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        導(dǎo)光管在辦公建筑中運(yùn)用初探

        2017-06-13 10:46:02楊冀翼
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:辦公建筑

        楊冀翼

        摘 要:隨著光譜能量分布對(duì)人體健康影響的發(fā)現(xiàn),建筑內(nèi)自然采光變得更為重要。導(dǎo)光管技術(shù)的出現(xiàn)和成熟為天然采光與當(dāng)代建筑更緊密的結(jié)合指引一個(gè)可行的方向。本文以導(dǎo)光管在辦公建筑中的運(yùn)用提出探討,分析其必要性及設(shè)計(jì)策略,強(qiáng)調(diào)藝術(shù)、技術(shù)與功能的結(jié)合。

        關(guān)鍵詞:自然采光;導(dǎo)光管;辦公建筑

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.088

        0 引言

        地面建筑的愈發(fā)擁擠和地下空間的開發(fā)讓人們對(duì)人工光源產(chǎn)生了極大的依賴。近年來,非視覺光生物效應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn),光譜能量分布會(huì)影響人體生物節(jié)律[1]。迄今為止,人工光源光譜能量分布仍不能完全模擬自然光源,如熒光燈光譜能量分布較窄,LED中藍(lán)光光譜較多。長(zhǎng)期處于人工光源光環(huán)境下,可能對(duì)使用者健康造成威脅[2]。

        導(dǎo)光管作為當(dāng)代新型建筑構(gòu)件,從工藝上、運(yùn)用上已取得長(zhǎng)足的發(fā)展[3]。導(dǎo)光管與包括LED在內(nèi)的混光照明系統(tǒng)不僅降低了建筑室內(nèi)照明能耗,更減少了人工光源光譜對(duì)使用者健康的危害。本文以辦公建筑為例,分析建筑各主要部分使用者采光需求,回顧該類型建筑自然采光案例,提出基于使用者光生物效應(yīng)的導(dǎo)光管在辦公建筑中的設(shè)計(jì)思路。

        1 辦公建筑自然采光需求

        辦公類建筑是供機(jī)關(guān)、團(tuán)體和企事業(yè)單位辦理行政事務(wù)和從事業(yè)務(wù)活動(dòng)的建筑物的總稱。一般由辦公用房、公共用房、服務(wù)用房組成。辦公用房通常具有較強(qiáng)的使用時(shí)間連續(xù)性;公共用房,如會(huì)議用房使用具有間斷性;服務(wù)用房使用率較低。一般情況下,辦公用房部分對(duì)自然采光需求最大,公共部分次之,服務(wù)用房最小。

        隨著城市的愈發(fā)密集,辦公建筑呈現(xiàn)出空間集成性高,單層面積大的特點(diǎn)。出于減少建筑空調(diào)能耗需求,辦公建筑的體形系數(shù)往往較小。特別是在一些單層面積巨大,且核心筒等服務(wù)用房位于外側(cè)的建筑內(nèi),靠近外墻、擁有足夠自然光資源的空間成為稀缺資源。通過室內(nèi)空間布局調(diào)整無法滿足所有的自然采光需求,大部分工作人員終日處于人工光源為主的光環(huán)境中,不僅降低辦公效率,還影響其健康。同時(shí),由于當(dāng)代企業(yè)創(chuàng)新性、團(tuán)隊(duì)合作性訴求的加強(qiáng),辦公建筑還出現(xiàn)了由靜態(tài)逐漸轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài),由人體辦公的便利性逐漸轉(zhuǎn)向公共交流的引導(dǎo)性發(fā)展的態(tài)勢(shì)。辦公場(chǎng)所不再局限于辦公室,而向走廊、咖啡廳乃至門廳、電梯廳拓展,使建筑各部分對(duì)自然采光有了更高的需求。

        2 辦公建筑自然采光案例分析

        辦公建筑自然光的運(yùn)用,在于藝術(shù)性與功能性的結(jié)合。美國(guó)建筑師賴特在強(qiáng)生公司制蠟大樓設(shè)計(jì)[4]中,根據(jù)基地環(huán)境和建筑功能要求,采用天窗采光。大廳每根柱呈蘑菇狀,頂端展開圓盤間運(yùn)用玻璃細(xì)管連接,使得大廳在白天能大量獲取自然光。該模式在解決自然光運(yùn)用的同時(shí),也帶來屋頂?shù)臋z修和采光光強(qiáng)控制問題。英國(guó)建筑師福斯特在香港匯豐銀行大廈[5]中,運(yùn)用位于建筑外立面的金屬反光板系統(tǒng)將陽光導(dǎo)入中庭。反光板由鋼骨架懸掛在空中,并會(huì)隨著太陽的軌跡變換角度。該案例將藝術(shù)、科技與自然采光充分結(jié)合,但采光構(gòu)件特殊,造價(jià)高昂,難以大面積推廣。多米尼克·佩羅的梨花女子大學(xué)學(xué)生中心[6]幾乎是一棟覆土建筑,設(shè)計(jì)師在運(yùn)用大面積玻璃幕墻、玻璃隔斷外,還將一個(gè)電梯井與采光井結(jié)合,使用反光金屬飾面,讓自然光經(jīng)過幾次反射進(jìn)入花園下的室內(nèi)。該手法將自然采光與建筑體本身結(jié)合更為緊密,維護(hù)費(fèi)用更低,但仍未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化、構(gòu)件化。

