重庆地区单层厂房适用天窗类型分析及优化设计初探[4]

　　4. 1. 2 结构优化

　　( 1) 改变倾斜面曲率以增强光线的漫反射，可提高采光效率、改善采光均匀度。图9 为Ecotect 软件模拟对比结果。

　　2) 改变开窗面的角度也可有效提高采光效率，如图10 所示。曾有实验表明，在采光效率均为2%时，玻璃面有一定倾斜度的锯齿形天窗比玻璃面垂直的情况下开窗面积减少了约1 /3[13]。Ecotect 软件的对比模拟结果证明了这一点，见图10。采用这种方式时需加强防雨措施。

　　4. 1. 3 增加辅助采光构件

　　( 1) 屋面可调光反射板

　　锯齿形天窗为单向采光系统，无论朝向如何，在全天某些时段都可能存在采光较弱的情况。在合适位置安置屋面光反射板可获得更多反射光。反射板可为铝制薄板等高反射率材料，反射板应可根据需要调节角度，以适应不同时刻太阳高度角的变化( 见图11) 。

　　( 2) 可控室内扩散挡板

　　使用室内扩散挡板一方面可使工作区域内的光线分布更均匀，另一方面可避免直射眩光。挡板间距的设计既要防止正午阳光直射，同时还要考虑当太阳高度角较低时，也无直射入人眼的阳光。如图12[14]。挡板材质通常为高反射率的半透明哑光材料。

　　4. 2 天窗—建筑节能一体化措施

　　4. 2. 1 照明节能

　　( 1) 天然采光与人工照明的结合

　　在锯齿形天窗附近设置传感器，利用人工智能控制系统的连续调光模式，根据天然光照度变化及时调节人工照的照度水平，使室内照度水平始终保持在一个适度的区域内。这一措施可有效降低照明能耗。

　　( 2) 与太阳能的结合

　　将锯齿形天窗与太阳能装置组合，实现对太阳能的利用，也是近年来建筑节能一体化设计中常用的手段。锯齿形天窗为太阳能的转换提供了理想的场所: 如，可在天窗倾斜面上铺设太阳能光电板，为人工照明提供能量来源; 而随着既可透光、又可发电的太阳能玻璃的出现，使锯齿形天窗由单纯的采光功能升级为一个多功能的能量收集器; 如果最近正在研发中的太阳能薄膜电池在不久的将来实现了商业化，则可使太阳能利用的成本大大降低，有利于新型多功能锯齿形天窗的推广。

　　4. 2. 2 改善热工性能

　　与平天窗相比，锯齿形天窗除可提供更优质的室内光环境外，如设计得当，通过对天窗构造的改进及选择热工性能更为优越的采光材料，可使室内热环境得到很大的改善。如，在天窗内部构造设计中考虑对夏季直射阳光的遮挡; 采用热工性能良好的新型节能玻璃，如Low-E 玻璃、调光玻璃等减少夏季热量的摄入及冬季室内热量的逃逸。

　　5 结语

　　目前重庆地区单层厂房的室内光、热环境普遍较差，天窗形式单一。本文的研究表明，实践中大量使用的平天窗并不适合重庆地区，锯齿形天窗具有更好的光、热性能。但锯齿形天窗难以推广的主要原因在于，一是建筑设计环节中缺乏专业采光设计团队的参与，设计院在进行采光设计时依据惯例，套用以往厂房的设计模式，导致厂房采光模式几十年不变; 二是由于建筑师对厂房新型天窗形式缺乏足够的了解，导致各天窗生产厂家对开发新品缺乏动力。因此，即使有少数建筑师或照明专家希望采用性能更好的新型锯齿形天窗，却购买不到合适的成品，也找不到有足够经验的施工单位进行施工。要改变这一状况，需要建筑师、采光照明专家、生产企业的共同努力。

　　研究、开发并推广新型多功能锯齿形天窗，是一项艰苦的工作。本文仅进行了初步的探索，旨在抛砖引玉，希望引起相关领域专家对这一工作的重视，共同努力来改善厂房的光、热环境，为工人提供节能、环保、更为人性化的工作环境。

　　本项目受校企合作项目《重庆地区工业厂房天然采光及室内照明研究》( 深圳市金照明实业有限公司) 、《嘉陵集团公司整体迁建及技改项目联合厂房/造型室天窗采光及室内照明研究》( 中国机械工业第三设计研究院) 项目资助。在此对合作方表示感谢!

编辑；妮子