健康理念下的乡村住宅采光优化

王首一，王洋洋，冯华

(河北工程大学建筑与艺术学院)

1 引言

舒适的居住环境能令人快乐，更能预防疾病，杂乱的居住环境会诱发疾病。乡村住宅与他们的生活紧密相关，一生50%～70%时间都在房中度过。不同于在城市中工作的人大部分时间在工作场所，乡村中住宅就是工作场所除去农忙时间其余时间都在住宅中。健康的居住环境对人很重要，但思想观念的落后和缺乏统一的规划使得乡村住宅建设盲目性较大。

根据调研走访发现，很多的乡村住宅自然采光存在一些问题，影响人体健康。这些住宅大多数是居住者按照个人意愿建设，没有科学的指导。有的住宅利用建设用地大的优势盲目的建设，造成进深过深，采光不利。有的住宅只为满足房间数量不顾使用需求，使房屋间距过小，房间朝向不利采光，全年需要人工照明造成了能源的浪费还不利于人体健康。

2 健康建筑理论发展和自然光对健康的影响

随着人们生活水平的提高，室内环境的健康越来越受人们关注。上世纪八十年代，国外开始探索健康建筑并提出了相关理论。如：WHO “健康住宅15条”、日本《健康住宅宣言》、加拿大对健康和节能住宅颁发认证书“SuperE”。随着绿色建筑发展的日益完善，健康建筑理念也随之重视，2014年美国发布WELL标准。中国国务院2016年印发了《“健康中国2030”规划纲要》，明确了健康发展的战略目标。为响应国家的号召，2017年中国建筑协会颁布了《健康建筑评价标准》。健康建筑是绿色建筑发展的里程碑，绿色建筑主要关注的是节约资源和保护环境，而健康建筑是更关注人的健康。

健康建筑离不开健康的自然采光，自然光显色性优于人工光源，人眼对自然光适应性强，视觉效果好，不宜疲劳，工作效率较高。试验证明自然光条件下的视觉对比灵敏度高于人工光5%～20%以上。此外自然光中的紫外线能消除居室内的霉气、抑制微生物的生长、改善室内居住环境，能促使人体合成维生素D防止佝偻病，对于老年人还可预防骨质疏松。研究还表明自然光的照射量与心脏疾病有很大关系，尤其对于老年人。此外自然光可以对人类的节律、情绪，甚至信念、信仰产生影响。

3 调研测试和优化模拟

3.1 调研区域和测试对象的的选取

邯郸东部是平原地带，由于自然资源的缺乏，生产基础薄弱乡村经济比较落后。因为地理条件和资源的限制原有的住宅多为土胚房，经过多年风吹日晒，土胚房多数被风化。随着生活条件的提高，很多人选择重新修建房屋。此次选取的调研对象是魏县双井镇的5个村落，所选村落都是以农业为主，近几年新建房屋较多。根据调研发现的采光问题，选取了三座住宅进行测试。三座住宅的使用者人群，住宅规模，采光不达标的因素各不相同，具有代表性。

3.2 住宅自然采光测试

图1 三座住宅测点分布图

测量对象：图1：a为申X周住宅，b为申X富住宅，c为申X平住宅。实验仪器：XYI-III 全数字照度计，计时器。测量内容：室内选取点的光照强度。测试时间：2019年夏至为9:00-16:00每间隔一小时测量一次。测点布点图参见图1：依据采光测量标准，选取测点高度为工作面高度0.75m，根据室内门窗位置采用网格状布点，测点之间的间距进深方向1m。3.2.1 申X周住宅测试照度（见表1）

申X周家住宅建于2005年，占地面积约360m2该住宅现在常住人口共7人，有老人、年轻人、儿童组成。根据测试数据该住宅五间居室都没有达到采光标准。该栋住宅是一栋占地面积较大的四周围合型院落，院子较大有很好的采光优势。经过实地测量一号房间窗地比0.075，采光均匀度0.356。二号房间窗地比0.289，采光均匀度0.29。三号房间窗地比0.095，采光均匀度0.35。四号房间窗地比0.095，采光均匀度0.298。除了二号房间外其余房间均不满足窗地比0.147，所有房间均不满足采光均匀度0.4的基本要求。造成该住宅采光不达标的原因是进深过大，窗地比过小。

3.2.2 申X富住宅测试照度（见表2）

申X富住宅建于2007年，占地面积200㎡。常住人口4人由中年人和年轻人组成，白天基本不开灯依靠自然采光。依据测试该住宅中有四间采光不达标，不达标的四号五号房间位于院落的北侧照度值很小接近于黑房间，这两间卧室太昏暗不透风无人居住造成了空间的浪费。南侧三号房间受到院落中高大乔木影响造成采光不达标。根据测量该住宅南向一、二、三号房间窗地比满足设计要求，北侧四五号房间窗地比远远小于标准。

3.2.3 申X平住宅测试照度（见表3）

申X平住宅建于2000年左右，占地面积215㎡。该住宅常住两位老人。申X平住宅该住宅建设时间较久使用的窗户和门都是木质结构，院内无植物。经测试各个房间的窗地比均满足设计要求。除一号房间距离厨房间距较近，其他各个房间的采光都符合采光标准。但受到当地文化和生活习惯的影响老人居住在一号房间。该房间因为厨房和卧室间隔太近而采光不足影响老人健康和正常生活。

