铁路客站天然采光现状及优化设计研究[3]

　　3. 4. 1 中型客站采光优化设计

　　我们在Radiance 中建立了中型客站的模型，通过改变窗的形式( 侧窗和高侧窗) 和布置( 集中式开窗和分散式开窗) ，通过对比分析，确定优化设计方案，并给出相应的建议( 图15) 。

　　这里我们给出了三种对比方案，这3 种方案的开窗总面积相同，窗墙比约为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的首层侧窗为分散式布置，二层的部分高侧窗为集中式布置。材料的参数设定如表5 所示。

　　经过计算，各方案首层和二层的采光计算结果如表6 所示。

　　可以看到，三种方案的采光水平均能满足采光设计标准要求( ≥2%) ，但各方案的最大值和最小值存在一定的差异，这表明不同方案的采光均匀度是不同的，为了解其差别，以下给出了这几种方案下的首层和二层采光分布情况。

　　从图16 来看，方案2、3 的采光均匀性均优于方案1，这表明对于首层( 层高6m) 而言，分散式的布置方式对于提高室内采光的均匀性是有利的。从图17 来看，方案1 和方案3 的采光均匀性要优于方案2，这表明对于二层( 层高10m) 而言，当窗高增加时，采用偏集中式的布置方案对于改善采光有利。三个方案中，方案3 的采光效果最佳，其低层窗采用了分散式布置，而高侧窗采用了集中式布置。同时也说明，对于进深不大的客站，采用侧面采光即可满足要求，本实例中进深是窗高的5 倍左右( 本案例为双侧采光) 。

　　3. 4. 2 大型客站采光优化设计

　　根据同样的方法可对大型客站的采光进行优化，为此我们在Radiance 中建立了大型客站的模型，通过改变窗的形式( 侧窗和天窗) 以及布置方式( 集中式和分散式) ，通过对比分析，确定优化设计方案，并给出相应的建议。所有模型中的窗墙比为0. 3，天窗与地面面积比为0. 1，天窗的透射比为50%，其他计算参数与小型客站的相同，此处不再赘述。首先，我们对只有侧面采光和顶部采光的情况进行了分析，模型如图18 所示。

　　图18 只采用侧窗或天窗的大型客站采光分析模型

　　这几种方案下的采光分布如图19 所示。

　　图19 只采用侧窗或天窗的采光分布

　　可以看到，当只有侧窗采光时，室内采光分布很不均匀，且存在大量采光较差的区域( 采光系数低于1% 或0. 5%) 。同样当只有天窗采光时，室内采光分布很不均匀，尤其是天窗集中布置时。而且由于客站中的乘客需要与室外有视线的交流，完全不用侧窗的采光设计也难以令人接受。

　　为此，我们对同时采用天窗和侧窗的几种方案进行了对比( 图20) 。

　　图20 同时采用天窗和侧窗的大型客站采光分析模型

　　其中，方案5 采用了集中的天窗和集中的侧窗布置; 方案6 采用了集中的天窗和分散的侧窗布置;方案7 采用了分散的天窗和集中的侧窗布置; 方案8 采用了分散的天窗和分散的侧窗布置。这几种方案的采光计算结果如表7 所示:　

　　这几种方案的采光水平均能满足采光设计标准要求，但均匀性有差异，这四种方案的采光分布如图21 所示。

　　图21 同时采用天窗和侧窗的采光分布

　　可以看到，当天窗面积比为0. 1 时，即可满足采光要求，从室内光环境和热环境的要求来看，不宜采用过大面积的天窗; 采用分散布置方案，室内采光的均匀性得到了明显的改善，尤其是天窗采用分散布置后的效果更好。值得说明的是，方案8 仍然存在优化的空间，通过进一步分散天窗，还可改善室内采光的均匀性。

　　3. 5 小结

　　通过上述模拟分析，可以得到以下结论:

　　( 1) 从减低建筑总体能耗的角度，不宜采用过大面积的透光围护结构，综合考虑节能以及室内光环境等因素，客站的窗墙比取0. 3，天窗与地面面积比取0. 1 ( 当采用SC 值为0. 5 的普通透光材料时) 是较为适宜的参数值，当取值增加时应采取相应的节能措施。

　　( 2) 客站透明围护结构的SC 值应根据气候区和客站特点进行选择。寒冷地区建议取为0. 6 ～0. 8，夏热冬冷和夏热冬暖地区建议取为0. 5 ～ 0. 6，温和地区建议取为0. 5 ～ 0. 8。

　　( 3) 在上述窗墙比( 天窗比) 和窗性能参数的条件下，通过采光优化设计，能够满足采光的要求。

　　( 4) 对于中型客站，应优先采用侧面采光的方式，同时增加窗户的高度有利于增加房间内进深较大区域的采光水平; 当采用单侧采光时，房间的进深宜控制在窗高的2. 5 倍左右，当采用双侧采光时，房间的进深可增加到窗高的5 倍左右; 当客站层高较高时，采用侧窗与高侧窗结合的设计可改善室内的采光效果。

　　( 5) 对于进深较大的大型客站，仅依靠侧面采光难以获得满意的采光效果，采用天窗的效果较好，但透光围护结构面积应予以控制，不宜过大，同时采用分散布窗的方式可以改善室内的采光均匀度。