建筑采光通风优化设计方案

建筑采光通风优化设计方案我做建筑设计快十年了，前阵子接手了市中心一块商住混合项目的优化调整，初版方案出来之后，我们去现场做了模拟踏勘，又收集了不少意向客户的反馈，发现原方案在采光、通风上的问题比我们预想的要严重：底层住户采光不达标，小区夏天闷得慌，商业内部全靠中央空调换气，后续运营成本肯定下不来。作为项目的主设计，我带着团队重新梳理了所有条件，做了这套完整的优化方案，从布局到细部都做了调整，既满足规范要求，也更贴合实际使用的舒适度，下面把具体方案说明清楚。1项目原有问题与优化总体目标1.1原方案存在的核心问题这块地南北长、东西窄，北侧紧邻城市主干道，周边东侧有一栋建成十年的高层写字楼，对项目本身有一定遮挡。原方案为了商业昭示性把集中商业放在了地块南侧，刚好挡住了北侧两栋住宅的南向采光，我们用日照软件模拟之后发现，10层以下有超过三分之一的住宅户型，冬至日满窗采光时间不到1小时，远达不到住宅规范要求的2小时最低标准。通风方面的问题更直观，我去年夏天在现场蹲了一下午，那时候还是空地，我们按原方案摆了模型测风，站在两栋住宅的楼间距里，几乎感觉不到明显的气流，汗就没停过，后来软件模拟也验证了我的感受：原方案楼栋垂直于城市东南主导风向排列，相当于硬生生挡住了风路，小区内部夏季静风天气平均风速只有0.25m/s，远低于0.5m/s的舒适标准，商业内部更是没有自然通风的条件，全靠机械通风，预估每年公共区域空调能耗要比有自然通风的设计高出近三成。除此之外，原方案内部空间的细节也没考虑到位，内廊、楼梯间全是封闭的，白天也要开灯，既不舒服又浪费电。1.2本次优化的总体目标我们做这套优化，核心目标首先是满足国家相关规范的硬性要求，解决原方案采光通风不达标的硬伤；其次是从使用者的实际感受出发，提升整体空间的舒适度，不管是住户还是商户，都能享受到自然采光和自然通风，少靠人工设备，提升居住和使用的幸福感；最后还要兼顾节能降碳，降低项目交付后的长期运营成本，不管对业主还是对使用者来说，都是长期受益的事。简单说就是，不做应付规范的表面文章，要做真能用、真好用的设计。2建筑采光优化设计解决了目标定位的问题，我们首先从最影响使用感受的采光入手，从整体布局到细部细节做了全维度调整。2.1整体平面布局优化原方案最大的问题是布局逻辑错了，为了商业昭示性牺牲了住宅采光，我们调整之后，把集中商业移到了地块北侧靠城市主干道的位置，两栋住宅移到南侧开阔区域，一下子就腾出来了30多米的南向楼间距，从根本上解决了遮挡问题。除此之外，原方案两栋住宅是平行对齐排列，我们改成了错动错位排列：西侧楼栋向南偏移8米，东侧楼栋向北偏移6米，既没有增加项目的总占地面积，还错开了东侧高层写字楼的侧面遮挡，让每栋楼的东西侧都能获得侧向采光。调整之后我们重新做了日照模拟，原来遮挡最严重的底层户型，采光时间从不到1小时提升到了2小时40分钟，所有户型全部满足规范要求，还有超过八成的户型采光时间比规范最低要求高出一倍以上，而且商业移到北侧靠主干道，人流量更大，昭示性其实并没有下降，反而因为临街更长，对商业招商更有利，我们跟业主算完这笔账，很快就同意了这个调整。2.2外立面采光遮阳构件优化采光不是越多越好，夏季的西晒和直射光会让室内太热，所以我们在采光的同时也做了适配性的遮阳设计。首先在住宅的南向和西向阳台，我们装了可调式的铝合金百叶外遮阳，住户可以根据自己的需求调整百叶角度：冬天把百叶完全打开，最大程度接收阳光取暖，夏天把百叶转到45度，既能挡住直射的强光，又不影响空气流通和对外视线，不会像封闭式遮阳那样把屋子弄的黑乎乎的。然后商业的大面玻璃幕墙，我们把原方案的普通透明玻璃换成了低反射Low-E玻璃，这种玻璃能透过大部分可见光，保证室内采光，还能阻挡大部分红外热辐射，夏季能减少进入室内的热量，降低空调能耗，也不会像普通玻璃那样产生光污染影响周边居民。对于商业的二层以上开窗，我们还在每个窗顶做了30公分出挑的混凝土挑板，刚好能挡住夏季高角度的直射阳光，冬季太阳角度低，完全不会遮挡采光，成本增加很少，效果却很明显。2.3内部空间采光补偿设计就算布局调整到位，还是有一些内部空间没办法获得直接的自然采光，我们针对这些空间做了采光补偿设计。比如商业的内部走廊，我们在走廊中段开了通高的采光井，顶部用透明PC耐力板封顶，既不影响雨水渗漏，又能让自然光直接照进内廊，整个内廊白天根本不用开灯。