羅 濤 燕 達(dá) 張 野 彭 琛 劉 燕 楊允禮

(1.清華大學(xué)，北京 100084;2.鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，北京 100038)

1 引言

客站的天然采光設(shè)計(jì)對(duì)于客站能耗有著重要的影響，一方面采光的數(shù)量和質(zhì)量直接會(huì)影響人工照明的使用情況，從而影響照明能耗;另一方面，透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)往往是建筑節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)，其保溫和隔熱性能較差，從而引起室內(nèi)空調(diào)和采暖負(fù)荷的增加。采光不足會(huì)導(dǎo)致較差的室內(nèi)光環(huán)境，影響人員身心健康，并增加照明能耗;而過(guò)度的采光則會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)過(guò)熱，引起空調(diào)負(fù)荷增加，帶來(lái)眩光，造成不良的室內(nèi)光環(huán)境和熱環(huán)境。因此，客站的采光設(shè)計(jì)不僅需要考慮光環(huán)境的效果和照明需求，還要考慮對(duì)建筑能耗的影響，需要在光和熱之間尋求合理的平衡。

我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于客站的采光系數(shù)及照明功率密度未作出明確規(guī)定［1］［2］，有研究人員根據(jù)調(diào)研情況及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)采光照明的節(jié)能設(shè)計(jì)提出了指導(dǎo)性建議［3］［4］［5］，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果及計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)某客站的采光進(jìn)行了模擬分析［6］［7］。

然而，現(xiàn)有的研究中對(duì)光熱的綜合考慮方面的研究很少，對(duì)于采光對(duì)建筑能耗的影響還缺少定量的分析總結(jié);調(diào)研的樣本也只限于某氣候區(qū)的少數(shù)客站，代表性和普適性不足。

本文的研究目的，在于從建筑節(jié)能和室內(nèi)光環(huán)境兩方面要求出發(fā)，在大量實(shí)測(cè)調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定采光設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)光熱的綜合分析，給出相應(yīng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從而為后續(xù)的客站設(shè)計(jì)起到參考和指導(dǎo)作用。

2 現(xiàn)狀調(diào)研

針對(duì)上述研究目的，課題組在2010年7至8月份選擇了全國(guó)不同氣候區(qū)的16個(gè)典型客站進(jìn)行了調(diào)研。調(diào)研工作包括調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試兩部分內(nèi)容，研究人員通過(guò)與設(shè)計(jì)人員、客站工作人員溝通，了解客站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況，獲取客站圖紙資料和基本信息，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，了解客站的室內(nèi)外光環(huán)境現(xiàn)狀;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，研究人員獲得了室內(nèi)照度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)做法和光熱性能參數(shù)、照明能耗等數(shù)據(jù)。

2.1 采光形式和基本做法

從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研來(lái)看，客站的設(shè)計(jì)中比較重視天然采光，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各具特點(diǎn)，采光的形式和透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式多樣，有的采用側(cè)面采光，有的采用頂部采光，采光的設(shè)計(jì)中同時(shí)也考慮了遮陽(yáng)的需要 (圖1～4)。

圖1 G站具有地域特色的外窗

圖2 O站天窗設(shè)計(jì)

圖3 L站南向幕墻設(shè)置的外遮陽(yáng)

圖4 K站西向挑檐設(shè)計(jì)

各客站候車室的采光設(shè)計(jì)情況如表1所示:

表1 所調(diào)研客站的采光設(shè)計(jì)情況

2.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果

各客站主要功能空間的采光實(shí)測(cè)結(jié)果如表2所示。

圖5給出了兩個(gè)具有不同采光形式的客站的采光系數(shù)分布的實(shí)測(cè)結(jié)果。

表2 各客站主要功能空間的采光系數(shù)

圖5 實(shí)測(cè)的采光系數(shù)分布

從實(shí)測(cè)結(jié)果來(lái)看，大多數(shù)客站的候車室和進(jìn)站大廳采光狀況較好，采光系數(shù)平均值分別為2.82%和3.51%，白天一般不需要開(kāi)啟人工照明;售票廳的采光系數(shù)略低，為1.37%，白天需要部分開(kāi)啟人工照明進(jìn)行補(bǔ)充;客站的站臺(tái)作為半室外區(qū)域，采光比較充足，可避免乘客在換乘時(shí)由于明暗對(duì)比引起的視覺(jué)不舒適。

