地下室的自然通风及采光设计

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[摘　要]近年来，由于种种原因而导致的房价上涨，土地紧缺等现象，使人们的居住空间变得越来越拥挤。为了充分利用空间，大多的单位通过采用半地下室或全封闭地下室作为工作或停车场地，达到房屋面积使用最大化。然而，对于半地下室和全封闭地下室而言，采光率差，通风效果不理想等诸多现实问题限制了地下室空间最大化合理利用。本文针对上述现象提出改善设计方案，对地下室自然通风和采光的进行研究。

[关键词]自然通风；自然采光；地下室；反光板

1.地下室的自然通风设计

一般地下建筑自然通风是利用风压和热压两种方法实现的。

图1-1示意了风压作用下自然通风的形成过程。图1-2示意了热压作用下的自然通风的形成过程。一般来说，在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。而地下室就属于进深较大的空间，因此就必须将风压和热压结合起来。

本文主要研究在风压通风的基础上利用热压通风，实现自然通风。在试验中，利用艾草燃烧产生的高温，达到模拟环境效果，使室内外有一定的温差，来实现热压通风；利用内置幕墙装置，增大是内外与室内压力差。通过艾草燃烧产生的烟，能很直观的看到通风效果。

2.地下室的自然采光设计

众所周知，增强建筑室内的采光效果的基本原理就是增加采光窗窗口的面积，一方面将直射光引入室内，另一方面利用光的反射原理，尽可能的将光线引入室内，以增加采光进深，加之利用漫反射的原理，又可以使光线得到发散，从而扩大采光面积，使采光更加均匀；同时，增加采光窗的面积又可以达到增加建筑内部开敞感，减少封闭感和压抑感。综上所述，通过查阅了很多文献资料，整理和许多数据和设计规范，对于半地下室和全封闭地下室提出了不同的设计方案，考虑到一般性地下室面临的最大问题是采光窗户面积受限而导致的自然光引入不足和分布不均匀，以及存在的眩光问题。所以，我们在建筑设计过程中有意识地利用建筑立面造型和室内空间布局，结合技术手段来解决地下室自然采光问题。下图利用合理设置窗户来达到最佳自然光照。

图2-1是采用多窗来达到良好的采光效果，通风也比较方便，主要适用于框架结构，半地下室。

图2-2是在墙角处柱旁设置采光窗，适用范围较广，能达到较好的采光效果。但是通风设计必须满足要求，才能使地下室有较好的通风效果。

3.模拟试验

为通过建筑设计途径和现有技术措施来解决问题，我们进行了模拟试验。图3-1为模型简图。

模拟研究的限定条件：假定在北半球某一特定地区，建筑朝向正南北，开窗方式平开，开窗面积1.8m2，玻璃材质透明光学玻璃，建筑材料钢筋混凝土，房间面积11.34m2房间净高2.8m的条件下。

对以下两种模型进行模拟分析研究：

(1)基本相同的平面形式，不同的窗户面积，半地下室，无反光装置(如图3―2)。

模拟研究过程

模型1：基本相同的平面形式，不同的窗户面积，半地下室房间进深和开间4.2m×2.7m，层高2.8m，最大窗户尺寸。

光从45°角入射至地下室，因窗户面积的增加，采光效果逐渐变好，但采光效果始终不明显，不均匀，易产生眩光。

(2)基本相同的平面形式，相同的窗户面积，全地下室，使用反光装置(反光镜和锡纸)(如图3―3)

模型2：基本相同的平面形式，相同的窗户面积，全地下室，使用反光装置房间进深和开间4.2m×2.7m，层高2.8m，窗户尺寸0.6×1.2m。

光从45。角入射至地下室，通过调节反光镜的摆放角度及室内反光材料的漫反射，使地下室采光效果明显加强。

模拟研究结果分析：

地下室的天光照明和天然采光均匀度随着窗地比的增加而上升，达到最高点后下降；内部反射效果变化不大，随着窗地比的增加而略有微弱增加。因此，在进行基本条件相同的矩形房间自然采光设计中，应结合功能要求，找出合适的窗地比，以增加自然采光的效果。

而对于具有反光装置的地下室，能减轻室内采光不均匀及眩光的影响，具有明显地加强地下室采光效果的作用。当然，反光材料可以是浅颜色涂料。

进一步拟进行利用反光板来改善自然采光的设想。

图3-4利用高处设置反光板，达到较好的采光效果，而且不影响窗户视景效果，更有雨棚的作用。

图3-5是利用墙与梁错位来制造采光空间，采光效果较好，但限制因素很多，很多细节方面必须做好才能真正达到设计目的。

对于反光板的使用，有一些具体的细节问题需要考虑，否则会适得其反，起不到改善光环境的作用。(1)反光板位于观景窗和采光高侧窗之间时，上部采光窗的玻璃可见光透过率要高，以便使更多光线进入室内被反射到天花板，照亮房间后部，下部观景窗的可见光透过率要低，降低近窗处照度，并减少观景窗潜在的直接眩光。(2)反光板的上表面要采用浅色饰面以提高反射率，表面光滑程度要适当，以避免晴天由于光滑程度过高导致天花板上产生过亮的光斑。(3)室外反光板要注意做出一个向外的坡度以利排水，炎热地区的室外反光板靠墙处可以设一小段漏空，以利于热空气上升，也可兼作排水之用。

4.结语

改善地下建筑内部空间环境对促进地下空间开发利用具有十分重要的意义，增强地下室及半地下室天然采光效果就是其中一个不可忽视的内容。地下建筑天然采光受到诸多条件的制约，应尽可能采取多种设计对策和措施，不断丰富地下建筑的设计手法。我们进行的原理性模拟试验表明，通过反光材料和反光镜的设置使天然采光效果明显，但其细部设计有待进一步推敲和探究，并有待实际工程检验。可以肯定的是，依据地下室或半地下室使用功能对天然采光效果的不同要求以及具体工程的实际情况，积极探索多种可行的天然采光设计方案和改进措施是十分必要的。

参考文献

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[2]玛丽・古佐夫斯基.可持续建筑的自然光运用.2004

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[5]戴立飞.高　辉.谢贤文.反光板在建筑自然采光中的应用.工业建筑.2007(12)