基于多目標優化的雙層天窗采透光系統設計

中圖分類號：TU113 文獻標志碼：A 文章編號：1000-582X（2025）09-076-17

Abstract：The incorporation of skylights significantly improves indoor natural lighting uniformity and illuminationlevels.Additionally，theuseofanairlayer helps mitigate hear transfer between indoor andoutdoor environments，thereby improving the overall quality of the indoor light environment. Using a comprehensive market building in Handan Cityas acase study，this research designs adouble-layer skylight transmissionsystem comprising 27 combination configurations by integrating skylights and air layers through the Grasshopper simulationplatform.With the helpof Octopus，amulti-objective optimizationsolution is developed to balance energy consumption and light comfort.The independent variables and evaluation index datasets are further analyzedusing the Hiplot platform to evaluate correlations between design parameters and light environment indicators.Results show that the optimal configuration is achieved when the air layer thickness is 0.8m ，thesemitransparent material thickness is 0.005m ，and the skylight area ratio is O.3.Under these conditions，the proportion of indoor effective daylight illumination increases by 10.97% ， the probability of daytime glare decreases by （204號 39.40% ，the brightnes ratio between north-south entrances and exits and their background surfaces decreases by （20號 61.45% and 45.10% respectively，and energy consumption per unit area is decreased by 18.42% . Correlation analysisrevealsthatinterlayerheightisnegativelycorelated withdaylightcoefficient，effectivedaylight illumination，and daytimeglare probability，although these correlationsare weak.The skylightarearatio is negatively correlated with indoor effctive daylight illumination，while the thickness of the interior lighttransmiting panel is positively and strongly correlated with daytime glare probability.Finally，the system's economicviability，applicability，and feasibilityare analyzed，offering anovel design approach and component model for enhancing the indoor light environment of large-scale public buildings in urban setings.

Keywords：double-layerskylight light transmissonsystem；multi-objective optimization；indoor ligh1 environment; correlation analysis

農貿市場是一種廣泛存在的城鎮日常性公共空間，作為居民消費性的存在，其內部物理環境質量對市民生活及市場經營有著重要的影響[1]。如今的市場逐漸脫離了“臟亂差\"的狀態，但作為最基礎的生活單元，仍缺乏舒適的建筑物理環境，而光環境作為建筑物理環境中重要的組成部分，尤其是市場內部生鮮區照度分布情況對商品顏色呈現的影響，決定了居民對商品的購買性判斷;此類建筑一般為頂部和側窗采光相結合的大空間，天窗的開設能顯著提升室內自然采光均勻度及照度值，隨著頂部開窗面積的增加，可進一步改善室內光環境質量，但增加了屋面的太陽輻射得熱，從而使室溫升高，加劇人體的熱不舒適感。現有的農貿市場在設計或改造過程中重點聚焦于提升空間使用效率、利益最大化及便利性，忽略了室內光環境對居民消費行為的影響及建筑能耗的控制。因此，在控制空間輻射得熱的情況下，改善室內光環境，使商品顯色性提高，消費者獲得正確的消費判斷顯得格外重要。

Irakoze等利用集成Radiance和EnergyPlus的仿真平臺對不同天花板幾何形狀及天窗面積比的建筑模型進行模擬，以優化建筑光環境為目標，得出了天花板深度和天窗面積比的最佳組合狀態;El-Abd等4以開羅一家購物中心為基準模型，模擬了不同天窗開口面積及光線透射率下室內照度分布、眩光發生概率和建筑能耗大小，強調了天窗開口面積及玻璃透射率對室內光環境質量的影響;Tukel等研究了多層玻璃屋頂中空氣間層厚度、玻璃涂層發射率和窗格數量對空氣流動及傳熱特性的影響，評估了玻璃屋頂的熱性能。趙南森等對國內典型城市大空間鐵路客運站天窗的不同類型進行動態模擬，揭示了天窗面積比、薄膜透光率等關鍵設計參數與室內自然采光質量的關聯規律;蔣濤等以天窗的面積比、數量、布局及材料透射率為變量對鐵路客運站室內自然光的采光均勻度、日光照度占比、年度太陽暴露指數進行多目標優化和相關性分析，得到了大空間建筑天窗的最佳構造形態;周洪濤等通過對不同天窗位置形態的中庭光環境進行模擬，分析其對中庭采光系數、照度均勻度等的影響，合理布局天窗方位。