為了解采光對(duì)于照明能耗的影響，我們對(duì)各客站的照明用電情況進(jìn)行了測(cè)試調(diào)研，如圖6所示。

圖6 各客站的單位面積照明能耗情況

所調(diào)研客站的單位面積照明耗電量約為8.9kWh/m2～68.2kWh/m2，差異較大;調(diào)研中發(fā)現(xiàn)其照明功率密度值在9～12 W/m2之間，差異較小。因而照明能耗的差異主要來(lái)自于開(kāi)燈的時(shí)間和運(yùn)行方式。對(duì)比采光的實(shí)測(cè)結(jié)果可以看到，采光較好的客站，開(kāi)啟照明的時(shí)間短，其單位面積照明能耗相對(duì)更低。

從圖6中也可大致判斷各站照明開(kāi)啟時(shí)間與天然采光利用的情況。假設(shè)照明功率密度為12 W/m2，當(dāng)日運(yùn)行時(shí)間為6h時(shí)，照明能耗為26.3 kWh/m2，日運(yùn)行時(shí)間為12h時(shí)，照明能耗為52.6 kWh/m2，其中J、L、F三個(gè)客站的能耗超過(guò)了該數(shù)值，意味著其照明開(kāi)啟時(shí)間較長(zhǎng)，超過(guò)了12h/天。

2.3 采光設(shè)計(jì)實(shí)例

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的過(guò)程中，課題組發(fā)現(xiàn)了一些較好的設(shè)計(jì)實(shí)例，既考慮了節(jié)能的因素，也取得了較好的光環(huán)境效果。以下是一些客站的實(shí)例分析。

(1)A站

該客站的進(jìn)深較小，采用了雙側(cè)面采光 (圖7)。

圖7 A站候車室采光效果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，候車室的天然采光效果良好，白天基本不需要開(kāi)燈，節(jié)能效果顯著;同時(shí)由于采光水平較高且比較均勻，主觀感覺(jué)較好。

(2)C站

C站利用中庭的天窗解決大廳內(nèi)的采光，效果較好，如圖8所示。

圖8 C站天窗采光效果

(3)K站

客站為線上式車站，為改善站臺(tái)的采光，一層地面采用了透光的鋼化玻璃，如圖9、圖10所示。

圖9 K站候車廳地面玻璃

圖10 K站站臺(tái)采光效果

天氣晴好的條件下，天窗下方的站臺(tái)區(qū)域的地面照度可達(dá)248 lx，可滿足照明的要求，不用開(kāi)啟人工照明。從現(xiàn)場(chǎng)主觀感覺(jué)來(lái)看，由于加強(qiáng)了自然采光，降低了明暗對(duì)比，在不開(kāi)燈的情況下也能保證較好的視覺(jué)舒適性。

2.4 調(diào)研情況小結(jié)

通過(guò)對(duì)客站采光進(jìn)行調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)客站的采光具有以下特點(diǎn):

(1)客站采光對(duì)于其照明能耗有著重要的影響。一般來(lái)說(shuō)，采光較好的客站照明能耗較低，反之則偏高;

(2)客站常用的采光形式包括側(cè)面和頂部采光;

(3)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的常用材料包括中空Low-E玻璃、中空夾膠玻璃、聚碳酸酯陽(yáng)光板等，個(gè)別采用了ETFE等新材料。

進(jìn)一步對(duì)調(diào)研和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有客站的采光設(shè)計(jì)中還存在以下一些問(wèn)題:

(1)各客站的窗墻比差異較大，即使是在相同氣候區(qū)的客站也如此。

(2)從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，各客站的采光水平差異較大。

(3)采光設(shè)計(jì)時(shí)，缺少對(duì)建筑總體能耗的考慮。部分客站過(guò)于追求采光效果，采用了大面積的外窗或天窗，使得過(guò)多的太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)過(guò)熱，并大量增加了空調(diào)能耗。

現(xiàn)有的采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)客站各空間的采光做出明確要求，在客站的采光設(shè)計(jì)中存在突出采光效果，忽略采光對(duì)空調(diào)能耗的影響的情況。

因此，根據(jù)客站的采光需求，從建筑節(jié)能的要求出發(fā)，確定合理的采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、窗墻比、采光形式、開(kāi)窗方式以及窗的光熱參數(shù)等，是十分必要的。其中，采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是需要首先解決的問(wèn)題，也是采光設(shè)計(jì)的前提。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和主觀感受，并參照照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和類似功能空間 (如大堂、展廳等)的采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，候車室和進(jìn)站大廳的采光系數(shù)不宜低于2%，售票廳的采光系數(shù)不宜低于1%，而站臺(tái)由于是半室外空間，為了不至于產(chǎn)生強(qiáng)烈的明暗對(duì)比，其采光系數(shù)值不宜低于5%。

