[摘 要]近年來，由于種種原因而導(dǎo)致的房價上漲，土地緊缺等現(xiàn)象，使人們的居住空間變得越來越擁擠。為了充分利用空間，大多的單位通過采用半地下室或全封閉地下室作為工作或停車場地，達到房屋面積使用最大化。然而，對于半地下室和全封閉地下室而言，采光率差，通風(fēng)效果不理想等諸多現(xiàn)實問題限制了地下室空間最大化合理利用。本文針對上述現(xiàn)象提出改善設(shè)計方案，對地下室自然通風(fēng)和采光的進行研究。
[關(guān)鍵詞]自然通風(fēng)；自然采光；地下室；反光板
1.地下室的自然通風(fēng)設(shè)計
一般地下建筑自然通風(fēng)是利用風(fēng)壓和熱壓兩種方法實現(xiàn)的。
圖1-1示意了風(fēng)壓作用下自然通風(fēng)的形成過程。圖1-2示意了熱壓作用下的自然通風(fēng)的形成過程。一般來說，在建筑進深較小的部位多利用風(fēng)壓來直接通風(fēng)，而進深較大的部位則多利用熱壓來達到通風(fēng)效果。而地下室就屬于進深較大的空間，因此就必須將風(fēng)壓和熱壓結(jié)合起來。
本文主要研究在風(fēng)壓通風(fēng)的基礎(chǔ)上利用熱壓通風(fēng)，實現(xiàn)自然通風(fēng)。在試驗中，利用艾草燃燒產(chǎn)生的高溫，達到模擬環(huán)境效果，使室內(nèi)外有一定的溫差，來實現(xiàn)熱壓通風(fēng)；利用內(nèi)置幕墻裝置，增大是內(nèi)外與室內(nèi)壓力差。通過艾草燃燒產(chǎn)生的煙，能很直觀的看到通風(fēng)效果。
2.地下室的自然采光設(shè)計
眾所周知，增強建筑室內(nèi)的采光效果的基本原理就是增加采光窗窗口的面積，一方面將直射光引入室內(nèi)，另一方面利用光的反射原理，盡可能的將光線引入室內(nèi)，以增加采光進深，加之利用漫反射的原理，又可以使光線得到發(fā)散，從而擴大采光面積，使采光更加均勻；同時，增加采光窗的面積又可以達到增加建筑內(nèi)部開敞感，減少封閉感和壓抑感。綜上所述，通過查閱了很多文獻資料，整理和許多數(shù)據(jù)和設(shè)計規(guī)范，對于半地下室和全封閉地下室提出了不同的設(shè)計方案，考慮到一般性地下室面臨的最大問題是采光窗戶面積受限而導(dǎo)致的自然光引入不足和分布不均勻，以及存在的眩光問題。所以，我們在建筑設(shè)計過程中有意識地利用建筑立面造型和室內(nèi)空間布局，結(jié)合技術(shù)手段來解決地下室自然采光問題。下圖利用合理設(shè)置窗戶來達到最佳自然光照。
圖2-1是采用多窗來達到良好的采光效果，通風(fēng)也比較方便，主要適用于框架結(jié)構(gòu)，半地下室。
圖2-2是在墻角處柱旁設(shè)置采光窗，適用范圍較廣，能達到較好的采光效果。但是通風(fēng)設(shè)計必須滿足要求，才能使地下室有較好的通風(fēng)效果。
3.模擬試驗
為通過建筑設(shè)計途徑和現(xiàn)有技術(shù)措施來解決問題，我們進行了模擬試驗。圖3-1為模型簡圖。
模擬研究的限定條件：假定在北半球某一特定地區(qū)，建筑朝向正南北，開窗方式平開，開窗面積1.8m2，玻璃材質(zhì)透明光學(xué)玻璃，建筑材料鋼筋混凝土，房間面積11.34m2房間凈高2.8m的條件下。
對以下兩種模型進行模擬分析研究：
(1)基本相同的平面形式，不同的窗戶面積，半地下室，無反光裝置(如圖3―2)。
模擬研究過程
模型1：基本相同的平面形式，不同的窗戶面積，半地下室房間進深和開間4.2m×2.7m，層高2.8m，最大窗戶尺寸。
光從45°角入射至地下室，因窗戶面積的增加，采光效果逐漸變好，但采光效果始終不明顯，不均勻，易產(chǎn)生眩光。
(2)基本相同的平面形式，相同的窗戶面積，全地下室，使用反光裝置(反光鏡和錫紙)(如圖3―3)
模型2：基本相同的平面形式，相同的窗戶面積，全地下室，使用反光裝置房間進深和開間4.2m×2.7m，層高2.8m，窗戶尺寸0.6×1.2m。
光從45。角入射至地下室，通過調(diào)節(jié)反光鏡的擺放角度及室內(nèi)反光材料的漫反射，使地下室采光效果明顯加強。
模擬研究結(jié)果分析：
地下室的天光照明和天然采光均勻度隨著窗地比的增加而上升，達到最高點后下降；內(nèi)部反射效果變化不大，隨著窗地比的增加而略有微弱增加。因此，在進行基本條件相同的矩形房間自然采光設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合功能要求，找出合適的窗地比，以增加自然采光的效果。
而對于具有反光裝置的地下室，能減輕室內(nèi)采光不均勻及眩光的影響，具有明顯地加強地下室采光效果的作用。當然，反光材料可以是淺顏色涂料。
進一步擬進行利用反光板來改善自然采光的設(shè)想。
圖3-4利用高處設(shè)置反光板，達到較好的采光效果，而且不影響窗戶視景效果，更有雨棚的作用。
圖3-5是利用墻與梁錯位來制造采光空間，采光效果較好，但限制因素很多，很多細節(jié)方面必須做好才能真正達到設(shè)計目的。
對于反光板的使用，有一些具體的細節(jié)問題需要考慮，否則會適得其反，起不到改善光環(huán)境的作用。(1)反光板位于觀景窗和采光高側(cè)窗之間時，上部采光窗的玻璃可見光透過率要高，以便使更多光線進入室內(nèi)被反射到天花板，照亮房間后部，下部觀景窗的可見光透過率要低，降低近窗處照度，并減少觀景窗潛在的直接眩光。(2)反光板的上表面要采用淺色飾面以提高反射率，表面光滑程度要適當，以避免晴天由于光滑程度過高導(dǎo)致天花板上產(chǎn)生過亮的光斑。(3)室外反光板要注意做出一個向外的坡度以利排水，炎熱地區(qū)的室外反光板靠墻處可以設(shè)一小段漏空，以利于熱空氣上升，也可兼作排水之用。
4.結(jié)語
改善地下建筑內(nèi)部空間環(huán)境對促進地下空間開發(fā)利用具有十分重要的意義，增強地下室及半地下室天然采光效果就是其中一個不可忽視的內(nèi)容。地下建筑天然采光受到諸多條件的制約，應(yīng)盡可能采取多種設(shè)計對策和措施，不斷豐富地下建筑的設(shè)計手法。我們進行的原理性模擬試驗表明，通過反光材料和反光鏡的設(shè)置使天然采光效果明顯，但其細部設(shè)計有待進一步推敲和探究，并有待實際工程檢驗�？梢钥隙ǖ氖�，依據(jù)地下室或半地下室使用功能對天然采光效果的不同要求以及具體工程的實際情況，積極探索多種可行的天然采光設(shè)計方案和改進措施是十分必要的。
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