羅 寅，翁 季

(重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400045)

0 引言

地下商業(yè)街最早出現(xiàn)在60年代的日本，由于與地面商業(yè)街功能形態(tài)相似而得名，其最初形態(tài)為地下步行連接通道兩側(cè)開設(shè)的商店，隨著城市建設(shè)與功能需求的不斷發(fā)展，地下商業(yè)街已由單一的功能形式逐步發(fā)展為多種功能相結(jié)合的復(fù)合型城市商業(yè)綜合體。

伴隨著城市空間立體化與復(fù)合化進(jìn)程的加快，城市地下商業(yè)街已逐步成為城市地下空間開發(fā)利用的重要形式之一。它不僅滿足了部分地區(qū)人防、靜態(tài)交通等功能的需要，還對(duì)地面商業(yè)系統(tǒng)起到了完善與補(bǔ)充的作用，是緩解城市經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展與城市中心區(qū)商業(yè)用地緊張矛盾的主要解決方式之一。

特殊的建筑空間形式?jīng)Q定了特殊的空間需求，地下商業(yè)街在滿足地下空間的基本照明需求的同時(shí)，也應(yīng)針對(duì)其功能需求提高空間環(huán)境質(zhì)量，從而加強(qiáng)地下商業(yè)空間的商業(yè)與投資吸引力。合理地引入新型的采光技術(shù)與方式不僅可以降低商業(yè)成本、提高空間質(zhì)量，也可降低照明能耗，順應(yīng)節(jié)能減排的國際潮流。

1 地下商業(yè)街商業(yè)形態(tài)與照明需求

1.1 地下商業(yè)街的主要業(yè)態(tài)

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市中心商業(yè)區(qū)可謂寸土寸金，地上商業(yè)空間已被大型商場(chǎng)、高級(jí)寫字樓所占據(jù)。而零售業(yè)作為城市商業(yè)體系中不可缺少的部分則被擠入了內(nèi)部空間品質(zhì)相對(duì)較低的地下商業(yè)街。雖然地下商業(yè)街面積在城市地下綜合體中僅占1/4左右，但其產(chǎn)生的商業(yè)價(jià)值卻占80%左右。在對(duì)四川、重慶兩地的地下商業(yè)街的調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的地下商業(yè)街業(yè)態(tài)主要由中小型零售業(yè)所組成，采用巷道式布局，經(jīng)營(yíng)方式以分散租賃為主。因此在研究地下商業(yè)街照明需求時(shí)，應(yīng)盡量針對(duì)零售業(yè)這一主要存在于地下商業(yè)街的商業(yè)形態(tài)(見圖1)進(jìn)行分析研究。

圖1 地下綜合體面積配比與地下街面積配比

1.2 零售業(yè)態(tài)的照明需求

由零售業(yè)態(tài)所組成的地下商業(yè)街，其內(nèi)部空間具有人流量較大，大部分銷售人員需長(zhǎng)期停留的特點(diǎn)。因此相對(duì)于其他地下建筑，地下商業(yè)街中人的活動(dòng)較為頻繁，對(duì)照明的需求也相應(yīng)較大。但由零售業(yè)所組成的商業(yè)空間不同于大型的商業(yè)展示空間，其巷道式的銷售布局與分散租賃的經(jīng)營(yíng)模式，決定了各個(gè)商業(yè)展示空間分散存在于各個(gè)獨(dú)立店鋪中，而各個(gè)展示空間的照明設(shè)計(jì)則需根據(jù)各零售業(yè)者自身需求進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。在地下商業(yè)街中統(tǒng)一的照明設(shè)計(jì)主要集中于交通、休息、輔助等公共空間，而此類空間并不承擔(dān)商業(yè)展示的功能需求，因此其照明需求相對(duì)于商業(yè)展示空間也較低。