根據(jù)場(chǎng)所的空間特點(diǎn)和使用要求，參照表3確定合理照明功率密度值、照明方式及設(shè)備:

表3 客站主要功能空間的照明設(shè)計(jì)建議

3 模擬分析

通過(guò)實(shí)測(cè)調(diào)研，我們掌握了客站的采光現(xiàn)狀，并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出了合理的采光需求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。但是，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果不能定量反映采光對(duì)于照明能耗和建筑總體能耗的影響;同時(shí)，在不改變窗戶面積的情況下，是否可以實(shí)現(xiàn)更好的采光效果，也難以通過(guò)實(shí)測(cè)驗(yàn)證。為此，課題組通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的技術(shù)手段，定量分析采光對(duì)于建筑總體能耗的影響，并通過(guò)不同開(kāi)窗設(shè)計(jì)方案的分析比較，提出采光優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議。

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和工具

優(yōu)化設(shè)計(jì)可以分為兩個(gè)階段，第一階段即基于建筑總體能耗的優(yōu)化設(shè)計(jì)階段，通過(guò)改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案，如窗墻比、光熱參數(shù)、遮陽(yáng)設(shè)置等等，給出不同方案下采暖、空調(diào)和照明能耗的分布情況，并根據(jù)建筑總體能耗變化的趨勢(shì)確定合理的窗墻比、光熱參數(shù)等;第二階段即窗的優(yōu)化設(shè)計(jì)階段，根據(jù)能耗優(yōu)化設(shè)計(jì)情況，在確定窗墻比等因素的條件下，通過(guò)改變窗的形式以及分布等因素，優(yōu)化光環(huán)境。

第一階段我們利用DeST軟件對(duì)建筑總體能耗進(jìn)行模擬，并進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化;第二階段在第一階段的基礎(chǔ)上，利用Radiance軟件對(duì)不同采光設(shè)計(jì)方案的室內(nèi)光分布情況進(jìn)行模擬分析和優(yōu)化，使得室內(nèi)采光滿足要求且均勻。

3.2 客站模型

由于不同規(guī)模的客站在進(jìn)深和層高等方面存在較大差異，其采光策略和設(shè)計(jì)要點(diǎn)具有明顯的區(qū)別，需要分別加以分析。為此，以下挑選了一個(gè)大型客站和中型客站，對(duì)其采光進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，圖11、圖12分別是兩個(gè)客站的計(jì)算機(jī)模型。

圖11 大型客站DeST分析模型

圖12 中型客站DeST分析模型

其中，大型客站候車室的平面尺寸為180m×180m，層高為21m，中型客站候車室的平面尺寸為100m×31.2m，首層層高6m，二層層高10m。為便于分析，對(duì)模型進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化。

3.3 基于能耗的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的遮陽(yáng)系數(shù)及窗墻比、天窗比都會(huì)對(duì)建筑的照明和空調(diào)采暖能耗產(chǎn)生影響，以下我們分別對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的遮陽(yáng)系數(shù)、建筑的窗墻比和天窗比進(jìn)行模擬分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

結(jié)合我國(guó)幾個(gè)典型氣候區(qū)的特點(diǎn)，并參考現(xiàn)有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的氣候區(qū)給出常用的幾組外窗、透明屋頂遮陽(yáng)系數(shù)的參數(shù) (0.4～0.8)和幾組窗墻比 (0.2～0.7)、天窗比 (0～0.5)，通過(guò)模擬計(jì)算分析在不同的遮陽(yáng)系數(shù)和窗墻比 (天窗比)的條件下，客站的冷熱負(fù)荷、室內(nèi)照度的情況，進(jìn)而得到相對(duì)應(yīng)的空調(diào)電耗及照明電耗，從整體趨勢(shì)的變化總結(jié)出遮陽(yáng)系數(shù)和窗墻比 (天窗比)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。

以下給出了在溫和地區(qū)的一個(gè)大型客站的模擬實(shí)例，說(shuō)明如何通過(guò)分析對(duì)比，確定合理的遮陽(yáng)系數(shù)和窗墻比。