        3 導(dǎo)光管的特性及發(fā)展現(xiàn)狀

        早在1880年,導(dǎo)光管便已出現(xiàn)[7],經(jīng)過一百余年的發(fā)展,其工藝技術(shù)已近成熟。作為日光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的一種,導(dǎo)光管通常通過安裝在屋頂?shù)墓饩€收集器,來改變光線方向并傳播到室內(nèi)空間。該技術(shù)具有工業(yè)化程度高,檢修更換便利,輸送距離較長(zhǎng),輸送路線適應(yīng)性強(qiáng),光通量較大、可控,壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

        系統(tǒng)一般分為采光區(qū)、傳輸區(qū)及輸出區(qū)。其中采光區(qū)可通過采光罩透鏡彎折技術(shù)或鍍膜技術(shù),高效采集室外自然光,過濾掉對(duì)室內(nèi)環(huán)境不利的光譜。采光罩有效采光面積是一般采光天窗的兩倍以上,受日光照射角度影響較小。傳輸區(qū)采用特殊符合材料,反射性強(qiáng),通常一次反射率能達(dá)到98%。管道彎折角度變化范圍為0~90°,最大傳輸距離可在20m之內(nèi)。輸出方式分為末端輸出和管壁輸出兩種,根據(jù)內(nèi)部功能的需要,采取低眩光,高舒適度的輸出方式。漫射器外形種類豐富,可制成不同形式,適應(yīng)各種造型的需要。

        相對(duì)傳統(tǒng)建筑內(nèi)部自然采光模式而言,導(dǎo)光管具有可批量生產(chǎn)推廣,可更換及重復(fù)利用,成本相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)。目前,導(dǎo)光管在我國(guó)的運(yùn)用主要為大型場(chǎng)館,地下車庫,工業(yè)建筑等,如北京科技大學(xué)體育館、上海世博會(huì)電網(wǎng)館等,在其他建筑類型中并未廣泛運(yùn)用。隨著人們對(duì)自然采光重要性認(rèn)識(shí)的不斷提高,其在包括辦公建筑在內(nèi)的各類建筑中的使用將得到提升。

        4 導(dǎo)光管在辦公建筑中的設(shè)計(jì)策略

        在辦公建筑中,導(dǎo)光管的運(yùn)用應(yīng)注意功能性和美學(xué)的結(jié)合,在宏觀、中觀、微觀三個(gè)尺度下進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        宏觀尺度是指從基地周邊范圍進(jìn)行分析。首先明確基地所處的光氣候分區(qū)。對(duì)日照時(shí)數(shù)充裕的I類II類分區(qū)來說,通常導(dǎo)光管的運(yùn)用必要性不大,對(duì)于日照時(shí)數(shù)較少的V類光氣候分區(qū),則可能有迫切的需求。其次,須考慮基地周邊障礙物遮擋情況等,從而確定導(dǎo)光管運(yùn)用的可行性。同時(shí),還須考慮導(dǎo)光管運(yùn)用是否會(huì)對(duì)周邊區(qū)域造成不利影響。

        中觀尺度是指光管系統(tǒng)與建筑體量布局協(xié)同考慮。在設(shè)計(jì)初始階段,根據(jù)建筑空間進(jìn)深,內(nèi)部功能分布等確定采光區(qū)朝向、面積。由于在某些辦公建筑中,僅設(shè)置屋頂采光區(qū)無法滿足要求,還需布置立面采光區(qū),使得設(shè)計(jì)時(shí)還需特別考慮采光構(gòu)件在立面上的位置及造型設(shè)計(jì)。應(yīng)整體思考采光區(qū)在立面上的影響,預(yù)留其所需空間,并使其成為建筑造型元素之一,豐富建筑細(xì)部。

        微觀尺度下,須考慮導(dǎo)光管系統(tǒng)在建筑內(nèi)部的傳輸與輸出方式。導(dǎo)光管傳輸通道須與空調(diào)、電氣等通道協(xié)同整合,盡量降低對(duì)室內(nèi)使用空間的占用。減少傳輸距離及轉(zhuǎn)彎,提高傳輸光效。輸出端應(yīng)根據(jù)不同的功能場(chǎng)所及行為方式,采用與人工光源協(xié)調(diào)的可調(diào)模式,增強(qiáng)室內(nèi)辦公空間的光舒適性,多功能性。

        5 結(jié)語

        導(dǎo)光管是工業(yè)化、信息化背景下產(chǎn)生的綠色生態(tài)的建筑構(gòu)件。其運(yùn)用意義不僅在于能降低建筑照明能耗,更在于導(dǎo)入自然光譜對(duì)人體健康的積極影響。隨著人們對(duì)光譜與健康關(guān)系認(rèn)識(shí)的不斷加深,導(dǎo)光管在辦公建筑中的使用也必將更加廣泛,為建筑師及室內(nèi)設(shè)計(jì)師創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]邵志棟.LED光譜及照度對(duì)人體非視覺的影響研究[D].華南理工大學(xué),2015.

        [2]楊公俠,楊旭東.人類的第三種光感受器(下)[J].光源與照明, 2006(03):28-30.

        [3]陳海陽,何飛,王傳波等.天然綠色環(huán)保導(dǎo)光管采光系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].建筑節(jié)能,2016(12):60-62.

        [4]大師部.弗蘭克·勞埃德·賴特[M].華中科技大學(xué)出版社, 2007.

        [5]坦懷.香港上海匯豐銀行大樓設(shè)計(jì)[J].建筑學(xué)報(bào),1987(01):80-84.

        [6]趙鑫彧.淺析韓國(guó)梨花女子大學(xué)建筑風(fēng)格[J].美術(shù)大觀, 2012

        (06):123.

        [7]寧華,楊蔚然.導(dǎo)光管的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國(guó)照明電器,2000(03)

        :29-31.

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