地下车库天然采光方式研究

杨艳梅，杨春宇

（重庆大学a.建筑城规学院；b.山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045）

0 引言

在中国城市化的过程中，城市规模在既有的基础上不仅向周边扩张，垂直方向上也在向上扩张（增加建筑高度）和向下扩张（开发地下空间）。地下空间已经被大量开发，地下车库就是其中一个重要的类型。伴随经济发展和生活水平的提高，私人汽车拥有量急增，国家统计局数据显示，截至2012年v，私人汽车拥有量已达8 838.6 万辆（见表1）。汽车增多，要求配建更多停车位，在这样的背景下地下车库大量建设已经是必然的趋势。地下车库通常会引起一些消极心理反应，如幽闭、压抑、黑暗、担心，生出恐惧之意。在采光照明等方面也具有较大的局限性，几乎需要24 h照明。照明技术发展使地下车库照明可通过人工光源解决，甚至提供可调节的人工光源，但是天然光比人工光波长分布均匀（图1），视觉功效更高，光线的原真性与人眼接受的舒适度也高于人工光，能够提供更健康的光环境，因此天然采光技术是地下车库照明发展的一个重要研究方向。

图1 自然光及白炽灯光谱的波长分布图

表1 私人汽车拥有量统计表

1 地下车库照明标准

国际照明委员会编制的标准CIES 008/E2001《室内工作场所照明》、GB 50034—2004《建筑照明设计规范》、JGJ 100—98《汽车库建筑设计规范》和CECS 45 ∶92《地下建筑照明设计标准》都具体规定了车库的照明指标，但是互相之间存在差异。经过对比研究，地下车库照明标准参照《地下建筑照明设计标准》中关于地下停车场的标准（见表2）比较恰当。

表2 《地下建筑照明设计标准》地下停车场的照度标准值

2 地下车库天然采光方式

通过文献资料查阅和重庆主城区使用天然采光的地下车库的调查研究，目前地下车库天然光形式主要有以下几种。

2.1 天窗采光

天窗通常是指设计在屋面上用以采光或通风的窗，常见的有矩形天窗、平天窗、锯齿形天窗、下沉式天窗，多用于厂房采光和部分小住宅采光。单层地下车库或者多层地下车库首层的顶面其实也相当于屋面，所以也可开设天窗，但是主要采用平天窗形式。单层地下车库或者多层地下车库首层大多都可以通过天窗采光引入天然光。从构造上看，天窗是由洞口和覆盖物构成，形式多样。

天窗采光是地下车库最常用的做法，构造简单，经济高效。天窗的采光效率要比其他垂直窗户高出2～3倍，同时其热能损耗也是其他垂直窗户的2～3倍。平天窗也可以有多种形式的变化，主要通过洞口形状、采光罩形式来实现，而影响地下天窗采光的因素还有窗地比、天窗材料、天窗布局。根据东南大学吴薇对地下顶部天窗采光技术研究的结果，窗地比相同时，各洞口形状的平均采光系数大小为正方形＞长方形＞三角形＞圆形；不同样式采光罩的平均采光系数大小为角锥形＞穹顶型＞拱形＞平板型；常用材料的平均采光系数大小为PC 板=钢化玻璃＞透明玻璃＞夹层玻璃；天窗布局上则是布局越均匀，效果越好。

图2 采光天窗的几种形式

图2 示意了几种常见的天窗剖面，a 和e 是拱形或者穹顶形的天窗，b 和f 是平天窗，c 和g 是单角锥形的天窗，d 是侧面采光的天窗，h 是多角锥形的天窗。这些天窗用于地下车库采光，可以与景观结合，隐藏在绿化中，也可以成为景观的一部分。如图3 所示，下沉式的平天窗可以结合水体存在，这种形式不仅可以采光，也可以解决因洞口过大带来的过冷或过热问题。

重庆市渝北区尚源印象小区地下车库在设计中采用了角锥形采光天窗，地下车库结合顶板的井字梁，共设置了5 个天窗。经过实测及计算，在7月28日中午12 ∶51 左右晴天空条件下，无遮挡天窗对应的柱距内平均照度可达473.8 lx，而有绿化遮挡的天窗对应的柱距内平均照度也可达到82.3 lx。这两个照度值都远远高于规范规定的75 lx，因此，采光天窗是地下车库天窗采光的一种较好的形式（见图4）。

图3 微下沉天窗及与水体结合的天窗

图4 重庆尚源印象小区地下车库采光天窗

2.2 采光井采光

采光井是现代词，亦称“窗井”，指的是为地下室及半地下室提供光线和通风用的地下室墙体外的井式结构物。严格意义上的采光井/窗井目前多用于住宅类建筑底层的地下室或者半地下室。从这个概念来看，很多研究中把采光天窗等同于采光井。个人认为地下车库所使用的采光井是借鉴了传统民居建筑中的“天井”，众所周知天井在民居中的功能基本以采光和通风为主，而采光井/窗井结合天井，在形式上加以变通用于多层地下车库采光，让每一层都可以通过采光井间接引入天然光（见图5）。

