某带上盖物业的车辆段自然采光分析

廖 燕

(深圳市协鹏建筑与工程设计有限公司，广东 深圳 518000)

1 引言

随着社会的快速发展，城市土地资源日益紧张。带上盖的物业越来越普遍，其特点是高效利用土地资源，但其也有一定的特殊性，室内空间较大，自然采光状况不理想，照明用电量大。因此营造一个充分利用自然采光的室内环境至关重要。

近年来自然采光越来越受到人们的重视，科研工作者对此的相关研究日益增多。徐登辉[1]介绍了光导照明的基本结构及原理，结合发展现状和工程实例探讨了光导照明的优势，从技术和市场两方面分析了光导照明的应用场景。杨艳梅[2]基于地下车库采用24h人工照明能耗较大现状，结合实例分析了适合地下车库自然采光的6种自然采光方式。纪思美[3]研究了自然采光和人工照明结合的地下通道类型的隧道照明。李双菊[4]从实验出发，通过对比分析证明季节变化对光导管的光传输量的影响很大，太阳高度角于室内照度分布的影响也很大。邓树[5]对从光导照明原理入手，分析了光导照明在带上盖车辆段应用的可行性。林涛[6]结合工程实例，通过全尺寸模型试验的数据指导设计方案，分析了光导照明在城市隧道中的首次应用。王志强[7]分析得出光导照明比电力照明更节能环保，适用在地铁工程。吴君乾[8]分析了大型车辆段光导照明的应用，并结合工程实际案例总结了光导照明的应用效益。

目前，对车辆段光导照明的研究较多，但对于光导照明布置方案的对比分析较少，因此，本文以某车辆段为例，通过模拟3种不同布置方案的导光管采光，分析适宜的采光布置方式。

2 项目概况

本项目位于广东省，由两部分组成，一部分为盖板下的车辆段，主要用于地铁车辆的检修、停靠；另一部分为盖板上，主要为住宅等物业，本文主要针对盖板下车辆段进行自然采光研究。

3 评价指标及模拟工具

自然采光随时间、季节变化，为了更好的评估自然采光效果，通常用“采光系数”(daylight factor)作为自然采光的评价指标。

运用Ecotect建模结合Radiance计算的方式对盖板下车辆段的室内光环境进行模拟，并分析判断其室内主要功能空间的自然采光效果是否达到《建筑采光设计标准》(GB/T 50033-2013)[9]的要求。参照《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019)[10]中5.2.8条可知，内区采光系数满足满足采光要求的面积比例达到60%，得3分。

4 车辆段自然采光模拟分析

4.1 自然采光现状

图1和图2为采光模拟结果，表1为采光系数，由图表可知，本项目建筑面积和进深均较大，盖板下部分有58.7%以上区域(外区)采光系数达到0.5%以上，其他区域(内区)采光条件较差，有待改善。

图1 盖板下车辆段采光系数分析

图2 盖板下车辆段采光系数分析(采光系数≥0.5%)表1 盖下部分采光系数(无导光管)

为了改善车库的采光，可采用多种方式，如导光管技术、人工照明等，以下将展开阐述，分析适宜本项目的采光方式。

Contour Band(from-to)WithinAbovePts(%)Pts(%)0-0.52305041.3558081000.5-1673712.073275858.701-1.532765.872602146.631.5-221963.932274540.762-2.519483.492054936.822.5-314752.641860133.333-3.512782.291712630.693.5-49951.781584828.404-4.58521.531485326.614.5-56291.131400125.09

4.2 导光管采光

4.2.1 导光管介绍

由于自然光线具有柔和、均匀和自然的特性，在一般的情况下，建筑师在建筑设计中都会充分考虑利用自然采光的方式来进行建筑采光。光导照明技术是近年来发展较快的一项建筑采光照明技术，是一种比较有效的天然光照明方式。光导照明系统对于建筑节能有很大的帮助，可以更好地实现节能减排。目前，光导照明系统应用广泛，例如：地下停车场、学校、工业厂房、住宅、机场等。但是利用导光管采光也有某些缺点，如自然光线受气候环境和季节的影响比较大，阴雨天的光线不是很充足，冬季有效采光时间也比较短，在一天内光线照度的波动比较大等，使某些建筑在利用导光管采光的同时需要采取其他一定的具体措施来加以解决。

