鹤壁市职业技术学院图书馆阅览空间天然光环境实测研究

陶郅 张杨 /TAO Zhi，ZHANG Yang

1 引言

良好的自然采光，不仅增加使用者的视觉舒适性，还有利于提高其工作效率，也是图书馆的核心功能空间——阅览空间使用效果评价的重要因素之一。

近些年，随着什寒村旅游开发项目的推进，在国内已经形成一定的知名度，有不少游客在网上看到什寒村的宣传而到什寒来旅游，但是没找到什寒村的官网，没有具体的引导路线图，游客只能通过沿路询问找到什寒村。从旅游营销的角度来看，仍然没有建立起有效的宣传与推广机制，宣传效果不理想。

㉑㉒㉓迈克尔·H．亨特:《意识形态与美国外交政策》，褚律元译，世界知识出版社1999年版，第122～123、124、120页。

图书馆阅览空间的自然采光形式主要分为侧窗采光与顶窗采光。侧窗采光多适用于面向外部环境、进深浅的空间形式，而顶窗采光多结合进深较大的建筑内部的中庭空间进行设置。中庭形式多样，有核心式、嵌入式、内廊式、边庭式等的基本形式，也有以并联、相交、相离在立体空间中或均质或异质布局的复合中庭。图书馆阅览空间自然采光的优劣，不仅关乎空间的演绎，更影响着使用者的视觉舒适度，同时也与环境热舒适度与能源消耗等方面相关。

鹤壁市职业技术学院图书馆阅览空间主要采用了分层的南侧窗采光、结合边庭的北侧窗采光，以及由分散的小中庭散布于各楼层组合的复合式中庭的顶部采光。本文通过实测其室内自然采光，进行光环境的气候适应性分析研究。

2 研究方法

2.1 实测对象

对比图9、10和表3、4可看出，Ⅲ轴中部阅览空间的DF、DFave均远低于同层的Ⅱ轴，分析原因为Ⅲ轴北面为实墙，且无中庭顶部采光，其照度值普遍低于50lx，无法达到建筑采光系数的设计标准值，必须借助人工照明。Ⅲ轴南部阅览空间的DF、DFave逐层递减，而Ⅱ轴逐层增大，近窗处照度值在95lx-1450lx，距外窗5m范围内大部分高于450lx，除Ⅲ轴4层外，均达到采光系数标准。

对教师来说，预制性词块教学法无疑为杂乱性和繁复性比较强的外语教学提供了一个串联起各个教学模块的媒介。通过预制性词块教学，词汇教学、口语教学、写作教学、拓展教学得以连接起来，其中以词汇教学作为基础支撑口语教学和写作教学，而拓展教学则令这三种教学得以进一步完成广度和深度上的延展，连接起这四种教学的预制性词块教学不仅优化了它们的教学能效，令它们产生了结构系统共性，而且自身的应用能效和应用练习也得到了保障。[6]可以说，教师能够利用预制性词块教学构建一个相对完整的外语教学体系，实现外语教学的科学化、系统化。

图书馆建筑面积约为26 800 m2，共5层，建筑为正南北朝向，南临城市道路与绿化带，北临主教学建筑楼群，四面均无遮挡。图书馆南北面宽为123m，南立面平直，主要设置距外墙面600mm的1200×1200mm的方形中悬窗，其间穿插有多种更大尺寸的玻璃幕墙；北立面由西向东逐级退后，西立面长63m，东立面长39m，北部阅览为逐层后退通高空间，设置距外墙3000且贯通5层的玻璃幕墙。开放式阅览空间主要分布于2～4层，层高4.5m，室内采用分散式复合中庭，阅览空间均匀分布于北侧、中庭四周及南侧近窗位置，与开放式书架有机相间布置。部分中庭采用玻璃天窗，可获得顶部采光（图1～6）。

图1 北面

图2 南面

图3 南侧窗细部

图4 北阅览空间

图5 南阅览空间

图6 分散式复合中庭

2.2 实测方案

实测时间分别为2016年的9月20日、21日（秋分，过渡季）和12月22日、23日（冬季，冬至日），测试当天均为多云至阴天气，22日有霾。使用型号JTG01的手持式数字照度计，动态范围为0.1～100000lx，数据采集间隔为5min。依据《采光测量方法（GB/T5699-2008）》分别进行定点的逐时日照实测与定时的各点日照实测对比，测点布置如图7，测点高度为实际工作台面0.75m，图中红、黄色区域代表中庭，其中，红色区域为上层中庭看线，黄色区域表示有顶部采光。

2.3 采光性能评价标准

依据《建筑采光设计标准（GB 50033-2013）》中对采光标准要求和《图书馆建筑设计规范（JGJ38-2015）》表7.2.1，图书馆阅览空间的天然采光标准值如下表1。

