我国一线城市高层高密度住宅区的自然采光研究——以上海为例

李思

金华职业技术学院建筑工程学院 浙江金华 321000

1 研究背景

住宅为人们提供了一个基本的安全稳定的休息空间，而住宅在其中体现了更为重要的作用，它对于人们的建设，随着现代社会的进步，经济的发展，生活水平的提高。舒适的居住环境对人们的生活非常重要，它反映了城市的精神面貌。

高层高密度住宅的蓬勃发展已经过去了十年，它现在是中国城市住房发展的主要形式之一，甚至在曾经偏远的县城也不例外[1]。他的优点是节约土地，但它也比普通建筑消耗更多的能源，并带来其他问题。

居住密度是指一定面积的居住用地面积占总用地面积的百分比。高密度住宅是指单位容积率高、建筑面积大、两栋楼间距小、楼层高、户数多的高比例住宅。采光系数是指采光系数是指在室内给定平面上的一点，由直接或间接地接收来自假定和已知亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比[2]。

研究表明，人眼在自然光下的视觉效果比在人工光下高。太阳能是一种安全、清洁的能源，利用室内自然光可以节约能源，保护环境。在亚热带湿润气候区气候温和，自然光充足，同时也为天然采光的利用提供了有利条件[3]。

2 上海的气候条件

上海属亚热带湿润气候，四季分明。冬季寒冷潮湿，来自西伯利亚的西北风会导致夜间气温降到零度以下，尽管大多数年份只有一两天降雪。

从表1，我们可以看到，上海在炎热潮湿的夏季，平均每年8.7天超过35℃，偶尔会有暴雨或雷暴出现。大多数季节是变化无常的春天，秋天较为多雨，大多数天气是阳光明媚和干燥的。全市1月平均气温为4.2℃，7月为27.9℃，年平均气温16.1℃，年平均日照时数为1775.8小时，年平均降水量1166.1mm，平均相对湿度在74%。

图1 &2 上海市太阳路径立体图、上海市最佳朝向（来源：Ecotect）

从图1和图2可知，太阳高度角最大值在6月22日这天，约为81.5°，夏季更高；在12月22日这天为35°。该地区的最佳朝向为南偏东15°。在这个方向，建筑可以得到最好的天然采光。

3 案例分析

3.1 案例基本情况

本文以上海财富海景小区为分析对象。该住宅位于浦东陆家嘴金融贸易区中心，聚集了众多豪华房地产的主要阵地。有5栋高为128.7m的楼，里面有532个单元。住宅面积48600m2，总建筑面积196781.8m2。建筑容积率为3.36。这五栋建筑分别有28层（A幢）、37层（B幢和C幢）和38层（D幢和E幢），高度分别为97.7m（A幢），125.6m（B幢和C幢）和128.7m（D幢和E幢）。两栋楼之间的最大间距是95.62m，最小的间距是72.8m。

表1 上海气候数据（来源：中国气象局）

表2 各层采光系数（来源：Ecotect）

表3 A幢-E幢采光系数

3.2 基于Ecotect的建筑物间阴影区

五栋高层建筑错开布置，呈点状。这是Ecotect模拟出的阴影图，显示出阴影主要在北侧。南向日照较好，北向日照时间较短。由于楼间距超宽，几乎没有阴影的相互遮挡，即使是一楼也能获得良好的自然阳光。而且，楼与楼之间的距离是恰到好处的，也不会造成面积浪费。并且周边建筑与本小区的距离都在90米以上，所以不会有来自周边建筑的影响[4]。

3.3 基于DIVA for Rhino的采光系数

在大多数的采光评估方法中，由于太阳光的性质是不断变化的，所以常常将其排除在计算之外，最广泛使用的采光评估方法之一就是是采光系数。由于在本小区中楼与楼之间并没有影响，所以选择了最中间的D幢建筑的1楼、8楼、16层、24层为研究对象。

1F、8F、16F 和 24F 的采光系数分别为 1.84%, 1.89%, 1.93%以及1.94%，最高和最低采光系数的差距也小于0.1%。高度会对采光系数有影响，但是在此高度影响较小。D幢所有户型均有较好的天然采光。

由于每栋楼布置的位置以及朝向都不同，所以将整个小区进行采光系数的模拟，结果如下表3。

由于建筑物之间的距离较远，这五座建筑物的日照系数均满足要求。这十座建筑物呈点状排列。C、D、E幢在小区东面，A、D、E幢在小区南面。因此，E幢的采光系数最高，而B幢的采光系数最低。C、D和E幢也高于东北部的A和B幢。

4 结语

住宅的采光系数与布局、高度以及朝向有关，但是影响不是很大。当住宅间距足够、建筑布置合理、朝向适宜的情况下，高层高密度住宅就能得到符合规范要求的天然采光。之后，会在我国一线城市的高层高密度住宅区寻找更多的住宅，模拟更多楼层，分析更高楼层的采光系数变化，得到更全面的结果。