冯燕珊
广州城建开发设计院有限公司 广东广州510620
摘要：在住宅建筑中，大底盘地下车库是的常用设计手法,但随之而来的沉闷阴暗感受，也成了制约住宅品质提升的瓶颈。为解决地下车库自然采光不足而带来的问题，本文队实际项目地下车库采光井形式、应用效果等方面进行调研，分析地下车库自然采光的常用手法，并通过软件模拟，对不同方式自然采光效果进行分析，结合照明设计，探讨人工照明与自然采光相结合节约运营成本及缩短投资回收期，为地下车库自然采光设计提供参考。
关键词：地下车库；自然采光；照明设计；节能
随着城市的不断发展，合理高效利用地下空间已成为集约开发城市用地、达到可持续发展的重要举措。同时，由于经济生活水平的提高，家庭私家车保有量持续上升，随之而来的土地利用问题也日渐受到人们的关注。目前，在住宅建筑中，大底盘地下车库是利用地下空间的主要方式之一。地下车库由于自然采光与通风不足，容易让人产生阴暗、憋闷、压抑等不良的主观感受。同时，由于节省运行成本的考虑，地下车库的通风排气设备通常只在早晚运行，造成通风排气量不足，室内空气质量较差。在地下车库，配合景观设计一定数量的采光通风井，不仅能为地下车库引入自然光线及新风，改善室内的主观感受，还能有效节省照明设备及通风设备的投资成本及运行费用，符合现代建筑“绿色环保”设计理念。
一、住宅地下车库调研及常用手法分析
1.地下车库采光井的常用形式
目前地下车库常用的采光井形式包括：平天窗、架空底层开敞式采光井、下沉庭院、侧采光井和导光筒等。其中平天窗按是否设置顶板，又可分为开敞式、半开敞式及封闭式。
2.实际项目调研情况及分析
本文对已建成的住宅项目地下车库的自然采光井的设计手法及使用效果进行调研。共走访广东、山东地区的13个住宅项目，其中有9个住宅项目的地下车库不同程度的应用了自然采光，应用率为69.2%。从调研结果可以看出，平天窗尺寸主要有8.1mX8.1m、5mX4 m和3.5mX2.2 m等，一般住宅采用平天窗、架空层底层开敞式采光井的形式较多，其中架空底层开敞式采光井的开口尺寸较大，形状多不规则。通过调研发现物业对采光井的采光通风效果较为认可的项目，主要是因为能部分减少运行费用。
3.规范解读
2014年广东省颁布了《关于印发加强部分场所消防设计和安全防范的若干意见的通知（粤公通字[2014]13号）》其中第四部分规定了采光窗井与地面建筑物的最小防火间距要求。对于高层民用建筑，要求采光井边缘与相邻地面建筑物外墙距离应不下于13m。按此条规定，则采光窗井不可毗邻地面建筑物设置，因此本研究报告中的架空层底层开敞式采光井将不适合广东地区的项目采用。其他采光井也需注意同地面建筑的防火间距问题。而下沉庭院的采光方式对场地和设计要求较大，暂不在本文中探讨。
二、地下车库采光井自然采光效果研究
1.模型建立
根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-2014）中对排烟口与防烟分区内最远点的水平距离不应大于30m的规定，参考项目调研结果，建立自然采光模型。以30m×30m的矩形为基础模拟单元，对平天窗、架空底层开敞式采光井及侧采光井3种自然采光形式进行模拟分析。自然采光模型的参数如表1所示，采光模型如图1所示。
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2.模拟软件
本次模拟采用Ecotect Analysis 2011。Ecotect 是美国Autodesk公司开发的综合建筑性能模拟软件，其静态光环境模拟部分直接采用了Radiance的计算内核，而操作建模更为方便。软件采用的是国际照明委员会(CIE)的全阴天模型，室内光环境评价指标为参考面上平均采光系数，其计算原理为光线追踪法，室内任一点上的自然光由天空光组分、外部反射光组分、反射光组分三部分组成，任一点的采光系数为上述三部分之和。模型各表面反射系数根据《建筑采光设计标准》 GB50033-2013中的要求设置，地面为0.3，天花为0.75，墙面为0.6。
3.评价指标
《建筑采光设计标准》GB50033-2013中对侧面采光和顶部采光的采光系数计算作出了明确定义。从相关计算公式可知，室内光环境质量受到外界因素和自身因素的影响。当光气候区、室外的遮挡等外界因素相同时，室内的采光质量由房间尺寸、房间内表面材料、采光口参数等决定。本文从基础模拟单元的地面平均采光系数评价各自然采光井的自然采光效果。建筑室外天然光设计照度取值为13500lx，分析网格范围30m X 30m X 3.8m，网格大小0.5m X 0.5m。。
4.不同形式采光井自然采光效果对比
自然采光模拟结果见图2及表2。从模拟结果可以看出，3种采光通风井中，平天窗的自然采光效果最好，影响范围能达到整个模拟空间，平均采光系数5%以上，说明采用这些方式的采光通风井能取得较好自然采光效果。架空底层开敞式采光井及侧采光井采光效果较差，采光效果较不均匀，自然光可利用范围有限。
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5.不同尺寸平开窗自然采光效果分析
为分析采光井大小对采光井效果影响，对8.1 m X8.1 m、5 X 4 m、3.5 X 2.2 m半开敞式平天窗采光井进行采光模拟分析。从结果看出，随着采光口面积增大，其影响范围、模拟单元平均采光系数也有所增加。采光口面积与其影响范围面积、平均采光系数呈线性相关。实际项目中，考虑到大尺寸采光井在建造成本、施工难度、运维成本等方面也有所增加，并且景观处理有一定难度，建议采光井尺寸应结合项目定位及园林设计特点选择适宜大小(图3、4)。
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三、节能效果分析
《建筑照明设计标准》GB50034-2013[9]对住宅车库的照度要求是地面照度标准值为30lx，照明功率密度目标值为≤1.8W/㎡。以一个40M X 40M的标准车库单元为分析单元，在中央设置一个8M X 8M的半开敞式采光井。参考采光井的自然采光影响范围，设计人工照明及其控制方式。照明灯具的布置如图5所示，共需布置28W的日光灯管60个。《建筑采光设计标准》GB50033-2013中对不同光气候区的天然光利用时数做出了明确规定，按广州地区为例，计算节省的照明能耗。从表3可知全年节省5637 kw/h的用电量，折合每平方米面积每年节省用电量为35kw/h。
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四、设计原则
采光井设计应考虑其经济性、美观性、舒适性，结合项目定位及特点形成综合采光井设计方案，并注意以下原则，结合方案采光通风效果及附带经济价值进行评估：（1）合理控制采光通风窗尺寸和间距；（2）采光井应尽量均匀分布，以达到较为均匀自然采光效果；（3）布置于对地面活动影响小的位置。（4）采光井可结合地下车道的车道出口进行布置，同时应避免直接布置在车道出口正上方。避免造成司机视觉差异，影响驾驶安全。
参考文献：
[1]GB50034-2013.建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社,2013.
[2]刘琦等.地下车库天然采光优化设计策略研究[J].节能技术,2017,35.
[3]GB50067-2014.汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].北京：中国计划出版社,2014.
【作者简介】冯燕珊（1988.01-），女，汉族，广东省广州人，硕士研究生学历，广州城建开发设计院有限公司设计师，主要研究方向：建筑节能与城市热环境。