綜上所述，結合雙層玻璃和空氣間層采光隔熱特點，文中提出了一種雙層天窗采透光系統，該系統在保證使用者基本功能空間需求條件下，將采光天窗與空氣間層結合并代替室內裝飾吊頂，利用Grasshopper和Octopus分別進行仿真模擬和多目標優化求解[]，基于Hiplot平臺進行相關性分析，獲得了最優狀態的雙層天窗采透光系統及其變量之間相關關系。所得的采透光組件可根據消費者的主觀感受和市場經營需要提高消費者購買性判斷的正確性，同時改善室內自然采光效果，減少建筑照明能耗，獲得更加健康舒適的城市公共活動空間。

1邯鄲市既有綜合市場室內光環境調研及實測分析

1.1 現狀調研及實測

選定空間、人流量、光環境特征較為典型的大空間建筑——邯鄲市自強綜合市場為調研實測對象;該市場位于河北省邯鄲市叢臺區，整體呈“一\"字形，北側接青年路，南臨沁河，東西兩側環以建筑，采光形式為頂部采光與側窗采光相結合，如圖1所示，透光材料均為半透明PC耐力板，建于20世紀90年代，于2019年完成二次改造，為鋼結構的單層大空間。

圖1建筑概況

Fig.1Building overview

為了解市場中光環境現有問題，使用照度計（DF-XYI-II全數字照度計 0.1～100000lux 量程）對綜合市場中過道及柜臺水平工作面自然光環境進行實測，依據《照明測量方法》（GB/T5700-2008）關于測量方法的描述得出中心布點與四角布點均可以用于水平照度的測量；為了弱化商鋪立面材料差異對水平工作面照度測量結果的影響，選擇中心布點法對其室內光環境進行測量。

雖然，空間中合適的立面照明可以為商販和消費者提供親切舒適的溝通環境，但由于市場中人、商品、建筑表面存在差異，光反射系數不一，在對各垂直面照度進行模擬和優化數據對比分析時，缺乏可比性，很難確定各垂直面優化程度并篩選出最佳優化方案。綜上所述，應選取中心布點法對市場內水平工作面照度進行實測及模擬優化。

綜合市場南北進深 132.0m ，東西寬 37.6m ，層高 5.1m ，生鮮區內設柜臺12個，建筑詳細信息如表1所示。

表1綜合市場詳細信息

Table1 Detailedinformationofcomprehensivemarketmeasurement

1.2 實測分析

測試時間為2024年1月8日 9：00-10：00 ；天氣狀況：多云；室外實測天然光照度為 4350lx 。為了減小誤差，實測范圍選擇未租賃或未開設照明的柜臺（柜臺A、B、C）及過道，如圖1所示。根據市場內部環境調研情況選擇中心布點法進行測點布置，適當增加測點到各垂直面的距離，減小因立面材料差異而造成的測量誤差[，測點間距為 2m ;邯鄲地區屬于光氣候分區的IⅢ類地區，其中，年日照時數超過 2500h ，光環境資源豐富，但由于建筑進深大、構件老化、市場物業管理不當及內部裝飾材料表面污染物附著，導致室內采光存在諸多問題。

將得到的光環境質量參數與標準值對比可知，市場生鮮區采光均勻性較差，采光系數、照度均勻度未達到國家標準；同時，用亮度計（BZ-XYL-III全數字亮度計 0.1～100000cd/m² 量程）對生鮮區的出入口及其背景面進行亮度測量，其亮度比分別為 441.3/18.8cd/m²（ （北向） ，352.6/15.9cd/m² （北向） .849.5/45.3cd/m² （南向）821.7/41.9cd/m² （南向），測量結果顯示門洞與其背景面亮度比接近或大于20，易出現眩光，如圖1（d）所示；而副食、批發區域采光良好，基本滿足視覺需求，如圖1（c）所示;這與市場內部空間形態、采光方式、材料性質等因素有關。

表2生鮮區光環境實測值及標準值對比

Tabie2Comparison of measured and standard values of light environment in fresh area

