【摘 要】
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随着社会的进步与时代的发展,天然采光的重要性被越来越多的人们认识到。诸多研究已经证明了天然采光对于教育建筑的重要作用,首先,天然采光对学生与教职员工的学习效率、工作效率、身心健康都有积极的作用;其次,诸多的研究从视力健康、日常节律等方面证明了天然光对青少年成长发育的重要性;并且,合理有效地利用天然光,可以大幅度减少教育建筑的能耗,从而降低学校的运营成本。首先,本文通过国内外相关文献的阅读与相关案例
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(批准号:51978269)
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随着社会的进步与时代的发展,天然采光的重要性被越来越多的人们认识到。诸多研究已经证明了天然采光对于教育建筑的重要作用,首先,天然采光对学生与教职员工的学习效率、工作效率、身心健康都有积极的作用;其次,诸多的研究从视力健康、日常节律等方面证明了天然光对青少年成长发育的重要性;并且,合理有效地利用天然光,可以大幅度减少教育建筑的能耗,从而降低学校的运营成本。首先,本文通过国内外相关文献的阅读与相关案例的研究,阐释了天然采光的基本原理极其特征,分析了国内外中小学校普通教室光环境的特征,比较了静态采光分析与动态采光分析的差异,说明了动态采光分析相较于静态采光分析的优越性。通过文献阅读的方式整理了国内外关于教育建筑采光评价指标的变迁历史,结合国内相关规定与现状,找到当前较为适合我国国情的采光评价标准作为后文模拟的评价依据,并对动态采光模拟软件的相关内容进行了介绍,构建了对应的动态采光模拟平台。然后,通过对文献研究的方式整理了广州地区的地理气候特征与中小学教室光环境相关规范,梳理了以往针对广州地区中小学校教室光环境研究的实测调研结果,发现广州地区中小学校教室光环境主要存在以下问题:1)部分教室照度严重不足;2)部分教室中部与两侧照度差异巨大;3)部分教室面临严重的直射光与眩光影响。在此基础上笔者选择了广州市一所近期建成的具有良好侧窗采光设计的学校进行实地测量与调研,对结果进行分析发现仍存在以下问题:1)部分教室部分区域仍存在照度不足问题;2)教室中部与两侧照度相差较大问题;3)部分教室近窗端存在过亮问题。随后在对该学校天窗采光教室的调研与实测中,发现该教室具有以下特点:1)教室整体照度十分充足;2)教室中部采光得到有效补充,与两侧的照度差距缩小。因此,本文认为在对侧窗采光教室进行采光优化的同时,也应进一步探讨其他多种采光方式如天窗采光对于教室光环境改善的可能性,并对其相应的采光优化策略进行了介绍。最后,本文基于实测调研结果以及结合相关规范与工程经验,建立了广州地区典型教室模型,对模型进行全年全天候动态采光模拟。模拟主要分为两个部分,第一部分是对仅靠侧窗采光的教室进行光环境模拟,得到了侧窗采光教室在不同教室类型、不同层高、不同走廊宽度、不同反光板高度、不同反光板材料、不同类型吊顶、不同反光板角度的采光效果,结合相应的评价指标进行分析与对比,为广州地区侧窗教室采光优化设计提供可行的参考依据。第二部分,首先针对天窗自身各部分参数的变化(垂直玻璃高度、垂直玻璃下沿高度、屋面采光口长度、屋面采光口宽度)以控制变量的形式进行模拟,探讨其各部分变化对采光效果的影响,然后将其与侧窗采光结合,具体探讨教室中加入天窗后的采光效果,以及可能的优化方式,为日后广州地区中小学校教室采用天窗采光提供一定的借鉴。
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