2 地下商業(yè)街采用天然采光技術(shù)的合理性論證

將天然光源引入地下建筑空間一直為近年來研究的熱點(diǎn)問題，但由于功能需求的不同，地下商業(yè)街采用天然采光技術(shù)是否合理需進(jìn)行進(jìn)一步論證。以馬斯洛需求層次為理論基礎(chǔ)，下面通過對(duì)經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、舒適性、節(jié)能性四方面需求進(jìn)行分析研究，論證基于功能需求的地下商業(yè)街采用天然采光技術(shù)的合理性。

2.1 經(jīng)濟(jì)性——降低商業(yè)成本

眾所周知，大型商業(yè)建筑對(duì)于照明設(shè)計(jì)有著較高的要求，大部分商業(yè)展示空間的光環(huán)境基本依靠人工照明設(shè)計(jì)進(jìn)行營(yíng)造，并不采用天然光源。而創(chuàng)造高質(zhì)量的商業(yè)展示空間，所帶來的則是高昂的照明運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。相比而言，普遍存在于地下商業(yè)街中的普通零售業(yè)空間則與大型商業(yè)空間有所不同，在滿足基本采光要求的同時(shí)，零售業(yè)主更加關(guān)注照明系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)所帶來的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用對(duì)自身的影響。在此基礎(chǔ)上合理采用天然采光技術(shù)，可以大大降低零售業(yè)者在地下商業(yè)街中的商業(yè)運(yùn)行成本，使地下商業(yè)街更加具備投資吸引力。

2.2 實(shí)用性——滿足基本需求

由于人類無法控制天然光源的變化，所以現(xiàn)有的大部分天然采光僅僅作為人工照明的輔助方式，無法通過天然采光達(dá)到某些特殊的照明要求。地下商業(yè)街空間雖對(duì)照明需求較大。但其公共空間由于不承擔(dān)商業(yè)展示的需求，因此采用統(tǒng)一照明設(shè)計(jì)的公共空間部分對(duì)照明質(zhì)量要求相對(duì)較低。因此天然采光正適合于地下商業(yè)街公共空間對(duì)采光照明的需求。天然采光技術(shù)應(yīng)用于零售業(yè)態(tài)的地下商業(yè)街具有很大的實(shí)際操作意義與發(fā)展前景。

2.3 舒適性——提升空間質(zhì)量

調(diào)研表明，在影響地下空間環(huán)境的因素中，對(duì)于天然光的需求被受訪者列為主要因素。人們普遍認(rèn)為人工光源無法代替天然光源，且人工光源并無太大變化，使空間顯得沉悶枯燥。由于地下商業(yè)街人員密度與流動(dòng)性較大，如果整個(gè)地下商業(yè)街無天然光源的引入，長(zhǎng)期在此的工作人員會(huì)產(chǎn)生焦躁不安的情緒，也會(huì)使大部分顧客產(chǎn)生厭倦的心理陰影，從而降低整個(gè)空間的商業(yè)活力。因此在地下商業(yè)街的照明系統(tǒng)中引入部分天然采光技術(shù)，會(huì)使整個(gè)地下商業(yè)空間品質(zhì)得到大幅度提升。

表1 影響城市地下空間環(huán)境的12個(gè)因素

2.4 節(jié)能性——?jiǎng)?chuàng)造節(jié)能空間

我國照明用電在全國電能消耗中約占總用電量的12%左右。因此，在建筑中節(jié)約用電具有十分重要的地位。而在地下商業(yè)街中，照明能耗更是其總能耗的主要組成部分。天然光資源取之不盡用之不竭，利用清潔環(huán)保的天然光既有利于節(jié)約能源又起到保護(hù)環(huán)境的作用。因此在節(jié)能減排的形勢(shì)下，地下商業(yè)街的照明應(yīng)充分利用和開發(fā)天然光，創(chuàng)造低碳節(jié)能的地下商業(yè)街光環(huán)境。

綜上所述，在地下商業(yè)街中采用天然采光技術(shù)具有若干優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際工程中，天然采光技術(shù)的應(yīng)用往往會(huì)受到地下商業(yè)街的形態(tài)、規(guī)模、造價(jià)等諸多因素的影響。因此將天然光源引入地下空間的關(guān)鍵在于根據(jù)實(shí)際情況合理地運(yùn)用不同的天然采光方式。

