擬分析，可以準確判斷建筑的光環境狀況和自然采光效果，避免后續出現建筑室內自然采光不合理的問題，可及時進行優化，為寒冷地區公共建筑自然采光設計提供理論支持。結果表明：主要功能房間采光系數的面積比例1 F為85.98%，2 F為82.24%，3 F為84.46%，4～8 F為82.71%，9 F為86.53%，10 F為85.12%，主要功能總面積為6544.74 m2，天然采光達標面積為5480.51 m2，總達標面積占功能房間總面積的比例為83.7%，滿足相關規范要求。