图5 窗井—天井—地下室采光井

采光井顶部可开敞可封闭。开敞式的便于通风，井底需要做好排水，顶部井壁周边必须做好安全防护设计；封闭式的也可以根据气候情况或者结合“烟囱”效应设计顶盖。

图6 底层架空采光剖面示意图

2.3 底层架空采光

目前许多住宅是剪力墙结构，剪力墙不可移动，垂直落到地下车库内，住宅垂直投影下能够设计的停车位数量有限。住宅底层入口一般架空部分空间，设置休息座椅或者安放简单的康乐设施，提高住宅品质，因此，可以利用这部分架空空间的局部设置采光口，把天然光引入地下层（见图6）。这种采光口有效利用建筑形式，利于改善地下车库的采光和通风，但是由于设计洞口位置的特殊性，能够直接采光的区域周边剪力墙太多，不能停车，旁边的停车位只能通过能采光的区域间接受到影响，因此这种洞口采光效率比较低。

重庆保利香雪地下车库的采光口直接对应的位置并不是停车位或者行车道，是被剪力墙半包围着的区域或者地库人行出入口（见图7）。经过实测及计算，2014年v7月30日上午11 点晴天空条件下，保利香雪地下车库最靠近架空采光口直接影响的区域平均照度值是107.9 lx，紧邻的停车位（此柱距内顶部对应的灯具未开）平均照度是37.3 lx。

图7 保利香雪地下车库底层架空采光实景图

2.4 沉庭院采光

地下车库下沉庭院式采光是通过局部柱距下沉，利用庭院四周为地下车库提供采光和通风（见图8）。这种采光方式虽然损失了几个停车位，但是最大程度改善了地下车库的环境，并且没有影响绿化面积（下沉部分仍旧可以种植绿化）。采用这种形式最需要注意的是下沉部分的安全问题，洞口四周必须要设置足够高的栏杆或者挡墙。下沉庭院式采光在形式上与采光井是共通的，其实采光井顶部可以开敞，也可以设置透明井盖，开敞式的采光井底部完全可以进行绿化。

图8 下沉庭院式采光剖面示意图

2.5 侧窗采光

地势存在高差的地块，可以利用地形实现地下车库的高侧窗甚至侧窗采光（见图9）。这种方式构造简单，布置方便，但是采光的均匀度差。侧窗设计的大小需要结合具体情况经过计算设置。山城重庆有很多建筑的基地存在高差，车库也具备开设侧窗的条件，但是出于经济效益的考虑多会把地势低的一侧设计为底层沿街商业。

图9 侧面采光剖面示意图

重庆雍江艺庭小区有三个互通的地下车库（见图10），只有其中一个规模小的车库开了9 个大小约900×300 的小高侧窗。经过实测及计算，2014年v7月28日下午18:10 左右晴天空条件下，雍江艺庭的地下车库高侧窗采光口的柱距（此柱距内顶部对应的灯具未开）平均照度是3.1 lx，没有达到车库照明要求的照度值。这个车库可采光的面是一个实体墙，外面隔约2 m 的绿化有一条人行道，笔者认为如果把高侧窗洞口开大一些（这个库完全具备这样的条件），库内的采光效果会更好。

图10 雍江艺庭地下车库侧窗采光实景图

2.6 导光管采光

导光管是近年来研究比较多的一种采光方式，由集光器、导光筒和漫射器三部分组成。但是由于成本过高，目前未广泛应用，只在国内一些公共建筑项目中采用。导光管的优势在于可以通过材料及设计最大限度为地下车库导入天然光。

奥运中心地下车库是国内首例应用导光管的地下车库，通过查阅文献资料可知其采用了管径1.2 m，长度3.85 m（9 套）和3.35 m（11 套）的两种导光管系统。两种的采光效率分别是0.579 和0.593，在室外水平照度超过20 000 lx 时，导光管所在柱距范围内导入的光照最低76 lx，最高可达120 lx，完全能够满足规范规定的采光标准。

3 小 结

地下车库的建设规模已经越来越大，是城市停车库的主要形式。随着私人汽车拥有量日渐增多，这个空间已经成为大部分人每天使用的空间。为地下车库引入天然光，不仅可以节能也可以改善地下车库的环境，增加视觉舒适度，提升品质。在设计中要根据具体的地形、气候分区、建筑形式等选择合适的采光方式，可以借助软件对采光口的采光效果进行分析修改，力求最大限度改善地下车库环境。

天然采光的方式有很多种，但是目前具备可操作性和应用较多的是上述6 种形式。地下车库天窗采光是目前设计应用的主流，下沉庭院式、底层架空式以及采光井都有所采用，并且采光效果、通风效果良好，高侧窗/侧窗应用的范围有限，采光效果欠佳，导光管采光效果虽好但是造价较高，应用范围有限。

［1］国家统计局.重庆统计年鉴［M］

［2］广东电网公司广州供电局.企业照明设计与节能［M］，中国电力出版社

［3］CECS 45:92 地下建筑照明设计标准［S］

［4］吴薇.地下建筑顶部天窗天然采光技术设计［D］.东南大学硕士论文，2008

［5］彭鹏.天然采光对建筑能耗影响的研究［J］.太阳能学报，2007

［6］杨靖.住区阳光地下车库设计［J］

［7］段旺，等.奥运中心区地下车库导光管系统［J］.照明工程学报，2008