3 低技術(shù)手段的地下商業(yè)街天然采光方式

現(xiàn)有地下商業(yè)街的天然采光技術(shù)主要依靠低技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)空間形態(tài)進(jìn)行處理，進(jìn)而將天然光引入到地下空間。以下幾種方式為目前應(yīng)用較為廣泛的天然采光方式。

3.1 天窗式天然采光系統(tǒng)

天窗采光(圖2)適合于埋深較淺、地面部分為廣場(chǎng)或綠地的地下商業(yè)街。通過在頂棚設(shè)置天窗將天然光引入地下商業(yè)街。此方式采光效率高，使用也較為靈活，并可根據(jù)內(nèi)部功能的需求選擇各種形式的天窗，如矩形天窗、鋸齒形天窗等。為了打破線形商業(yè)空間的枯燥沉悶，大部分地下商業(yè)街采用設(shè)置中庭節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行處理，在中庭采用玻璃頂棚引入天然光，也是天窗式天然采光系統(tǒng)的一種變形。但此方式對(duì)地下空間熱工環(huán)境影響較大，容易引起內(nèi)部空間的熱不舒適。

3.2 下沉廣場(chǎng)式天然采光系統(tǒng)

下沉廣場(chǎng)式(圖3)常常存在于城市中心區(qū)的大型地下商業(yè)街，使地面一部分下沉一定高度，使廣場(chǎng)出現(xiàn)空間形態(tài)變化，并且結(jié)合地下商業(yè)街，形成多層次的復(fù)合空間。通過下沉部分的立面?zhèn)却盀閺V場(chǎng)周圍的地下空間提供大量的自然光線。此方式受部分地下商業(yè)街層高限制，且其引入的天然光影響范圍有限。部分地下商業(yè)街將此方式進(jìn)行變形，形成中庭式的地下商業(yè)街。

圖2 天窗式天然采光示意

圖3 下沉廣場(chǎng)式天然采光示意

以上為大量運(yùn)用在現(xiàn)有地下商業(yè)街中的低技術(shù)天然采光方式，以上方式均能滿足經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、舒適性、節(jié)能性四方面的基本要求。但使用局限性較大，并不能普遍應(yīng)用于大量的城市地下商業(yè)街。

4 高技術(shù)手段的地下商業(yè)街天然采光方式

在多數(shù)情況下，地下商業(yè)街沒有足夠的條件來滿足低技術(shù)手段的天然采光，只能完全采用人工照明方式來滿足其照明要求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近幾年來一些新型的天然采光技術(shù)在一些實(shí)際工程逐步得到應(yīng)用，并取得了較好的效果。其中導(dǎo)光管技術(shù)為現(xiàn)有地下空間天然采光的主要高技術(shù)手段。

4.1 導(dǎo)光管技術(shù)

導(dǎo)光管技術(shù)是一種新型有效的利用天然采光的照明技術(shù)。導(dǎo)光管技術(shù)的主要特點(diǎn)是在地下空間的使用中其局限性較小，并可有效地將天然光進(jìn)行重新分配，不僅達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的效果，也可避免直接引入天然光所產(chǎn)生的眩目與熱不舒適等問題。針對(duì)地下商業(yè)街中的零售業(yè)態(tài)，導(dǎo)光管技術(shù)也可根據(jù)不同使用空間的采光需求將天然光合理地分配到各個(gè)功能空間內(nèi)。

導(dǎo)光管系統(tǒng)主要由集光器、導(dǎo)光筒和漫射器三部分組成。室外的天然光線透過集光器導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行重新分配，再經(jīng)特殊制作的導(dǎo)光管傳輸至系統(tǒng)底部的漫射裝置，把天然光均勻高效地照射到室內(nèi)。依據(jù)采光方式的不同，現(xiàn)有的導(dǎo)光管技術(shù)主要分為主動(dòng)式與被動(dòng)式兩種。

4.1.1 主動(dòng)式導(dǎo)光管系統(tǒng)