4.2.2 导光管模拟分析

依据项目现状，车库盖板上设置多栋居住建筑，周边有道路和绿化等，主要供居民生活娱乐，在盖板上结合景观设置一定面积的导光管，车库采光能得到较大程度的改善。本项目选用DGG530导光管，将导光管分别按照5 m、10 m和15 m左右布置一个的原则(对应方案一、方案二和方案三)，有规律地布置在盖板的绿化中。

通过模拟分析图3～5和表2可知，方案一(导光管按照5 m左右布置在绿地中)在导光管的作用下，车库内自然采光情况有了很大程度的提高，盖下部分有84.45%以上区域采光系数达到0.5%以上；方案二(导光管按照10 m左右布置在绿地中)较好的改善了车库的自然采光，车库地面采光系数大于0.5%的区域占总面积的78.39%；方案三(导光管按照15 m左右布置在绿地中)一定程度上提高了车库的自然采光面积，76.63%以上区域采光系数大于0.5%。

图3 方案一：盖板下车辆段采光系数分析图(采光系数≥0.5%)

中心区原方案采光系数趋近于0；方案二和方案三外区采光相对较好，中心区采光也有一定的改善，但仍不够理想，而方案一，由于导光管加密，中心区采光状况有很大的改善。故建议内区按5 m一个导光管进行布置，外区适当加大间距，按10～15 m一个导光管布置。

各方案导光管布置的个数及场地采光系数分布情况汇总如表2所示。

表2 导光管数量及场地采光系数

图4 方案二：盖板下车辆段采光系数分析图(采光系数≥0.5%)

图5 方案三：盖板车辆段下采光系数分析图(采光系数≥0.5%)

5 自然采光与智能照明结合探讨

本项目车库(盖板下空间)主要用于铁路停靠检修用，当地铁驶入车库时会经过一段由亮变暗的区域，若该区域过渡不好，容易产生许多特殊的视觉问题，给行车带来了不便。白天当司机驶入车库时，由于车库内部的亮度低于外部亮度很多，使司机感觉一瞬间从白变黑，看不清洞口里面的状况，这就是所谓的黑洞效应。因为司机要经过一定的时间(3 s以上)才能恢复视觉，看清前方的状况，所以这一现象很容易造成交通事故。当司机要驶出车库时，亮度由弱变强，使司机眼前一瞬间发白，产生强烈的眩光，看不清洞外的状况，这就是所谓的白洞效应，这也很危险。车库基本分为入口段、过渡段、中间段和出口段四部分。入口段和出口段亮度往往最高，过渡段次之，中间段达到照明标准要求即可。为了消除白洞效应和黑洞效应，建议对车库进行分段照明设计。

考虑到自然采光会随天气的变化而发生明暗变化，因此阴天时需要辅助人工照明来改善室内的光环境状况。本项目综合利用自然采光(导光管采光)和智能照明进行混合照明，白天时，主要利用自然采光进行照明，不利区域通过光感器启用照明灯具来改善。故导光管附近的灯具应分区独立智能控制，白天室外光线充足时，光导管附近的灯具根据室内光线情况自动关闭，并自动开启远离光导管、采光不足区域的灯具。

6 结论

通过模拟分析可知，带上盖物业的车辆段的盖板下车库进深较大，在未采取任何措施的情况下，大多数内区的自然采光条件较差，需进一步改善。

(1)建议把导光管有规律地布置在盖板的绿化中，内区按5 m一个导光管进行布置，外区适当加大间距，按10～15 m一个导光管布置，可以较好地改善盖板下车库的自然采光情况。

(2)为了消除地铁驶入、驶出车库(盖板下空间)时产生的白洞效应和黑洞效应，建议对车库进行分段照明设计。车库(盖板下空间)入口段和出口段亮度往往最高，过渡段次之，中间段达到照明标准要求即可。

(3)为弥补阴天时，带上盖物业的车辆段的盖板下车库自然采光不佳，建议综合利用自然采光(导光管采光)和智能照明进行混合照明，对灯具进行分区独立智能控制。