從圖13可以看到，位于溫和地區(qū)的大型客站，由于以冷負(fù)荷為主，隨著遮陽(yáng)系數(shù)的增大，耗熱量變化不明顯，耗冷量增大顯著，采暖空調(diào)能耗增加，且空調(diào)采暖能耗的增加大于照明能耗的減少，因此溫和地區(qū)大型客站全年總耗電量隨著遮陽(yáng)傳熱系數(shù)的增大而增大，總耗電量在第一、二組遮陽(yáng)系數(shù)工況下的變化不明顯，考慮到采光的需求，推薦取第2組參數(shù)。

圖13 溫和地區(qū)大型客站能耗變化趨勢(shì)(不同的遮陽(yáng)系數(shù)工況)

從圖14可以看到，位于溫和地區(qū)的大型客站，隨著天窗比的增大，空調(diào)能耗大幅增加，而照明能耗變化不大 (有側(cè)面采光)，因此溫和地區(qū)大型客站全年總耗電量隨著天窗面積的增大而增大，故推薦取天窗比為0.1(當(dāng)采用遮陽(yáng)系數(shù)即SC值為0.5的普通透光材料時(shí))。

圖14 溫和地區(qū)大型客站能耗變化趨勢(shì)(不同的天窗比工況)

通過(guò)對(duì)建筑總體能耗的模擬分析，我們可以得到不同氣候區(qū)大中型客站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)遮陽(yáng)系數(shù)和窗墻比的推薦值，如表4所示。

表4 透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的推薦設(shè)計(jì)參數(shù)

3.4 客站采光優(yōu)化設(shè)計(jì)

在能耗優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，我們得到了客站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和窗墻比的優(yōu)化設(shè)計(jì)值。為了驗(yàn)證在上述窗墻比 (天窗比)及窗性能參數(shù)下，客站的采光是否能夠滿足要求，我們利用Radiance軟件對(duì)客站的采光進(jìn)行了校核計(jì)算，并通過(guò)采光優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善室內(nèi)的采光效果。這里以客站的主要功能空間候車室為例，并根據(jù)不同規(guī)?？驼镜奶攸c(diǎn)，分別建立了大型和中型客站候車室的模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析。

3.4.1 中型客站采光優(yōu)化設(shè)計(jì)

我們?cè)赗adiance中建立了中型客站的模型，通過(guò)改變窗的形式 (側(cè)窗和高側(cè)窗)和布置 (集中式開(kāi)窗和分散式開(kāi)窗)，通過(guò)對(duì)比分析，確定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并給出相應(yīng)的建議 (圖15)。

這里我們給出了三種對(duì)比方案，這3種方案的開(kāi)窗總面積相同，窗墻比約為0.3。方案1的外窗采用了集中式布置;方案2采用分散布置;方案3的首層側(cè)窗為分散式布置，二層的部分高側(cè)窗為集中式布置。材料的參數(shù)設(shè)定如表5所示。

圖15 中型客站采光優(yōu)化分析模型

表5 材料光學(xué)性能參數(shù)

經(jīng)過(guò)計(jì)算，各方案首層和二層的采光計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 中型客站不同方案的采光計(jì)算結(jié)果

可以看到，三種方案的采光水平均能滿足采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求 (≥2%)，但各方案的最大值和最小值存在一定的差異，這表明不同方案的采光均勻度是不同的，為了解其差別，以下給出了這幾種方案下的首層和二層采光分布情況。

從圖16來(lái)看，方案2、3的采光均勻性均優(yōu)于方案1，這表明對(duì)于首層 (層高6m)而言，分散式的布置方式對(duì)于提高室內(nèi)采光的均勻性是有利的。從圖17來(lái)看，方案1和方案3的采光均勻性要優(yōu)于方案2，這表明對(duì)于二層 (層高10m)而言，當(dāng)窗高增加時(shí)，采用偏集中式的布置方案對(duì)于改善采光有利。三個(gè)方案中，方案3的采光效果最佳，其低層窗采用了分散式布置，而高側(cè)窗采用了集中式布置。同時(shí)也說(shuō)明，對(duì)于進(jìn)深不大的客站，采用側(cè)面采光即可滿足要求，本實(shí)例中進(jìn)深是窗高的5倍左右 (本案例為雙側(cè)采光)。