注：照度均勻度指照度最小值與照度平均值之比，用 U_o 表示， U₀=E_min/E_av° 根據《建筑照明設計標準》GB50034—2013）中5.3.3規定了農貿市場 0.75m 工作面的照度均勻度 U_?0?0.4 。

2 模擬對象及優化平臺

2.1 模擬對象

為了研究雙層天窗采透光系統的形態變化對室內光環境質量的影響，更好比較架設采透光系統前后建筑室內各項物理性能參數的差異，根據實測信息建立了基準模型。依據《建筑采光設計標準》（GB/50033一2013）中對測量或模擬工作平面的規定，將照度模擬分析平面稱為參考平面，民用建筑取距離地面 0.75m 的水平工作面，此次模擬采用網格法均勻布點。按照消費者在室內空間中的活動情況、可能發生的視線方向、頻率等將過道分成4段分析其眩光存在情況，確定眩光測點 σ_o 為每段過道的中心點，高 1.5m 處，門洞中心點s ，視線方向為向量 方向，如圖1（b）中1-1剖面所示。

2.2 多目標優化平臺（Octopus）

Octopus是一款基于Grassopper平臺的多目標優化求解器，相比于其自帶的Galapagos，Octopus可以處理更加復雜的優化問題，運用了帕累托最優原理和遺傳算法，擁有自定義優化目標及直觀的可視化功能，其優化過程中能夠對參數化模型進行不斷變更和實時模擬，同時將每次模擬結果進行比較，找出最佳的多目標設定參數，通常以最小值為優化目標，當目標函數需要求取最大值時則可以先求最小值后對目標值取倒數或相反數[]。選用Octopus平臺通過一系列約束條件對變量進行調整，在各目標之間進行協調權衡，利用模擬結果反饋并調整采透光系統形態方案，使所有目標函數盡可能達到最優，并通過多個評價指標約束來找尋方案最優解集。

2.3 模擬及優化流程分析

結合對市場現狀的實測分析，基準模型以靜態采光指標對其實測和模擬數據進行評價并將結果歸納、整理和分析，得出模擬和實測數據誤差均在可行范圍內，證明了模擬的可靠性;同時，為了增加基準模型和優化模型模擬的可比性，以動態采光和靜態采光指標作為評價依據對基準模型和優化模型進行仿真分析，最后比較模擬結果篩選出最佳狀態優化方案。

3模型的可靠性判斷

根據現狀調研及實測統計分析，確定了基準模型包括層高、房間形態、采光形式、尺寸、朝向、柜臺數及過道分布等在內的參數，建立了基準模型[12]，并對其材質屬性、人員在室率等進行設定。為確保模擬結果的可靠性，將實測數據和基準模型模擬結果進行比較分析，如表3所示。

表3光環境質量參數實測值與模擬值對比

Table3 Comparison between measuredand simulated values of opticalenvironmentalquality parameters lx

由表3分析得出，該市場采光系數及照度均勻度實測值與模擬值分別為 3.03/3.13，0.32/0.35 ，其誤差率為3.1%9.9% ，均小于 10% ，表明模擬結果可靠性較強。依據表3數據進行誤差分析，得到相應啞鈴圖，如圖2所示。

圖2實測與模擬誤差分析

Fig.2Erroranalysisofmeasurementand simulation

在圖2實測與模擬誤差分析中，兩點間線段越長表示誤差越大，而測點A8、A14、B7、B13、B20、C7、C8、C19、C22等存在較大誤差的主要原因是：1）菜場室內裝飾材料老化導致反射系數降低;2）測點周圍商戶室內外照明燈具間接增加了柜臺水平工作面照度的實測值。