表1 申X周住宅测试光照强度 /lx

表2 申X富住宅测试照度 /lx

表3 申X平住宅测试照度/lx

3.3 自然采光影响因素分析和优化模拟

影响住宅采光的因素有很多，经过前期的调研和测试发现主要存在问题有三类：一是房屋用地较大盲目加大进深，使得窗地比过小。二是盲目最求房间数量造成黑房间。三是房屋间距太近，尤其是厨房设置在卧室的南侧距离过近造成卧室采光不足。

3.3.1 住宅窗地比对健康采光影响分析与优化模拟

乡村住宅的建设都是按照主人的要求进行，由于缺乏科学的指导，造成住宅进深过大，窗地比过小，不满足采光规范影响身体健康。一般住宅的窗地比不应小于1/7，卧室的进深比3/4较适宜使用，过大的进深不利于房间的照度均匀度。照度均匀度对视力健康很重要，正常读写作业的需求均匀度不宜低于0.6，日常生活等一般活动不宜低于0.4。

申X周住宅就是进深过大、窗地比过小的典型案例。该住宅白天基本不使用人工光源，自然采光是该住宅白天生活工作的主要光源。由于建设时没有合理的规划造成居室采光不达标不利于人体视力健康。在心理上，由于房间进深过大，采光不充足室内较暗，在黑暗空旷的房间中人会有恐惧感。所以该住宅家中的儿童不愿意在一号房间中学习。

为了提高申X周住宅室内的照度满足日常生活和心理的需求，提出以下改造建议（见表4）：

①一号卧室门上加设亮子，东墙和北墙加设高窗。增大南侧窗的宽度。

②三号、四号、五号卧室门改为玻璃材质，门头加设亮子增加采光。北墙加设高窗。

③进深和面宽比不宜过大，方形的卧室空间实用性较大。

经过优化后通过软件模拟计算所有房间采光均匀度都达到0.4以上，采光要求的各项指标都满足了健康采光的基本需求。

3.3.2 北向房间采光问题分析与优化模拟

乡村住宅中有的盲目建设房间，在北侧阴暗面设置卧室，受当地文化影响房屋后墙不允许开窗或只能开高窗，使得北侧房间采光严重不足。申X富栋住宅就是这类住宅的代表，该住宅南向的居室基本满足标准，北侧卧室只有北向的高窗造成室内昏暗。北侧不利采光的房间一般不应设置成卧室，应为小的储藏室或厨房等对自然光要求不高的房间。如果是卧室建议在有较好采光的一面设置大面积玻璃窗间接采光以增加室内亮度。

测试发现申X富住宅南向房间符合窗地比和均匀度要求，使用时却发现室内光线较暗。三号房间测试数据与模拟数据差别较大，分析原因是由于房屋前栽种了高大的乔木，造成室内的采光效率较低。建议距离房间2m范围内不要种植高大树木，树木容易对室内采光造成影响。

申X富住宅改造措施：在一号和三号房间的北墙1.2m高度加设2m大玻璃窗增加四号和五号房间的进光量；在一号三号房间门上加设亮子增大进光；二号房间客厅将原来的门改为玻璃门增大室内的采光均匀度。通过以上措施使得四、五号房间的照度得到了很高的提升满足了健康采光的需求，其余房间的照度均匀也得到了改善均大于了0.4的需求（见表5）。

表4 申X周住宅优化后对比

表5 申X富住宅优化后对比

3.3.3 房屋间距影响采光问题分析和优化建议

受到文化和当地习俗的影响，通常东为尊，老人都会居住东边的卧室。依据乡村家庭的生活习惯，家中老人会负责家中的生活起居买菜做饭等事务。为了生活起居的方便厨房一般也设置在东边距离老人房间较近。通过调研走访该地区100多户住宅，发现有50%以上的住宅厨房与卧室间距存在问题。由此引发了厨房和卧室间距的矛盾，由本案例反映大部分乡村住宅存在的问题。

针对这一现象建议乡村住宅老人卧室和厨房进行一体化设计。厨房建设成长条形加设在卧室旁边，这样既满足采光使用要求，也可方便老人生活起居。减少卧室与厨房的距离方便照顾家庭，也免去了老人上下台阶的危险。并列型或者前卧后厨型的一体化设计可以使得厨房既有直接的自然采光又不对卧室采光造成影响。如无法进行一体化的建议，厨房与卧室的南北向间距要符合日照间距的要求不宜小于2m与南侧房屋高宽比1:1。经过模拟计算如果房屋间距不符合采光要求，即使窗地比满足要求也不能达到采光标准。

4 结语

本文选取了三栋不同人口规模，不同户型，使用者年龄层次不同的乡村住宅，在该地区具有广泛的代表性。通过对其住宅进行测试和模拟改造，至使三栋住宅都可以达到采光标准，满足健康自然采光的需求。造成原本采光缺陷的根本原因，是在建造之前没有进行合理的设计，盲目建设形成的后果。经过前期在该地区的问卷调查发现，白天只依靠自然采光的乡村住宅有60%以上，在调研中还发现，乡村的大部分老人由于节省的生活观念，几乎白天只要有阳光都不会开人工光源，由此可见，自然采光的设计对于乡村住宅的健康十分的必要。