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摘要:绿色建筑是我国建筑行业未来发展的主要方向，光环境是绿色建筑的重要内容之一，合理的室内自然采光能使得居住者更为舒适，同时也能降低建筑能耗，以成都地区某住宅建筑为例，通过绿建斯维尔DAIL软件模拟分析其室内采光存在的不足，通过对其优化，使优化后的室内采光满足GB/T50378—2019绿色建筑评价标准的要求，也使得室内光环境更为舒适。
关键词:绿色建筑;光环境;采光优化
我国的既有建筑面积已达500亿m2左右，但通过改造而获得绿色建筑标识的既有建筑面积仅10．7亿m2，剩下的绝大部分的“非绿色”既有建筑，都存在资源消耗水平偏高、环境负面影响偏大、使用功能有待提升等方面的不足。推进既有建筑绿色化改造，可以集中节约资源，提高建筑的安全性、舒适性和健康性，对转变城乡建设模式，破解能源资源瓶颈约束具有十分重要的意义。这些既有建筑中的大多数都存在着能耗大、室内声光环境差、居住舒适度低的问题，对它们进行绿色建筑的改造十分重要且必要［1］。光环境作为绿色建筑的重要内容之一［2］，对既有居住建筑室内天然采光的优化设计，不仅能够提高建筑的舒适度，同时也能降低建筑照明能耗和采暖空调能耗［3－4］。
1工程概况
1．1成都的地理位置
成都位于四川省中部，四川盆地西部，介于东经102°41'～104°53'和北纬30°05'～31°26'之间，全市东西长192km，南北宽166km，总面积14605km2。成都平原地势自西北向东南倾斜，一般海拔600m左右，土壤肥沃。又有自古闻名的都江堰灌溉工程，水渠纵横，农业发达，物产富饶，人口稠密，自古有“天府之国”的美誉。
1．2成都的光气候分区
光气候是指当地的室外照度状况以及影响其变化的气象因素的总和［5］。我国幅员辽阔，各地光气候差异较大，GB50033—2013建筑采光设计标准［6］中将我国分为五类光气候区，根据各地区室外年平均总照度长年累计值的高低，分别采用不同的室外临界照度(见表1)，成都属于Ⅴ区，因此采用12000lx作为采光模拟计算室外照度。
1．3相关标准的要求
2006年我国住房和城乡建设部正式颁布了GB/T50378—2019绿色建筑评价标准［7］，2007年又出台了《绿色建筑评价技术细则(试行)》和《绿色建筑评价标识管理办法》，逐步完善适合中国国情的绿色建筑评价体系;住房和城乡建设部又于2014年和2018年对GB/T50378—2019绿色建筑评价标准和《绿色建筑评价标准技术细则》［8］进行了两次修订，四川省也在2012年11月1日起全省实施地方标准《四川省绿色建筑评价标准》［9］，在既有建筑节能改造方面，引进国外先进的绿色建筑技术，在2017年颁布了T/CECS465—2017既有建筑绿色改造技术规程［10］，为既有建筑的绿色改造提供了依据。1)GB/T50378—2019绿色建筑评价标准提到，住宅建筑的室内采光应满足GB50033—2013建筑采光设计标准的相关要求:a．对于住宅建筑的卧室、起居室(厅)、厨房应有直接采光。b．住宅建筑的卧室、起居室(厅)的采光不应低于采光等级Ⅳ级的采光标准值，侧面采光的采光系数不应低于2．0%，室内天然光照度不应低于300lx;住宅建筑的采光标准值不低于表2的规定。2)GB/T50378—2019绿色建筑评价标准充分利用天然光的评分项，评价总分值为12分:a．住宅建筑室内主要功能空间至少占60%面积比例区域，其采光照度值不低于300lx的小时平均数不小于8h/d，得9分。b．主要功能房间有眩光控制措施，得3分。
1．4模拟对象概况
