延安市某办公建筑自然采光模拟分析

郑 海，杨红霞

(延安大学 建筑工程学院，陕西 延安 716000)

舒适的光环境不仅可以减少人的视觉疲劳，提高劳动生产率，而且对人身体健康特别是视力健康有直接影响[1]。利用Ecotect Analysis软件对延安市某办公建筑室内自然采光进行模拟，计算出各层的采光系数、照度和自然采光面积，并对照《绿色建筑评价标准》和《建筑采光设计标准》的要求，对其自然采光效果进行评估，为保证办公建筑室内具有良好的光环境提供一定的参考依据。

1 气候条件

延安市位于陕西省北部的黄土高原中心地带，属半干旱大陆性气候。年平均气温9.7℃，相对湿度平均为45%～60%，年日照时数为2418 h，日照百分率55%，太阳能辐射总量为5016～5852 MJ/m2·年。

在采光设计标准中，我国划分为5个光气候区，延安市属于Ⅲ类光气候区[2]。根据采光系数乘以各光气候分区的光气候系数K，可得出各分区的采光系数[3]。表1为各光气候区系数K值，表2为各采光等级参考平面上的采光标准值。由表1和表2可知，该办公建筑空间参考平面上采光系数标准值应不小于3.0%×1.0=3.0%，室内天然光照度不小于450 Lx。

表1 各光气候区系数K值

表2 各采光等级参考平面上的采光标准值

2 数值模拟

2.1 模拟对象

该办公建筑位于延安市宝塔区，共10层，总建筑面积为1.43×104m2，容积率为1.62，绿地率为30%。依据图纸资料，对该办公建筑进行建模，结果见图1所示。

图1 建筑模型图

2.2参数设置

Ecotect Analysis软件是Autodesk公司开发的一款性能分析辅助设计软件[4]。建立模拟后可提供可视化分析图，设置技术参数后，就可完成对模型的声、光、热、造价等方面的模拟分析[5]。利用Ecotect Analysis软件对延安市某办公建筑室内自然采光进行模拟，主要参数设置见表3所示。

表3 主要参数设置

3 结果分析

图2-图7表示该建筑各层主要功能房间采光系数分布平面图，表4表示各层采光系数分布情况。由模拟结果可知，1层模拟网格数量为16632，空间室内平均采光系数为12.63%，照度为1419.31 Lx，天然采光达标面积比例为85.98%；2层模拟网格数量为24731，空间室内平均采光系数为8.64%，照度为956.67 Lx，天然采光达标面积比例为82.24%；3层模拟网格数量为14964，空间室内平均采光系数为8.13%，照度为939.16 Lx，天然采光达标面积比例为84.46%；4～8层模拟网格数量为15160，空间室内平均采光系数为7.89%，照度为808.30 Lx，天然采光达标面积比例为82.71%；9层模拟网格数量为15994，空间室内平均采光系数为10.46%，照度为1076.55 Lx，天然采光达标面积比例为86.53%；10层模拟网格数量为15998，空间室内平均采光系数为8.61%，照度为968.28 Lx，天然采光达标面积比例为85.12%。依据各层天然采光达标面积比例可计算出该办公建筑整体的天然采光达标面积及天然采光达标比例，结果由表5所示。

图2 1层采光系数分布平面图

图3 2层采光系数分布平面图

图4 3层采光系数分布平面图

图5 4～8层采光系数分布平面图

图6 9层采光系数分布平面图

图7 10层采光系数分布平面图

表4 各楼层采光系数标准值3.0～4.0分布情况

表5 1～10层天然采光达标面积及天然采光达标比例

4 结论

为了评价延安市某办公建筑方案，通过对该典型办公建筑1～10层的室内自然采光的模拟分析，可以准确判断建筑的光环境状况和自然采光效果，避免后续出现建筑室内自然采光不合理的问题，可及时进行优化，为寒冷地区公共建筑自然采光设计提供理论支持。结果表明：主要功能房间采光系数的面积比例1 F为85.98%，2 F为82.24%，3 F为84.46%，4～8 F为82.71%，9 F为86.53%，10 F为85.12%，主要功能总面积为6544.74 m2，天然采光达标面积为5480.51 m2，总达标面积占功能房间总面积的比例为83.7%，满足相关规范要求。