圖16 中型客站不同方案的首層采光分布

圖17 中型客站不同方案的二層采光分布

3.4.2 大型客站采光優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)同樣的方法可對(duì)大型客站的采光進(jìn)行優(yōu)化，為此我們?cè)赗adiance中建立了大型客站的模型，通過(guò)改變窗的形式 (側(cè)窗和天窗)以及布置方式 (集中式和分散式)，通過(guò)對(duì)比分析，確定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并給出相應(yīng)的建議。所有模型中的窗墻比為0.3，天窗與地面面積比為0.1，天窗的透射比為50%，其他計(jì)算參數(shù)與小型客站的相同，此處不再贅述。

首先，我們對(duì)只有側(cè)面采光和頂部采光的情況進(jìn)行了分析，模型如圖18所示。

圖18 只采用側(cè)窗或天窗的大型客站采光分析模型

這幾種方案下的采光分布如圖19所示。

圖19 只采用側(cè)窗或天窗的采光分布

可以看到，當(dāng)只有側(cè)窗采光時(shí)，室內(nèi)采光分布很不均勻，且存在大量采光較差的區(qū)域 (采光系數(shù)低于1%或0.5%)。同樣當(dāng)只有天窗采光時(shí)，室內(nèi)采光分布很不均勻，尤其是天窗集中布置時(shí)。而且由于客站中的乘客需要與室外有視線的交流，完全不用側(cè)窗的采光設(shè)計(jì)也難以令人接受。

為此，我們對(duì)同時(shí)采用天窗和側(cè)窗的幾種方案進(jìn)行了對(duì)比 (圖20)。

其中，方案5采用了集中的天窗和集中的側(cè)窗布置;方案6采用了集中的天窗和分散的側(cè)窗布置;方案7采用了分散的天窗和集中的側(cè)窗布置;方案8采用了分散的天窗和分散的側(cè)窗布置。這幾種方案的采光計(jì)算結(jié)果如表7所示:

圖20 同時(shí)采用天窗和側(cè)窗的大型客站采光分析模型

表7 大型客站不同方案的采光計(jì)算結(jié)果

這幾種方案的采光水平均能滿足采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，但均勻性有差異，這四種方案的采光分布如圖21所示。

可以看到，當(dāng)天窗面積比為0.1時(shí)，即可滿足采光要求，從室內(nèi)光環(huán)境和熱環(huán)境的要求來(lái)看，不宜采用過(guò)大面積的天窗;采用分散布置方案，室內(nèi)采光的均勻性得到了明顯的改善，尤其是天窗采用分散布置后的效果更好。值得說(shuō)明的是，方案8仍然存在優(yōu)化的空間，通過(guò)進(jìn)一步分散天窗，還可改善室內(nèi)采光的均勻性。

3.5 小結(jié)

通過(guò)上述模擬分析，可以得到以下結(jié)論:

(1)從減低建筑總體能耗的角度，不宜采用過(guò)大面積的透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)，綜合考慮節(jié)能以及室內(nèi)光環(huán)境等因素，客站的窗墻比取0.3，天窗與地面面積比取0.1(當(dāng)采用SC值為0.5的普通透光材料時(shí))是較為適宜的參數(shù)值，當(dāng)取值增加時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的節(jié)能措施。

(2)客站透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的SC值應(yīng)根據(jù)氣候區(qū)和客站特點(diǎn)進(jìn)行選擇。寒冷地區(qū)建議取為0.6～0.8，夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)建議取為0.5～0.6，溫和地區(qū)建議取為0.5～0.8。

圖21 同時(shí)采用天窗和側(cè)窗的采光分布

(3)在上述窗墻比 (天窗比)和窗性能參數(shù)的條件下，通過(guò)采光優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠滿足采光的要求。

(4)對(duì)于中型客站，應(yīng)優(yōu)先采用側(cè)面采光的方式，同時(shí)增加窗戶的高度有利于增加房間內(nèi)進(jìn)深較大區(qū)域的采光水平;當(dāng)采用單側(cè)采光時(shí)，房間的進(jìn)深宜控制在窗高的2.5倍左右，當(dāng)采用雙側(cè)采光時(shí)，房間的進(jìn)深可增加到窗高的5倍左右;當(dāng)客站層高較高時(shí)，采用側(cè)窗與高側(cè)窗結(jié)合的設(shè)計(jì)可改善室內(nèi)的采光效果。

(5)對(duì)于進(jìn)深較大的大型客站，僅依靠側(cè)面采光難以獲得滿意的采光效果，采用天窗的效果較好，但透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積應(yīng)予以控制，不宜過(guò)大，同時(shí)采用分散布窗的方式可以改善室內(nèi)的采光均勻度。

4 總結(jié)

