铁路客站天然采光现状及优化设计研究[1]

　　1 引言

　　客站的天然采光设计对于客站能耗有着重要的影响，一方面采光的数量和质量直接会影响人工照明的使用情况，从而影响照明能耗; 另一方面，透光围护结构往往是建筑节能的薄弱环节，其保温和隔热性能较差，从而引起室内空调和采暖负荷的增加。采光不足会导致较差的室内光环境，影响人员身心健康，并增加照明能耗; 而过度的采光则会导致室内过热，引起空调负荷增加，带来眩光，造成不良的室内光环境和热环境。因此，客站的采光设计不仅需要考虑光环境的效果和照明需求，还要考虑对建筑能耗的影响，需要在光和热之间寻求合理的平衡。

　　我国现行标准中对于客站的采光系数及照明功率密度未作出明确规定，有研究人员根据调研情况及设计经验，对采光照明的节能设计提出了指导性建议，并根据调研结果及计算机模拟技术对某客站的采光进行了模拟分析。

　　然而，现有的研究中对光热的综合考虑方面的研究很少，对于采光对建筑能耗的影响还缺少定量的分析总结; 调研的样本也只限于某气候区的少数客站，代表性和普适性不足。

　　本文的研究目的，在于从建筑节能和室内光环境两方面要求出发，在大量实测调研的基础上，确定采光设计的标准，并通过光热的综合分析，给出相应设计要点，从而为后续的客站设计起到参考和指导作用。

　　2 现状调研

　　针对上述研究目的，课题组在2010 年7 至8月份选择了全国不同气候区的16 个典型客站进行了调研。调研工作包括调查和现场测试两部分内容，研究人员通过与设计人员、客站工作人员沟通，了解客站的设计和运行情况，获取客站图纸资料和基本信息，并根据现场调查，了解客站的室内外光环境现状; 通过现场测试，研究人员获得了室内照度、围护结构做法和光热性能参数、照明能耗等数据。

　　2. 1 采光形式和基本做法

　　从现场调研来看，客站的设计中比较重视天然采光，而围护结构设计各具特点，采光的形式和透光围护结构的构造形式多样，有的采用侧面采光，有的采用顶部采光，采光的设计中同时也考虑了遮阳的需要( 图1 ～ 4) 。

　　各客站候车室的采光设计情况如表1 所示:

　　2. 2 现场实测结果

　　各客站主要功能空间的采光实测结果如表2所示。

　　图5 给出了两个具有不同采光形式的客站的采光系数分布的实测结果。

　　从实测结果来看，大多数客站的候车室和进站大厅采光状况较好，采光系数平均值分别为2. 82%和3. 51%，白天一般不需要开启人工照明; 售票厅的采光系数略低，为1. 37%，白天需要部分开启人工照明进行补充; 客站的站台作为半室外区域，采光比较充足，可避免乘客在换乘时由于明暗对比引起的视觉不舒适。

　　为了解采光对于照明能耗的影响，我们对各客站的照明用电情况进行了测试调研，如图6 所示。

      所调研客站的单位面积照明耗电量约为8. 9kWh /m2 ～68. 2kWh /m2，差异较大; 调研中发现其照明功率密度值在9 ～12 W/m2 之间，差异较小。因而照明能耗的差异主要来自于开灯的时间和运行方式。对比采光的实测结果可以看到，采光较好的客站，开启照明的时间短，其单位面积照明能耗相对更低。

　　从图6 中也可大致判断各站照明开启时间与天然采光利用的情况。假设照明功率密度为12 W/m2，当日运行时间为6h 时，照明能耗为26. 3 kWh /m2，日运行时间为12h 时，照明能耗为52. 6 kWh /m2，其中J、L、F 三个客站的能耗超过了该数值，意味着其照明开启时间较长，超过了12h /天。

　　2. 3 采光设计实例

　　在现场调研的过程中，课题组发现了一些较好的设计实例，既考虑了节能的因素，也取得了较好的光环境效果。以下是一些客站的实例分析。

　　( 1) A 站

　　该客站的进深较小，采用了双侧面采光( 图7) 。

　　经现场实测，候车室的天然采光效果良好，白天基本不需要开灯，节能效果显著; 同时由于采光水平较高且比较均匀，主观感觉较好。

　　( 2) C 站

　　C 站利用中庭的天窗解决大厅内的采光，效果较好，如图8 所示。

　　( 3) K 站

　　客站为线上式车站，为改善站台的采光，一层地面采用了透光的钢化玻璃，如图9、图10 所示。

　　天气晴好的条件下，天窗下方的站台区域的地面照度可达248 lx，可满足照明的要求，不用开启人工照明。从现场主观感觉来看，由于加强了自然采光，降低了明暗对比，在不开灯的情况下也能保证较好的视觉舒适性。