同時，對基準模型進行仿真模擬，結果如表4所示。

表4基準模型室內光環境模擬結果

Table4Indoor light environment simulationresults of the benchmark model

由表4可得，基準模型室內采光系數為0.09，有效日光照度占比為 39.09% ，白晝眩光概率為0.328，建筑單位面積能耗為 12.57kW?h/m² 。

4雙層天窗采透光系統多自標優化設計流程

4.1傳統天窗采光系統與雙層天窗采透光系統

傳統天窗采光雖能大幅提升室內光環境質量如圖3（a）所示，但無法避免天窗開設造成的室內光熱矛盾，文中利用控制天窗面積占比和半透光材料厚度來調整進人到內部空間中的光能總量，結合空氣間層對光線的散射作用，達到改善大空間建筑深處的采光質量，同時調整空氣間層厚度以增加結構層熱阻，提升采透光系統的隔熱、隔聲、保溫性能，降低建筑能耗[3-14]。如圖3（b）所示，雙層天窗采透光系統簡化模型可實現以天窗采光為主的大空間在優化室內光環境質量、降低建筑能耗的同時，還能為室內提供舒適的熱濕環境。

圖3雙層天窗采透光系統簡化模型

Fig.3Simplifiedmodelofdouble-layerskylightlighttransmissionsystem

研究選取的既有綜合市場模型位于中國邯鄲，屬于典型的寒冷地區，夏季炎熱，冬季寒冷，采暖及制冷設備使用率較高；同時，多目標優化的評價指標采用了與過去靜態評價指標不同的動態評價指標，并對采透光系統的形態變化參數進行設置，動態采光評價方法能準確反映建筑物朝向、布局情況與全年太陽軌跡變化引起的室內光環境變化，綜合考慮建筑其他物理環境評價指標，可在天窗面積增加與建筑光熱矛盾中找到一種均衡[15]。

由實測分析得出，該市場中副食、批發區域光環境質量良好，基本滿足人體視覺舒適;而生鮮區采光均勻性差，照度均勻度及采光系數均未達到國家標準。所以，選擇生鮮區進行多目標優化和結果評價及對比分析，并將單位面積能耗作為優化目標評價采透光系統降低能耗的效果。在盡可能提高有效日光照度（UDI）、降低白晝眩光概率（DGP）的情況下，降低建筑單位面積能耗（EUI），保留空氣間層的隔聲、隔熱優勢，根據消費者與攤販在市場內部空間的行為活動、范圍及頻率，選擇過道及柜臺部分作為評價區域。

4.2 雙層天窗采透光系統不同形態設定

雙層天窗采透光系統對室內光環境的優化程度取決于天窗面積及半透光材料的透射系數，前者影響進入空氣間層的光能總量，后者使自然光發生不規則散射后進入到建筑室內，以減少不舒適眩光出現的概率。由于自然光入射角的變化是三維的，進入空氣間層的光能總量主要受到天窗面積占比 （s） 影響，但最終進入室內的自然光線會受到室內側透光板厚度（d）及空氣間層高度（h）的制約[-8]。面對同一方向的太陽入射光線，雙層天窗采透光系統設置了3種天窗窗地比、3種空氣間層高度、3種半透光材料厚度;將其組合為27種結構形態的采透光系統，并利用多目標優化求解其最優狀態，電池組如圖4所示。

傳統天窗一般與建筑屋面結合，利用控制天窗面積來改善室內光環境質量，但總避免不了天窗開設面積的增加而造成的室溫提升[]，結合空氣間層和室內側透光板構建了雙層天窗采透光系統參數化簡易模型，并設空氣間層高度、天窗窗地比和室內側透光板厚度3個變量參數，其對應的基本形態及變化模式如圖5所示。

圖4動態模型及多目標優化電池組

Fig.4Dynamic model and multi-objective optimization batterypack

圖5雙層天窗采透光系統基本形態及變化模式

Fig.5Basic configurationand change mode of the double-layer skylight light transmisson system

4.3 優化變量

研究設定天窗窗地比s，空氣間層高度h，半透光材料厚度 d 為優化變量，對優化變量進行參數設定，如表5所示。

表5多目標優化參數設定

Table5 Parametersettingof multi-objectiveoptimizatior

4.3.1天窗面積占比 s

改變天窗面積會直接影響空氣間層接收的光能總量，但隨著天窗面積的逐步增加其接收的輻射熱也逐步增加，進而影響室內熱環境，所以選擇合理的天窗面積比顯得格外重要。

4.3.2 空氣間層高度 h

合理調節間層高度可有效控制天然光在空氣中的不規則散射，并使天然光在傳播過程中發生一定衰減，高效利用室內空間;根據《公共建筑吊頂工程技術規程》（JGJ345—2014）中對不上人吊頂的吊桿長度限制和要求，在不上人吊頂中，吊桿長度應小于 1.0m ，結合所調研的菜市場內部布局及空間特征，將空氣間層的高度設置為 0.5～0.8m 。