依据《采光测量方法（GB-T 5699-2008）》可进行采光系数、采光系数平均值和采光均匀度的计算。

该图书馆在夏至日和冬至日的正午太阳高度分别是77.36°和30.84°。图13显示了南部侧面与中庭顶部在夏至日和冬至日正午时分的采光情况。南侧窗均距外墙面600 mm，夏至日正午阳光可被完全遮挡，冬至日可射入部分直射光；3层通高中庭顶部为全玻璃屋顶，中庭周边阅览区域的自然光线充足。

比如案例1是纯初中几何知识，学生可以借助工具操作探究，从直观感知到抽象推理；案例2学生可以在纸上画图、观察，甚至根据“直角三角形斜边上中线等于斜边一半”就能直接得到点运动的路线，这都是初中学生可接受、能自主完成的问题.但纵观一些初中数学题，人为拔高要求的现象并不鲜见.如案例3本质上是“定弦定角”问题，远远超出课程标准要求.案例4虽然是数学阅读理解探究问题，但是解析味很浓，命题者打了“擦边球”，这样的现象并不是个案，要引起初中数学教师包括命题者的警惕，动点运动问题的试题命制和教学必须严格依标据本，尊重学生认知.

min与采光系数平均值DFave的比值。

对各层Ⅱ轴线和Ⅲ轴线的各点实测，对比分析不同楼层的南、北向侧面采光和顶部采光。图8为9月20日11:00各层Ⅱ轴线的实测分析，室外照度值为26.1klx，2、3层北阅览空间近窗采光照度能达到450lx以上；10～14测点为建筑中庭顶部采光位置，照度最大值达5400lx，但衰减较快，中庭周边阅览空间达到采光照度标准值的区域不多，主要位于4层，2、3层的照度仍普遍低于300lx；南阅览空间的采光系数部分达到标准。

图7 实测2层平面及布点位置

表1 BREEAM不同类别建筑权重

窗地面积Ac/Ad比DFave与之间存在近似线性的关系，不同空间形式的房间，对应不同的窗地比。但当窗地比大于1/8或1/10时，其对DFave的影响作用变小，如在墙地面放射系数为0.4的房间中，Ac/Ad由1/6提升1倍至1/3，仅增加0.6。但改变窗顶高度，对DFave则会有明显的影响。因此，合理的窗地比与开窗设计是提高自然光利用性能的有效手段。

图16为2层A、B、C点的照度对比。A、B、C点分别距窗4m、8m、12m，A点上空，A、B点照度值接近，曲线随室外实时天气状况波动较大，日照大部分时段在450lx以上；而C点曲线随室外实时照度变化而变化的波动较小，普遍低于300lx；说明超出了一定范围，距窗越远，照度衰减越明显。

3 实测数据分析

3.1 阅览空间的各自然采光类型比较分析

因侧面采光的照度变化过大，不可能做到均匀，所以采光均匀度并未规定标准；顶部采光的均匀度不宜低于0.7，其依据的是主观评价及理论计算的结果，在设计中保持相邻两天窗中线间距不宜大于参考平面至天窗下沿高度的1.5倍。

图9为12月22日11:00各层Ⅱ轴的实测分析，此时室外照度为13.6klx。此次实测将原本4m的布点间距，细化为8m柱距的3等分，同时补充了Ⅲ轴上同一时刻的各层布点实测对比（图10），布点为图7中1～23和5'～23'。实测结果显示2、3层南、北阅览空间近窗处采光照度均能达到450lx以上，且北部照度随窗距的衰减较南部更为平缓，可利用自然采光的阅览区域进深大；中庭照度的最大值为1030lx，曲线走势与图8相同。

对于农户而言，家庭是其组织生产的基本单位。如果在生产决策角度，将农户的非农就业与农地经营看做是农户成员选择个人从事何种工作的专业化水平问题，那么，在家庭收益或者说效用最大化的理性假设下，这种成员决策在农户家庭层面所最终形成的专业化水平的基础便是尽可能地利用家庭内部成员的分工比较优势。由此，可以将农户的非农就业决策函数表达为Y=F(X1，X2，…，Xn)，其中X1反映的是农户家庭内部的分工比较优势。无疑，值得肯定的是，已有研究根据家庭联合决策的理论启示，将家庭内部分工主要是男女之间的性别分工，成功融入非农就业与农地流转的考察之中。②

本研究对象位于河南省鹤壁市，东经114.17°，北纬35.9°，属于光气候分区Ⅲ类，有充足的自然光照条件，年日照时数1787.2～2566.7h，本区天然光年平均总照度为35klx，室外天然光设计照度值Es为15klx，光气候系数k取1。

“桑基鱼塘”是一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的充分利用土地的高效人工生态系统.利用平溪江水源条件推广“桑基鱼塘”，在促进丝蚕生产的同时发展养鱼业.