此類導(dǎo)光管系統(tǒng)主要依靠定日鏡作為主要采光裝置。定日鏡(圖4)是一種對(duì)陽光進(jìn)行反射定位的裝置，通過對(duì)太陽進(jìn)行跟蹤，它可以將陽光精確地反射到某一固定位置，由于這一特性，它在地下空間的天然采光方面得到了很好的應(yīng)用。用拋物鏡和平面鏡將定日鏡收集的陽光通過光導(dǎo)管送入室內(nèi)的光路設(shè)計(jì)，對(duì)解決淺埋地下或無窗建筑采光問題是較合適的。定日鏡的上方設(shè)有反光鏡。定日鏡像向日葵一樣跟著太陽轉(zhuǎn)，但不完全像向日葵那樣“正視”陽光，而是將陽光折射給定日鏡上方的反光鏡子，陽光被搜集過來，反光鏡朝下，陽光被“輸送”到地下空間。

主動(dòng)式導(dǎo)光管系統(tǒng)對(duì)天然光采集效率較高，且地下空間的采光效果也比較好。但相對(duì)而言該技術(shù)造價(jià)較為昂貴，且施工技術(shù)與后期的維護(hù)檢修工作十分復(fù)雜，如不能保證后期的檢修與維護(hù)質(zhì)量，此類技術(shù)的實(shí)踐與推廣仍存在較大的問題。

4.1.2 被動(dòng)式導(dǎo)光管系統(tǒng)

此類導(dǎo)光管系統(tǒng)為現(xiàn)在普遍使用的光導(dǎo)采光系統(tǒng)(圖5)。其主要工作原理與主動(dòng)式類似，區(qū)別在于其采光裝置為聚光罩，聚光罩和光導(dǎo)管本身連接在一起固定不動(dòng)，聚光罩多由PC或有機(jī)玻璃注塑而成，表面有三角形全反射聚光棱。光導(dǎo)管可以實(shí)現(xiàn)白天完全或部分利用天然光照明，從而大大節(jié)省電能。并且在施工要求與技術(shù)難度上都大大低于主動(dòng)式，后期的維護(hù)也相對(duì)比較容易，但采光效率較主動(dòng)式偏低。

依靠高技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的地下空間天然采光在我國仍屬于起步階段，由于造價(jià)與施工技術(shù)等種種原因，此類技術(shù)仍無法大量應(yīng)用于實(shí)際工程中，但在部分試點(diǎn)項(xiàng)目中已取得了較好的成效。由于其采光方式較為靈活，并可根據(jù)不同的照明需要與經(jīng)濟(jì)合理地選擇不同的采光、導(dǎo)光、漫射的裝置進(jìn)行組合。隨著此類技術(shù)的成熟與完善，依靠高技術(shù)手段為地下商業(yè)街引入天然光將會(huì)成為天然采光方式選擇的主要趨勢(shì)。

圖4 定日鏡

圖5 被動(dòng)式導(dǎo)光管

5 小結(jié)

在地下商業(yè)街中很難完全依靠天然采光，即使最大限度地利用天然光也并不能完全滿足其使用要求，在夜晚與陰天時(shí)仍需要借助人工方式來輔助照明。尤其在部分功能復(fù)雜體量龐大且限制性較大的地下商業(yè)街中，人工照明系統(tǒng)仍然會(huì)作為建筑內(nèi)部照明的主要方式。但在大部分地下商業(yè)街中均可采用人工照明與天然采光相結(jié)合的方式。如能在地下商業(yè)街中合理地引入各種不同的天然采光方式，既能在經(jīng)濟(jì)效益與綠色環(huán)保等方面起到積極的作用，也能創(chuàng)造出更加實(shí)用舒適的地下商業(yè)空間。

［1］童林旭.地下建筑學(xué)［M］.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，1994

［2］童林旭.地下建筑圖說100例［M］.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，1994

［3］暴偉，宗復(fù)芃，趙建平，等.地下空間采光及導(dǎo)光管系統(tǒng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用展望［J］.照明工程學(xué)報(bào)，2009(3)

［4］王保勇，束昱.影響城市地下空間環(huán)境的因素分析［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(12)