4.3.3室內側透光板厚度 d

半透光材料的主要功能是使入射到空氣間層的自然光均勻透射到建筑室內，提升內部空間的照度均勻度及有效日光照度占比，通過調整半透光材料厚度來控制其透射系數，從而改變材料的透射能力[20]。

綜上所述，建立綜合市場多目標優化仿真模型，如圖6所示，依據調研情況及相關規范設置主要參數，例如，天窗玻璃透射系數、飾面材料反射系數、城市氣象數據、模擬時間段、網格分析尺寸等。

圖6仿真模型

Fig.6 Simulation model

4.4 目標函數

對雙層天窗采透光系統形態結構進行多方位約束，目的是篩選出既創造適宜的建筑光環境、降低建筑能耗又保持良好的隔聲、隔熱性能的采透光系統組件形態。

4.4.1 白晝眩光概率（DGP）

由于綜合市場層高較高且人眼與天窗、高側窗形成的視覺仰角較大，生鮮區內部不宜使用不舒適眩光指數（DGI）對其室內眩光出現概率進行評價，選擇白晝眩光概率（daylight glare probability，DGP）作為其眩光評價指標[21。DGP是一種眩光度量標準，可以考慮到直射日光、鏡面反射的對比度來檢測眩光源，相較于UGR、DGI其評價體系更加全面，評價范圍如表6所示。

表6光環境動態評價

Table6Dynamicevaluationoflightenvironment

4.4.2 有效日光照度（UDI）

隨著天窗面積和半透光材料厚度及透射系數的變化，導致的照度過高或過低均會引起人眼不舒適，為了

使評價結果更加準確，選擇有效日光照度（useful daylight iluminance，UDI）為室內照度評價指標[2]。UDI是指對使用者有效范圍內的年度日光照度。常用的UDI分為3類，如表6所示。室內照度值過高或過低均會產生不舒適眩光，文中選取照度值在 100-2000lx 的時間首分比作為評價指標。

4.4.3單位建筑面積能耗（EUI）

由于天窗窗地比的變化會引起建筑室內光熱矛盾而導致能量消耗的異常，將單位面積能耗（energy useintensity，EUI）作為室內能耗評價的指標[22]。EUI指單位面積內建筑物所消耗的能源量，是衡量一個建筑能源利用率高低的重要指標，其數值越小，建筑物能耗越小、節能越佳。

綜上所述，雙層天窗采透光系統的優化目標可以確定為白晝眩光概率最小值、有效日光照度占比最大值、單位面積能耗最小值，但由于Octopus程序只能進行最小化命令，則目標函數分別為 、F_EUI（X） 。

4.5 優化流程

根據變量參數的數值范圍在仿真平臺上建立了動態模型并設置對應的滑竿參數，同時接人單位面積能耗、有效日光照度占比、白晝眩光概率計算電池組，得到實時變化的多參數建筑模型并計算其相應的EUI、UDI、DGP等值，將其接入到Octopus多目標優化電池組O端，將變量參數接入到電池組G端后，進行多目標優化，并得到相應帕累托前沿解集，其優化流程如圖7所示。

圖7多目標優化流程

Fig.7Multi-objective optimization process

4.6模擬結果的收斂性判斷

對計算結果進行收斂性評價，圖8是雙層天窗采透光系統多目標優化計算進程平穩程度的示意圖。可以看出，所有解分布較為廣泛，最優解集對于函數的權衡程度較好，總體分布較為符合優化預期。從第100代開始，深灰色的部分到后期基本沒有波動，說明經過100代的優化模擬之后，3個優化的目標值對應的影響參數計算已經趨于穩定，結果收斂，表明其非支配解集已經出現[23]。

4.7 優化結果分析

通過100代的計算之后，求解面板趨于穩定，如圖9所示。由圖可知，采透光系統所有組合形態模擬結果DGP為 0.035～0.07 ;UDI為 40.90%～44.06% ;EUI為 10.01～11.61kW?h/m²