本文以成都地区某小区为例，该项目位于成都市郫都区郊区，地势平坦，东侧隔规划道路是中高层小区，其余三侧均为市政规划道路。总建筑面积为9097．90m2，建筑体积为26360．93m3，建筑体型系数为0．35，建筑密度18．7%，绿地率30%，该小区大样图如图1所示，本文选择该小区2号楼为模拟对象，该单元单体模型如图2所示，该单元地上共19层楼，一楼为三户住户(左右两边为套三户型，中间为套一户型)和两个活动室，2层～19层构造相同，两梯六户，户型1，2，3分别占33．3%，其各楼层的户型布置如图3，图4所示。
2模拟分析
2．1模拟参数的设置
本次模拟采用绿建斯维尔DAIL采光作为模拟计算软件。1)计算模型。采用CIE全阴天模型计算室内自然采光照度、采光系数，采光引擎采用模拟法，网格化精度为200。2)采光设置。模型建筑顶棚为白水泥，地面为浅色木地板，墙面为白色乳胶漆，外表面为灰砖，窗户为双层塑料窗，窗户的玻璃类型为普通双层玻璃，它们的反射比见表3。
2．2采光现状模拟
本文针对1层与2层～19层的各个户型主要居住空间(即起居室、卧室等)的室内光环境进行模拟，如图5，图6所示。由模拟结果可以看出，1层的套一和套二户型由于起居室进深较大，采光面积较小，存在采光不足的问题，2层～19层的套一、套二、套三户型也都由于起居室的进深较大，采光面积小，存在采光不足，不满足相关规范要求的问题。
3优化方案对比分析
由于是既有建筑，所以本文分别从改变窗玻璃材料、增设反光板、增设导光管三个方面来对室内采光进行优化。1)改变窗玻璃材料，该建筑本身采用反射比较高，透射比较低的普通玻璃材料，考虑到存在室内采光不足的情况，将窗户玻璃材料改为反射比较低，透射比较高的高透Low－E玻璃，改变窗玻璃材料后的室内采光情况模拟结果如图7，图8所示。从图7，图8可以看出，将窗户玻璃材料改为透射比更高的Low－E玻璃后，该建筑主要居住房间的采光情况有所改善，但是1层套一户型的起居室由于采光面积较小，仍然存在采光不足的问题，2层～19层套一和套二的起居室也仍然存在同样的采光不足的问题。2)增设反光板，在不满足采光要求的起居室外的窗户上增设一定朝向角为270°，倾角为45°的反光板，模拟其对室内采光的改变情况，如图9，图10所示。增设反光板后，室内采光不足的问题有一定的改善，但是1层的套一户型起居室离窗户较远的位置采光仍不满足相关要求，2层～19层套一、套二、套三起居室的采光也不满足相关规范要求。3)增设导光管，在不满足采光要求的起居室内，增设导光管，模拟其对室内采光的改变情况，见图11，图12。1层还是2层～19层的主要功能房间(起居室、卧室)的采光都得到了很大的改善，均满足了采光相关标准要求，达到了GB/T50378—2019绿色建筑评价标准的要求。
4结论
舒适合理的自然光环境能使建筑空间更符合居住者心理和生理的需求，达到美的享受和平衡，因此对既有居住建筑的光环境进行绿色改造十分有必要。本文根据成都地区的气候条件，使用绿建斯维尔DAIL软件对成都某小区进行室内采光优化设计，使优化后的室内采光满足GB/T50378—2019绿色建筑评价标准的要求，从上面的模拟结果得出以下结论:
1)对于使用普通窗玻璃的居住建筑，将窗玻璃材料改为反射比更低、透射比更高的窗玻璃材料，可以有效改善室内采光情况。
2)在采光不足的房间的窗户上增设反光板，也能在一定程度上改善室内光环境。
3)对于既有的住宅建筑的室内采光优化，在不满足采光要求的房间内增设导光管是相对来说最有效直接并且可以很好地改善室内采光情况的方法，能使得室内采光满足绿色建筑标准的要求。
作者：吴际 李晓虹 邹涛 单位：西华大学土木建筑与环境学院