客站的采光對(duì)其室內(nèi)環(huán)境和能耗均有著重要的影響，因而采光的設(shè)計(jì)需要綜合考慮光環(huán)境效果和節(jié)能的因素。為定量分析采光對(duì)建筑能耗的影響情況，并提供相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，課題組采用了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和模擬分析相結(jié)合的研究方法。

通過(guò)對(duì)全國(guó)不同氣候區(qū)的16個(gè)客站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和測(cè)試，課題組掌握了既有客站的采光照明現(xiàn)狀，得出以下結(jié)論:

(1)客站采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有待統(tǒng)一。開(kāi)窗面積偏小，不能充分利用天然采光，會(huì)導(dǎo)致照明能耗偏高;開(kāi)窗面積過(guò)大導(dǎo)致過(guò)多的太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，會(huì)造成室內(nèi)過(guò)熱和空調(diào)能耗增加。

(2)客站的照明功率密度值應(yīng)根據(jù)空間特點(diǎn)和使用功能要求確定合理的照明功率密度設(shè)計(jì)值、照明方式及照明設(shè)備。建議6m以下的客站空間照明功率密度值建議取為9～12W/m2，6～12m的空間取為12～15W/m2，12m以上的空間取為15～18W/m2。

(3)建議候車室和進(jìn)站大廳的采光系數(shù)不宜低于2%，售票廳的采光系數(shù)不宜低于1%，站臺(tái)的采光系數(shù)值不宜低于5%。

(4)客站透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的SC值應(yīng)根據(jù)氣候區(qū)和客站特點(diǎn)進(jìn)行選擇。寒冷地區(qū)建議取為0.6～0.8，夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)建議取為0.5～0.6，溫和地區(qū)建議取為0.5～0.8。

(5)從室內(nèi)環(huán)境和節(jié)能的要求出發(fā)，客站透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積不宜過(guò)大。當(dāng)屋頂透光材料SC值為0.25、K值 (傳熱系數(shù))為1.65時(shí)，天窗比宜不大于0.2。當(dāng)采用SC值為0.5的普通透光材料時(shí)，天窗比宜不大于0.1。當(dāng)天窗比大于0.2時(shí)，建筑能耗將顯著增加，應(yīng)采取降低透光材料的SC值、更改遮陽(yáng)方式或天窗形式等優(yōu)化措施，并進(jìn)行全年熱性能權(quán)衡判斷以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo);

(6)中型客站宜優(yōu)先采用側(cè)面采光的方式，并應(yīng)盡量增加窗戶的高度以改善房間內(nèi)進(jìn)深較大區(qū)域的采光。當(dāng)客站層高較高時(shí)，采用分散的側(cè)窗與集中的高側(cè)窗布置可改善室內(nèi)的采光效果。

(7)進(jìn)深較大的大型客站宜采用頂部采光與側(cè)面采光相結(jié)合的設(shè)計(jì)，但透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積不宜過(guò)大，采用分散布窗的方式可以改善室內(nèi)采光的均勻性。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和模擬分析，課題組掌握了現(xiàn)有客站的采光狀況，分析確定了合理的采光需求，并從室內(nèi)環(huán)境和節(jié)能要求出發(fā)，給出了若干建議及優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，對(duì)于客站采光設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。

［1］建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).GB/T 50033—2001.

［2］建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).GB 50034—2004.

［3］管亞敏.鐵路大型客站大空間照明方案研究.鐵道工程學(xué)報(bào)，2008年4期.

［4］廖宇.鐵路客站照明節(jié)能設(shè)計(jì)的研究.建筑電氣，2009年7期.

［5］王磊，徐玉黨.某火車站自然采光與照明能耗的經(jīng)濟(jì)性探討.2008鐵路暖通空調(diào)學(xué)術(shù)年會(huì).

［6］Pan Yiqun，Wu Gang，Yang Fujun，Huang Zhizhong.CFD and Daylight Simulation Calibrated with Site Measurement for Waiting Hall of Shanghai South Railway Station.3rdNational Conference of IBPSA-USA.

［7］馬杰，谷立靜，林波榮，朱穎心.模擬技術(shù)在新廣州火車站節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.2009年全國(guó)暖通空調(diào)專業(yè)委員會(huì)空調(diào)模擬分析學(xué)組學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.

［8］清華大學(xué)DeST開(kāi)發(fā)組著.建筑環(huán)境系統(tǒng)模擬分析方法——DeST.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006年.