圖8收斂圖

Fig.8 Convergencediagram

圖9求解面板迭代情況 Fig.9 Solvingpanel iteration

使用show2DFrontLine功能顯示每一代的帕累托前沿，根據其建筑能耗、不舒適眩光指數提取出5組數據的第100代帕累托最優解集，采透光系統構件狀態及模擬結果如表7所示。

使用雙層天窗采透光系統的目的是提高室內光舒適性，降低建筑照明能耗，選取出模擬結果中DGP值較小且均處于0.35以下的采透光系統組合，參數設定及模擬結果如表7所示。由表可知，每組UDI、EUI值相較基準模型優化程度明顯。

4.7.1 室內光環境優化分析

架設雙層天窗采透光系統前后建筑室內光環境質量有所改善，采光系數提高了 23.12%～50.98% ，白晝眩光概率降低了， -7.57%～46.96% 。對照度分布、有效日光照度、采光系數、白晝眩光概率進行可視化，如圖10

所示。由圖可知，市場生鮮區過道及柜臺的照度水平、采光系數得到一定水平提升，同時均勻度更佳。

表7最優解集構件狀態及模擬結果

Table7 Optimal solution setcomponent statesand simulation result

圖10綜合市場室內光環境可視化

Fig.10Indoor light environment visualization of the comprehensive market building

4.7.2 能耗分析

雙層天窗采透光系統能充分利用自然光，將其引入建筑室內改善光環境質量，降低建筑照明能耗[2，但增加天窗窗地比、更換窗戶材料會導致室內采暖制冷能耗增加。該系統充分利用空氣間層保溫、隔熱及通風特性，抑制了采暖制冷能耗的提升，其單位面積能耗相較基準模型降低了 9.29%～21.77% 。

4.7.3南北向出入口及其背景面亮度比優化分析

基于對優化模型生鮮區南北向出入口及其背景面亮度進行仿真模擬，得出當 h=0.8m，d=0.005m，s= 0.3時，優化效果最佳，亮度比平均值分別為 433.48/48.79cd/m² （北向）和 775.08/73.61cd/m²（ （南向），相比基準模型亮度比分別降低了 61.45% （北向）和 45.10% （南向），表明雙層天窗采透光系統可有效降低綜合市場門洞

及其背景面亮度比，有利于減少市場內部眩光的出現。

當空氣間層厚度為 0.8m ，半透光材料厚度為 0.005m ，天窗面積占比為0.3時，綜合市場室內光舒適及能耗優化效果最佳，室內有效日光照度占比提升了 10.97% ，白晝眩光概率降低了 39.40% ，同時生鮮區出入口及其背景面亮度比得到有效改善，單位面積能耗降低了 18.42% 。

4.7.4變量參數與評價指標相關性分析

利用Hiplot平臺對得到的變量參數與評價指標數據集進行相關性分析，通過散點圖進一步判斷變量參數與評價指標之間的相關關系，如圖11所示，其中3個相關性模型的 P 值均小于0.05，表明模型信號樣本不存在偶然性，模擬結果可靠[25]。模型顯示，在雙層天窗采透光系統中，天窗窗地比、室內側透光板厚度、空氣間層高度與有效日光照度、白晝眩光概率及采光系數之間存在相關關系，且相關關系明顯。

圖11 相關性分析示意 Fig.11 Correlationanalysis

1）在室內有效日光照度的相關性模型中，擬合優度分別為0.95、0.66、0.31。天窗窗地比與有效日光照度負相關，模型表現較好;透光板厚度與有效日光照度正相關，但模型表現一般;而空氣間層厚度與有效日光照度負相關，模型表現較差。

2）白晝眩光概率的相關性模型中，擬合優度分別為 0.35、0.88、0.40 。空氣間層高度、透光板厚度與白晝眩光概率負相關，天窗窗地比與之正相關，但透光板厚度模型表現較好，空氣間層高度和天窗窗地比模型表現較差。

3）采光系數的相關性模型中，擬合優度分別為 0.39、0.69、0.78 。空氣間層高度、透光板厚度與白晝眩光概率負相關，天窗窗地比與之正相關，但透光板厚度和天窗窗地比模型表現較好，空氣間層高度模型表現較差。