对于住宅里面的大进深户型，我们把原来的实体隔墙换成了双层中空玻璃隔断，比如书房和客厅之间、餐厅和厨房之间，既保证了基本的隔音和功能分隔，又能把靠近外侧的自然光引到户型内侧，我自己家就是这么做的，白天在书房加班根本不用开灯，那种自然光的舒适度是灯光比不了的。还有原来设计成封闭空间的楼梯间和电梯厅，我们改成了半开放设计，在侧面开了通长的高窗，整个公共区域全天都有自然光，住户上下楼的时候不用摸黑，心情都敞亮很多，也省了公共区域的照明电费。3建筑通风优化设计采光的问题解决完，我们紧接着针对原方案通风不畅的痛点，做了系统性的通风优化，从整体风廊到单体细部都做了调整。3.1整体通风廊道梳理我们这个城市夏季主导风是东南风，原方案楼栋垂直于风向排列，相当于把风直接挡住了，调整布局之后，我们顺着东南风向，在两栋住宅之间留出了一条12米宽的贯穿式通风廊道，从东南侧的小区主入口一直连通到西北侧的小区绿地，风可以顺着廊道直接穿过整个小区，不会被楼栋挡住。我们在通风廊道的两侧种了冠幅大的落叶乔木，夏天树枝叶茂密，能遮荫，风穿过的时候带着树叶的凉湿气，走在廊道里特别舒服，冬天树叶落了，不会遮挡阳光也不会阻挡风，刚好适配季节变化。调整之后我们做了风环境模拟，小区内部夏季平均风速从原来的0.25m/s提升到了0.9m/s，大部分公共区域的风速都在人体感觉舒适的范围内，就算是静风天气，也能感觉到明显的气流，不会闷得慌。3.2单体空间通风设计整体风廊理顺了，我们再在单体内部做穿堂风设计，保证每一户都能获得自然通风。所有住宅户型我们都保证至少有两个对立朝向的开窗，风可以从入户侧或者南侧进来，从北侧厨房或者卫生间的窗户出去，形成完整的穿堂风，原来的方案把厨房放在户型中间，没有对外开窗，只能靠排油烟机换气，现在调整之后，厨房挪到北侧，直接对外开窗，平时做饭做完，开窗十分钟就能把味道散干净，不用一直开着排油烟机。对于商业的中庭，我们做了自然拔风设计，在中庭顶部开了可开启的天窗，夏季热空气密度低，会自然往上走从天窗排出去，底部的大门和窗户进风，形成自然的拔风效果，不用开空调也能保持中庭空气流通，我之前去过不少老商场，一到夏天中庭就闷得喘不过气，就是没做这个设计，我们这次提前把这个问题解决了。3.3细部构件通风优化很多设计大方向对了，细部没做好效果也会打折扣，所以我们在细部构件上也做了不少调整。比如外窗，原方案全用内平开窗，我们改成了平开加上悬的组合窗，平时天气好的时候可以开平开窗，大开口通风，下雨天可以只开上悬，既能通风又不会飘雨进来，特别实用。然后住宅的卫生间，原来只装排气扇，我们加了一个小型高窗直接对着室外，平时不用开排气扇就能自然通风，不容易返潮发霉，南方天气潮，这点真的特别重要。还有底层住户，我们把底层地面抬高了30公分，在地面和地基之间做了架空通风层，避免底层挨着土壤返潮，很多老房子底层潮得没法住，我们这个调整就能从根源上解决这个问题。地下室的车库和设备房，我们除了预留机械通风，还在侧面开了多个连通地面的通风井，平时自然通风就能满足需求，只有高峰期才需要开机械通风，能省不少电费。4优化效果验证与实施保障所有设计调整做完之后，我们用专业软件做了多轮模拟验证，也针对不同使用人群做了适配调整，保证方案落地之后能达到预期效果。4.1人性化适配调整不同的使用者有不同的需求，我们做了针对性调整，比如底层住户大多是行动不方便的老人居住，我们特意给底层阳台加大了20%的开窗面积，把原来的实体围挡改成了矮栏杆，让更多阳光能照进来，老人平时在阳台晒太阳、养花，舒适度高很多。对于顶层住户，我们做了屋顶架空通风隔热层，空气在架空层流动带走热量，夏季室内温度能降2-3度，也不会影响屋顶的采光。商业里面的餐饮区，我们加大了开窗面积，全部用可开启外窗，饭后通风散味特别快，办公区的内侧房间，我们装了导光管把屋顶的自然光引进来，阴天都能保证足够的亮度，白天不用开灯，既舒服又节能。4.2效果与效益验证我们做完所有调整之后，重新做了日照和风环境模拟，结果显示所有住宅全部满足国家规范的采光要求，85%的户型采光时间超过规范要求的1倍以上，小区内部80%的公共区域夏季风速都在0.5-1.5m/s的舒适区间，所有单体都能形成有效的自然通风。节能方面我们做了预估，优化之后整个项目全年空调能耗能降低18%左右，每年能节省几十万的电费，几十年运营下来，省下的费用远远超过我们优化设计增加的少量成本，同时也减少了碳排放，符合现在的低碳发展要求。总结总的来说，这套采光通风优化方案，不是为了应付规范做的修改，而是我们从使用者的实际需求出发，从头到尾