结合图8～11，表2～5可看出，南侧阅览空间的、变化较大，但与空间、进深、中庭等均无关联，并无规律性，其变化区间为0.14%～14.6%，变化区间为0.95%～5.11%，总平均高于中部空间，与北侧接近。其变化主要取决于窗户的不同尺寸形式和排布方式。图书馆阅览空间的南侧窗主要为1200mm×1200mm的方形中悬窗，及2700mm×2800mm和4200mm×4200mm的玻璃幕墙，距外墙均为600（图12）。

20世纪60年代以来，世界各国经济迅速恢复和发展，博物馆和美术馆建设进入空前高潮。一方面物质水平和生活方式的变化对博物馆和美术馆的功能提出了新的要求；另一方面人类学、社会学、政治学等多种学科对“人”的关注不断深入，博物馆和美术馆在各种学科尤其是社会学的影响下也开始思考自身的社会角色。1971年国际博物馆协会将“为民众服务的今天和明天的博物馆”作为会议主题，指出博物馆应为所有民众服务，同时适应持续变化的社会。1995年，美国博物馆协会又发表了《新视界：改变博物馆的方法》，督促美国博物馆改进其机构，改造其内部文化，使之更亲和于公众和消费者，为更广泛的社会阶层提供更好的服务、更多的教育项目。

图8 各层Ⅱ轴线照度实测（9月20日11:00）

图10 各层Ⅲ轴照度实测（12月22日11：00）

图9 各层Ⅱ轴照度实测（12月22日11：00）

图11 2层Ⅰ—Ⅵ轴各点采光实测（9月20日14:00）

30.670

图12 南立面

经计算，北侧为通高的全玻璃幕墙，单柱跨单位楼层的窗洞面积约为36 m2，而南侧单柱跨单位楼层的窗洞面积取平均值为17.7m2。因图书馆进深较大，且中部有少部分区域有顶部采光，若可分区域计算窗地比，则北侧阅览空间的窗地比约为1/3.55，南侧阅览空间的窗地比为1/4.95，均满足侧面采光的窗地面积比的设计标准。

图11为Ⅰ至Ⅶ轴线上9月20日14:00同层各轴线各点实测，此时室外照度为22.7klx，对比相同采光形式在不同进深、不同中庭形式的采光效果，以及不同采光形式的对比。北侧、稳定，各轴线数值均接近，照度在450lx以上、大于3的可利用自然采光阅读区域的进深较大，均匀度较好。中部有无顶部采光中庭则采光效果差距明显，、浮动较大。有顶部采光的区域，大部分高于标准值为2%，照度在300lx以上；无顶部采光则有无中庭并无太大区别，均远低于标准值。

3.2 北侧阅览空间的各层及各点自然采光分析

其次，通过持续一段时间内的多个定点实测，可分析某一区域动态的采光情况并进行点与点的比较分析，如图7和图13中的A、B、C各点。图14和图15分别为9月21日和12月22日两次实测中各层C点的对比。可以看出C点照度值3层最大，2层次之，4层最小；晴朗的过渡季白天在16:00以前，3层照度值可达450lx，该区域可无需借助人工照明，4层照度则一直低于450lx；而阴天有霾的冬至日正午时段，3层C点的照度值在300lx～450lx，可依据读者个体感受决定是否借助人工照明，而2层、4层均远低于阅读所需照度，建议使用人工照明。

表2 各层Ⅱ轴线各点及各阅览空间区域的采光分析（9月20日11:00）

表3 各层Ⅱ轴线各点及各阅览空间区域的采光分析（12月22日11:00）

表4 各层Ⅲ轴线各点及各阅览空间区域的采光分析（12月22日11:00）

采光系数平均值DFave（%）采光均匀度U 2F 3F 4F 2F 3F 4F中部阅览空间 0.09 0.06 0.02 0.31 0.56 0.21南侧阅览空间 4.90 3.07 0.31 0.21 0.45 0.22

表5 2层Ⅰ—Ⅵ轴各点及各阅览空间区域的采光分析（9月20日14:00）

创新推行“一记两卡三规范”工作法，筑牢监管防线。“一记”即监管人员客观、完整登记每天监督检查发现的问题、处理情况。“两卡”即食品药品安全信息报告一卡通和便民服务一卡通，每次下到村屯就把“两卡”分发给监管对象和村民，既能获取食品药品安全信息又方便业务咨询。“三规范”即规范个人形象、规范档案材料、规范索票索证制度。