綜上所述，天窗窗地比與有效日光照度、透光板厚度與白晝眩光概率之間負相關且相關性較強，而空氣間層高度與采光系數、有效日光照度及白晝眩光概率之間負相關，但相關關系較弱。

5 導透光系統構造設計及經濟性分析

5.1 構造設計

該系統由屋面、室外側天窗、空氣間層、反射材料、室內側透光板及間層通風口等構成，如圖12所示。雙層天窗采透光系統將采光天窗與空氣間層相結合，有利于降低建筑構造成本、簡化施工，同時融合天窗和空氣間層在隔熱、隔聲、改善光環境方面的優勢；非透光區域內側鋪設反射系數大、輻射系數小的材料，可有效地減少采透光構件的熱交換，達到夏季隔熱的效果。

5.2 經濟性分析

根據河北政府采購網關于人工及改造材料的采購公示，對該綜合市場雙層天窗采透光系統改造成本進行粗算，如表8所示。由表8可知，以熟練工人工作效率為例，工人每天完成 10m² 吊頂，每天運輸及其他費用為200元，則該系統改造成本為371元 /m² ，小于500元 /m² 。依據河北省商務廳關于印發《河北省2022年農貿

（菜）市場提檔升級實施方案》的通知，省市級政府均會給予一定程度改造補貼;同時對優化方案進行能耗模擬及分析得出，雙層天窗采透光系統的應用可使建筑單位面積能耗降低 18.42% 。

表8雙層天窗采透光系統改造成本粗算

Table8Rough calculation of renovation cost of double-layer skylight light transmission system

綜上可知，在地方政府對農貿（菜）市場提檔升級的大力支持下，結合雙層天窗采透光系統改造成本低建筑能耗小的優勢，優化方案的可行性、經濟性和普適性得到提升。

6結束語

文中從建筑能耗控制和消費者采光需求出發對邯鄲既有綜合市場進行調研及實測，借助Grasshopper平臺建立其多目標優化仿真模型，將建筑性能模擬與遺傳算法耦合，結合光舒適和建筑能耗評價指標選擇出采透光系統的最優方案并與基準模型對比，將變量參數及評價指標數據集進行相關性分析，得出以下結論。

1）通過調研及實測分析得出，以天窗采光為主的邯鄲市自強綜合市場生鮮區存在室內光環境舒適度低、裝飾材料老化、建筑能耗高等問題。

2）以有效日光照度、白晝眩光概率及單位面積能耗為評價指標對雙層天窗采透光系統進行多目標尋優，篩選出相對最優狀態，并將優化結果與基準模型對比：當空氣間層厚度為 0.8m ，半透光材料厚度為 0.005m ，天窗面積占比為0.3時，綜合市場采透光系統優化效果最佳，室內有效日光照度占比提升了 10.97% ，白晝眩光概率降低了 39.40% ，南北向出入口及其背景面亮度比分別降低了 61.45% 和 45.10% ，單位面積能耗降低了18.42% 。

3）根據變量參數與評價指標的相關性分析得出，空氣間層高度與采光系數、有效日光照度及白晝眩光概率之間負相關，但相關性較弱；而天窗面積比與室內有效日光照度負相關、半透光材料厚度與白晝眩光概率正相關，且相關性較強。

4）對該系統進行改造成本粗算得出，雙層天窗采透光系統改造成本低于500.00元 /m² ，結合各地方政府對于農貿（菜）市場提檔升級的支持與獎勵，優化方案的可行性、經濟性及普適性得到一定程度增強。

研究表明，合理控制天窗窗地比、半透光材料厚度及空氣間層高度可以有效改善室內光環境質量，降低建筑能耗，為以天窗采光為主的大空間公共建筑室內光環境設計與改造提供新的構件形態。由于受時間、精力、資金等方面的限制，部分問題尚待進一步深入研究。在基準模型模擬中忽略了材料老化、積塵對模擬結果的影響;在相關性分析中，只分析了單個變量參數與各評價指標之間的相關性，未解釋3個參數共同作用下對評價指標的影響權重及相關關系；未對雙層天窗采透光系統的優化方案進行實際應用分析。

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（編輯陳移峰）