老年建筑的采光和节能优化设计研究

由于老年人年龄不断增长，其心理及生理上发生了一定的变化：心理上，老人惧怕寂寞，害怕和社会隔离，进而需要更多的慰籍和社会关怀；生理上，老人行为缓慢、身体机能不断退化。老年建筑的采光节能设计不仅满足了老年人各种生活需求，还能为老人创造舒适、安逸的室内环境，以弥补老年人丢失的生活能力，降低建筑能耗。

据预测，至2015年底，我国老年人口将达到2.16亿，约占总人口的16.7%，且2050年是我国老龄化的高峰时期，老年人口将占据总人口的1/3。对于社会人口结构发生的巨大变化，我国政府应大力倡导加大养老服务能力的建设力度和创新养老服务模式的国策。老年建筑设计中，虽然老年人对建筑的使用最敏感、时间最长、最频繁，但其建筑需求却往往在设计中被忽视。因此，优化老年建筑的采光和节能设计势在必行。

一、老年建筑采光节能的重要性

1、老年建筑的能耗特点

美国相关调查研究表明，老年护理机构建筑的单位能耗大约是普通建筑的两倍。而老年建筑具有高能耗的原因是：第一，使用老年建筑及其护理设施的时间相对较长，往往是全天候使用。但普通建筑主要在早晚使用，而周末的使用时间会增加。老年人对室内的光照需求约为青年人的2倍-3倍。第二，为了符合舒适的要求，老年人对环境温度具有更加严格的要求，对房间的温度也有不同的要求。第三，老年人更加需要室外新风。

2、全球建筑采光节能设计的趋势

现阶段，能源短缺已成为世界各国面临的严峻问题，使得节约能源成为全球性问题。而世界上大约30%的能源都消耗在建筑建设中，长期如此，将会严重阻碍世界经济的长远及可持续发展。所以，21世纪面临的问题主要是能源问题。

自进入21世纪至今，我国城镇建筑的规模及面积明显增加，且增加速度比上世纪90年代明显加快，而十一五期间，我国总建筑面积增长了85 亿�O，截至2010年底，我国总建筑面积为453亿�O，而其总能耗占2010年中国总能耗的 20.9%，其中生物质能和建筑商品能耗总和为8.16亿tce。因而就建筑设计而言，体现节能技术、绿色环保、能源服务及可持续发展的设计理念，是全球未来绿色发展的主要趋势。

二、适合老人居住建筑的物理环境

1、光环境和照度

光环境是建筑物理环境的一部分，老年人对光环境具有特殊的需求。由于老年人的年龄不断增长，使其人眼部的视觉神经和晶状体逐渐老化，进而减少了视网膜中的有效光量。所以，为了舒适和看清东西，老年人通常需要高于青年人2-3倍的照度。光线不足会导致老年人视力下降、跌倒或碰撞。此外，老年人适应光环境变化的能力较弱，所以，应增强建筑入口处的白天照明强度，以便于老年人适应建筑室内外不同的照度。同样，应减弱建筑入口处的夜晚照明强度。除此以外，其他建筑室内环境的光照度应为300 Lux，虽然这个数值与普通办公建筑照度相当，却远高于普通的住宅建筑。而老年建筑终另一个照明设计重点为眩光控制，由于老年人对眩光非常敏感，以致眩光会造成老年人暂时失明。

2、热环境和温度

相关研究者也研究了老年人较为舒适的温度。人工气候室的实验表明，不同于青年人21.9℃的最佳热舒适温度，老年人的为23.1℃，高于青年人的 1.2℃。老年建筑的实地调研表明，就老年人的热舒适温度而言，夏季为25.2℃，冬季为23.2℃。同时还发现，80%的老年人能接受23.2℃～27.1℃的热环境温度，而青年人可接受的热舒适温度范围为23.0℃～28.6℃，相对而言，老年人的接受范围更窄。因此，应高度重视老年建筑的防热和防寒问题。但人体感知热环境时，还受到身体健康状况、气候环境、衣着习惯及生活习惯等因素的影响，因而还需进一步验证、探索适合我国老年人的最佳室内温度。

三、老年建筑采光节能的优化设计方法

在上海市杨浦区长白街道养老院的设计中，具体体现了采光节能的优化方法。

建筑总平面图（阴影部分）

1、分析气候

采光节能设计中，首先要分析地区气候，以寻找最合适的节能措施。该设计将上海市作为研究对象，利用Climate Consultant气候分析软件，将气候数据转变为图像，以便为建筑的采光节能设计提供依据。相关人工措施研究表明，上海全年可满足人们舒适需求的时间只占总时间的6.6%，采取遮阳措施之后，舒适时间可增加10.6%。

2、日照计算

根据国家及上海市的规划条例，养老院冬至日满窗日照不小于3小时，由于养老院是结合附近的杨浦区动迁安置房（益晖新苑）一起设计。而且周边建筑情况复杂，通过天正日照软件，模拟了周边环境，满足了养老院的一年最不利的日子（冬至日3小时）。

3、模拟能耗

设计建筑方案的主要部分是能耗模拟，该设计使用PKPM能耗模拟软件，为建筑空间赋予各种建筑信息。模拟老年建筑能耗时，应不断调整使用时间、温度设定及照明能耗等，以便准确模拟其使用情况。此外，还应实施局部模拟，以便推敲细节，例如，遮阳形式及开窗形式等。而输出的模拟结果就是建筑的设备、采暖、照明及制冷能耗。

4、采光建模

有效提高建筑的自然采光的方法是采光建模。该设计使用PKPM采光模拟软件，具体分析了各种采光类型。这种方法适合研究平均采光，并能及时估算照明节能。此外，还可分析眩光，进而从各方面分析、优化建筑的采光节能设计。

三、优化老年建筑设计的策略

加强老年建筑节能，提高其舒适度的策略包括：在建筑的南向选用普通玻璃，其他方向选用Low-e玻璃，以便获得更多的太阳能；为建筑的围护结构保温性能，以减小室内温度波动，重视防潮层设计；增设控温装置；采用感应装置，以减少建筑的无用能耗。

优化老年建筑采光设计的策略有：尽可能从多个方向将光照引入室内，确保室内光线均衡分布；以反光板反射的方式使阳光照射到屋顶或垂直墙面；分开窗户的观景和采光功能，即高窗采光、低窗观景，并保证低窗能充分遮阳；采取可调节且易于老年人操作的遮阳措施，以满足各时间段的照度需求；充分发挥窗户的隐私性和声学特性；在建筑室内外的交界处设置光线过渡区；综合设计人工照明和自然采光，并采用光控的照明设备，以节省能耗。

结语

综上所述，当今社会需要迫切解决的问题就是老龄化问题。因此，建筑设计师应持有高度的使命感和责任心，在支持、关心研究老龄化问题的基础上，不断提高老年人的居住质量，以满足老年人的心理和生理需求，并在设计中充分体现人文关怀，进而展现老年建筑的巨大魅力。