淺析舊工業(yè)建筑改造中的天然采光設計

劉曉茜

摘? ? 要：科技的進步，促進工業(yè)建設得到快速發(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展理念和建筑節(jié)能減排的逐漸推進，近年來舊工業(yè)建筑改造項目日益增多。在實際改造中，建筑師往往只關注其內部功能的重新設計，卻很少關注天然采光的再設計，導致舊工業(yè)建筑改造后，室內天然光環(huán)境不能很好地適應建筑新的功能，造成照度不足、采光均勻度差等問題，盡管可以通過人工照明來彌補，但會增加電力能耗，違背了可持續(xù)發(fā)展理念。本文就舊工業(yè)建筑改造中的天然采光設計展開探討。

關鍵詞：舊工業(yè)建筑;改造利用;天然采光設計

引言

在社會總能耗中，建筑工程能耗占1/3，具體包括照明設備、暖通設備等。根據當前的建筑節(jié)能設計理念要求，往往重視建筑熱環(huán)境節(jié)能設計，對于照明、采光設計的重視度比較低，有些建筑工程自然光條件良好，但是沒有得到充分利用，不符合節(jié)能環(huán)保要求。對此，在建筑節(jié)能采光設計中，應綜合考慮氣候條件、周邊環(huán)境等因素，選擇最優(yōu)采光節(jié)能方案。因此，需要對建筑工程采光節(jié)能設計要點進行深入研究。

一、天然采光的預測與評價

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機技術在各個行業(yè)中都得到了大規(guī)模的應用，在建筑天然采光的測評中，我們也可以運用計算機建立模型來檢驗建筑的采光性是否合乎標準，和實體模型相比，計算機建模更加簡便、精準。建筑行業(yè)發(fā)展到今天，天然采光設計之所以不能很快的普及就是因為缺乏相應的設計、監(jiān)測工具，而計算機技術的發(fā)展和計算機建模技術的應用為建筑天然采光提供了基本方法。當今國外搭建了許多數字化的天然采光分析模型，這里簡單介紹其中的幾種模型。由微軟公司開發(fā)，在EXCEL的平臺上搭建而成，面對對象是建筑頂部的設計，通過建立天然的采光分析模型，使氣候和建筑能夠很好的通過這個平臺得到計算，使建筑師通過所得數據得到自己想到的采光率。對于分析照明情況，AG132和LumenOe-51gner通過分析計算達拉斯一年中太陽運行軌道的精確數據，建立了三維遮擋曲線，以此為基礎建立了以中國形似貝殼的鋁型鑄件。這些由特殊材質制作的五十萬個貝殼，以開口向北的方式很整齊的排列在屋頂，通過吸收向北朝向的陽光，并且阻止直射陽光帶來的紫外線的投入，很好的避免了建筑物的展品吸收那些有害的成分，從而對人體進行損害。

二、既有舊工業(yè)建筑改造中的天然采光再利用設計

1.既有采光設計的改造

骨架承重結構的廠房其外圍護結構多為自承重且脫離于建筑主體結構的砌體墻，因此根據實際需要擴大外窗是較為簡單高效的改善室內采光的方法，甚至可將整面?zhèn)葔Υ蛲?，?chuàng)造更為通透的室內環(huán)境?；蛘弑Ａ艏扔型獯?，對窗過梁以上部分進行改造，將實墻替換成透明材料，如：玻璃、玻璃磚等。既有舊工業(yè)建筑中很多都采用天窗采光，其中矩形天窗和鋸齒形天窗占多數，平天窗較少。盡管平天窗的采光效率最高，但由于眩光、夏季過熱、積灰、防水等一系列問題，在我國的既有舊工業(yè)建筑中很少采用。對于矩形天窗，可嘗試將其改造成跌落式矩形天窗，以增大天窗在水平方向覆蓋面積從而改善采光均勻度問題。鋸齒形天窗的照度水平、采光均勻度改善可以通過在傾斜的屋面和內部頂面設置反射材質的方法，將更多的光線反射進室內進深較大處，也可通過將屋頂傾斜面改造成曲面以改善室外光線的反射。由于我國大部分鋸齒形天窗的采光口一般朝北，眩光的問題并不突出，而南向天窗所面臨的由直射陽光引起的眩光問題則可以通過在室內設置遮陽板等方式來改善。

2.優(yōu)化建筑物體型

太陽能輻射對于建筑工程室內照明以及熱環(huán)境產生較大影響，同時，建筑工程的體型也會影響太陽輻射的接受面積。為了提升建筑采光節(jié)能性，應該優(yōu)化建筑工程體型設計，充分利用自然采光條件，盡量減少人工照明能耗。另外，在對建筑工程體型進行優(yōu)化設計時，還應綜合考慮地區(qū)差異以及氣候條件因素，比如我國南方地區(qū)夏季炎熱，應做好防熱節(jié)能設計，而北方寒冷，應做好保溫節(jié)能設計，這就要求根據區(qū)域環(huán)境、氣候進行建筑節(jié)能設計。

三、天然采光的重新再設計

當舊工業(yè)建筑的表皮不適宜保留或其空間形式需要較大變動時，建筑師通常僅會保留原有廠房結構，并重新設計其天然采光。工業(yè)廠房建筑的特點是進深大，因此建筑師在改造時，經常會配合空間設計打開一些內部空間，如設置內庭以減少進深，增加采光口面積，還能一定程度上提升空間品質。平天窗因施工方便，一些原本無天窗采光的單跨廠房在改造時，會在屋脊處設置通長的平天窗，也可以根據需要設置多條采光平天窗以改善采光均勻度。對于多層舊工業(yè)建筑，如明尼蘇達州明尼阿波利斯萊歇廣場倉庫的改造，則打開二層至頂層部分樓板，形成中庭空間，并在頂層增設大型天窗，有效引入天然光，此外有些設計甚至采用高強度的玻璃樓板，為內部空間創(chuàng)造出天然光環(huán)境。

四、具體的采光節(jié)能設計注意事項

（1）窗地比越大采光均勻性越好。簡單點說就是窗的面積與地面面積的比值，它的大小決定了屋內自然采光的比例。窗地比越大，窗口設計越大，自然采光的水平也越高相反窗地比越小窗口設計越小，自然采光的效果就差些，而人工耗能的照明設備會隨著自然采光的強度產生變化，研究證明，采光條件較好的房屋，使用人工照明的能耗就更小些。（2）窗戶透光率越大照度均勻度越高。建筑物的采光率與窗戶材質的通透性成正比，通透性越好，屋內的采光率越高。而采光率越高，對于人工照明的使用率就越低，對能源的損耗也越低。（3）窗戶相對位置高度越高越節(jié)能。很多人在裝修房子的時候，都喜歡采用落地窗，這不僅是為了擴大視野，增強建筑的美觀性，還在一定程度上起到了節(jié)能的作用。尤其對于高層建筑來說，全部采用插U能過戶位置偏低的設計會影響整體的視覺效果。

五、結論

舊工業(yè)建筑的循環(huán)再利用已經成為建筑可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，由于工業(yè)建筑本身的結構特點，導致其天然采光上存在許多問題，加之工業(yè)廠房改造后的使用功能更是繁多復雜，不同的功能對采光有不同的要求，因此需要建筑師從多方面綜合考慮，盡量通過合理改善建筑形式來解決和優(yōu)化其天然采光，并輔之以必要的技術手段。

參考文獻：

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