山东地区中小学普通教室天然采光优化设计策略研究

发布时间：2020-11-18 21:09

　　光是人们依靠视觉获取外界信息的基础。同时,天然采光是将自然光引入建筑内部,使得室内空间具有动感,形成舒适健康的室内光环境的一种采光方式。中小学学生的每天至少有8个小时的时间是在学校中度过的,室内光环境的好坏对于学生的身心都有着不可忽视的影响,然而在实际设计中普通教室的天然采光设计常常被忽略,难以满足采光标准和相关要求。并且,教育建筑功能的特殊性使其对采光的要求很高,使用者们长时间的在建筑内部活动,不能只依靠人工照明,这会带来巨大的电能损耗。不管是从节能角度还是使用者健康的角度,都应充分考虑中小学普通教室的天然采光设计。本文在总结了国内外相关文献资料的前提条件下,通过对山东地区中小学普通教室天然采光效果的现场调研、实测以及调查问卷的方式,发现教室在天然采光设计方面普遍存在天然采光数量不足,天然采光质量不均以及缺乏必要的采光辅助技术手段的问题。对于这些调研过程中发现的问题,主要通过Daysim采光模拟软件分别从五个方面进行模拟优化,研究中小学普通教室天然采光设计的优化策略:1.教学楼整体布局的优化,包括教学楼场地、朝向和间距的选择。通过模拟,得出教学楼可优先选择南偏东15°或南偏西30°的朝向范围进行布局;相邻教学楼的间距在25m时可满足采光要求;2.教室平面形式的优化,包括教室平面组合、形状和尺度的选择。通过模拟,分析不同教室平面组合的采光特点,得出当采用矩形教室时,适宜的面宽为9000mm左右,且面宽与进深的比值在1.2或者1.25时可以获得良好的室内采光环境;当采用多边形教室时,六边形教室的采光效果最佳;3.教室剖面形式的优化,包括走廊宽度、建筑层高、顶棚形式以及窗洞形式的选择。通过模拟,得出当教学楼采用封闭北外廊式的平面布局时,随着教室走廊的增大室内采光效果减弱,而当教学采用楼内廊式组合的设计时则可以考虑将内廊的净宽设置在2700mm-3000mm之间;教室的净高适宜范围在3300mm-3600mm;4.采光口的细部设计包括侧窗和天窗的优化模拟。通过模拟,得出当侧窗窗台距地的高度不变时,选择窗户宽度和高度比小于1时可以形成相对柔和、均匀度较好的天然光环境;顶层教室通过设置垂直天窗可以改善室内光环境;5.其他采光辅助设计,包括反光板的应用、教室内部材料的选择以及光导系统的运用。通过模拟,得出在侧窗处设置距窗顶部高度900mm,悬挑宽度为600mm反光板可以改善近窗处照度过大以及远窗处光线不足的现象。最后,将模拟得出的相关优化设计方法应用于山东济南孙村48班中小学的教学楼的天然采光设计中,并对教室的天然采光效果进行分析评价,证实了优化策略的有效性。本文是针对中小学普通教室的天然采光初步提出了相关的优化设计策略,对中小学校建筑设计具有一定的指导和参考作用。
【学位单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU113.5;TU244.2
【部分图文】：

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