英住进肿瘤中心接受治疗之前，经历了几次波折。省城工作的外甥一个电话，就像救命的一根稻草，让早已宣判死刑的英重获新生。外甥告诉英，她的病可以治疗。英从病榻走向阳光，她看到了无限生机。儿女们不太相信，分明是癌症晚期，除了等待死亡，毫无办法，治疗无非落得人财两空。

图13 建筑剖面、布点位置及冬至日、夏至日南侧采光分析

图14 3层C点和4层C点照度实测对比（9月21日14:30-16:00）

图15 12月22日各层C点照度实测比较

图16 2层A、B、C各点照度实测比较（12月23日）

3.3 采光中庭周边阅览空间的自然采光比较分析

2层采光中庭周边各点的实测，于12月22日11:45和15:00两个时间点进行（图17），其室外照度值分别为14.5klx和8.1klx，可分析比较矩形中庭天光周边各方向的差异，研究小中庭天光的利用与改进，布点如图7中D～L'各点。

由图17和表6可看出，自然采光对中庭北侧的阅览空间采光影响明显，在中午时分，远高于450lx；西侧阅览空间照度呈现出由北至南的衰减；而中庭东侧和南侧的阅览空间却基本低于450lx，需要借助人工照明辅助。但其采光系数DF除中庭南侧多大于顶部采光系数标准值2%，基本达到顶部采光设计要求。

3.4 综合评价及成因分析

北面采光系数、逐层递减，除2层外，3、4层均低于南面，主要原因有：南面的阅览区域进深小，约为11.0m；北面的阅览区域进深大，约为16.0m，且逐层退台形成通高空间（图13）；3层距北侧外窗5.4m，4层距外窗9.0m，随距外窗的距离逐层增大，导致采光系数逐层递减。

顶部采光的中庭区域，采光系数普遍高于标准值为2，且逐层增大，变化明显，但中庭周边照度锐减明显，均匀度差。无采光的中庭部位则对于大进深的建筑中部自然采光状况无任何改善作用。

南侧阅览空间各层均为单层空间，采光系数与楼层无明显的相关性，而主要取决于窗户的不同形式。窗户尺寸上的变化，及分布的疏密，决定了各空间的自然采光系数。玻璃幕墙的采光效果明显优于等面积的方窗均布组合，说明窗的形式对采光效果的影响，同时，玻璃幕墙也给人视野更开阔的心理感受；未满铺的情况下，同面积的小方窗分布于墙面中上方，在采光系数和采光均匀度上，均优于下方；而中悬窗在高度上的设置对使用的舒适度、方便性上的考虑，还有待进一步斟酌。

通过冬至日与过渡季的实测对比分析（表2、3），北阅览区域各点的采光系数、采光系数平均值与采光均匀度U较为接近，说明其采光性能稳定，随季节更替变化不大；冬至日3层、4层中部阅览空间的、小于过渡季，且、随楼层提升变得较为平缓，采光均匀度U较过渡季有所提高。建筑的进深较大，中部区域远离侧面采光，主要依赖中庭天光获得自然采光，其对比结果说明顶部采光对季节的变化敏感，对中部阅览空间的影响较大。南阅览区域冬至日、各层变化值大于过渡季，采光均匀度U均低于过渡季。

图17 采光中庭周边各点实测（lx）

表6 2层采光中庭周边各点的采光分析（12月22日11:45和15:00）

4 结语

综上，通过对鹤壁市职业技术学院图书馆建筑设计实践中南、北阅览区域不同的空间模式、建筑界面下的侧面采光以及复合式中庭的顶部采光的实测，进行了量化分析，其实测结果符合预期效果。侧面采光随建筑进深增大而衰减明显，与楼层无明显相关性，主要取决于窗户的不同形式与分布位置；玻璃幕墙的采光效果优于等面积的方窗均布组合；未满铺的情况下，同面积的小方窗分布于墙面中上方，在采光系数DF和采光均匀度U上，均优于下方。北侧多为漫射光，比南侧采光的稳定性高，更适合阅读；同时，结合通高边庭设计侧面采光，不仅丰富了阅览空间，还可大大提升采光进深，增大阅览区域。顶部采光随楼层变化明显，中庭区域的采光系数普遍高于标准值为2，但中庭周边照度锐减明显，且中庭北侧、西侧采光系数较高，南侧次之，东侧则略低于采光系数标准，对结合中庭的阅览空间设计有一定的指导意义。该图书馆设计是对光环境气候适应性有意义的一次尝试，对阅览空间占重要比重的图书馆设计而言，有一定的借鉴作用。