为什么自然光在学校设计中如此重要?

自然光和温暖的恢复活力的效果也可以在较小的范围内感受到，在广泛的环境中，从家庭和办公室，到公共建筑，学校和大学。这也许并不令人惊讶，当最近的一项研究观察如何教育建筑的物理设计影响学生成绩的重要个体参数之一是照明．

为什么白天?

多项研究表明，日光不仅有利于儿童的整体健康和幸福，还能显著提高学习成绩。

索邦大学(Sorbonne University)利用SINPHONIE研究数据进行了一项这样的研究，涵盖了13个欧洲国家，共有2387名儿童参与。研究得出的结论是，当学生在窗户更大的教室里学习时，学习成绩可以提高15%，这既是因为阳光更充足，也是因为能更好地看到外面的世界。

英国索尔福德大学开展的一项名为“聪明教室”的研究得出结论，良好的阳光有助于创造一种身心的舒适感，它的好处不仅仅是帮助视力。

绿洲学院老师在教室下面Longlight模块化的天窗。

如何利用日光进行设计

虽然偶尔也需要充足、高质量的日光来补充人工照明当室外光照水平过低时，我们应尽可能使日光成为学校的主要照明来源。如果控制得当，整个欧洲都欢迎阳光作为建筑照明的来源。

当窗户或天窗朝北时，进入空间的日光往往更柔和、更分散，全天的光线水平和颜色纹理都有微妙的变化。通过其他方向，阳光通过特定区域的集中光线增强了室内的整体亮度。

在深教室中，采光设计的挑战尤其明显，因为窗户和教室后部之间有相当大的距离。在这里，光线水平往往是不一致的——靠近窗户的地方明亮，靠后的地方暗一些。

在教室的形状或大小不允许充分的光线水平，和/或窗户空间的可能性有限的情况下，天窗通常是最佳的解决方案。在由于上面的建筑楼层而无法直接进入天空的地方，采光井是一个有效的替代方案。

为日光创造开口的附带好处之一是，它们也为我们提供了与室外的联系，使我们能够跟踪天气、一天中的时间和一年中的变化。

在考虑从窗户或天窗获得多少日光时，有许多因素需要考虑。这些因素包括玻璃透光率、墙壁厚度、外部障碍物、上方延伸(例如悬挑、阳台)和两侧延伸(例如建筑物本身的延伸)、房间深度等。当考虑到所有这些因素时，天窗通常提供的日光量是相同大小的正窗的两倍以上。

自支撑模块化天窗集成到历史倾斜屋顶-哈默尔堡音乐学院

控制过度眩光

当视野内的区域过于明亮，或者对比度过高时，就会产生眩光。然而，日光引起的眩光与电光源引起的眩光在尺寸、复杂的亮度分布和用户的接受程度方面有所不同(例如，人们往往更能忍受日光环境中的眩光)。

虽然通过大窗户和天窗提供的高水平日光在教室里是最佳的，但它们仍然需要控制，以避免来自阳光直射的过度眩光。随着交互式白板和投影仪在课堂上的广泛使用，这个问题变得越来越尖锐。

在控制眩光和对比度时，要考虑的一个重要方面是窗户的朝向。理想情况下，大面积的玻璃应该朝北，以便让漫射的日光在一天/一年里尽可能多地渗透进来。

另一个有效的眩光控制解决方案是安装易于操作的不透明百叶窗来控制日光水平。百叶窗的另一种选择是永久的外部遮阳，但这可能仍然需要使用额外的遮阳设备，这取决于个人的情况和要求。

其他太阳能保护装置，如窗帘，卷帘等，由纺织，薄膜或穿孔不透明材料制成。这些都会在不同程度上减少眩光的发生，具体取决于:材料的光学特性;窗口的朝向;地理位置及年日照时数;玻璃窗的面积和透光率以及使用者离光源的距离。

这些类型的太阳保护装置的材料属性和眩光保护级别在欧洲标准EN 14501百叶窗和百叶窗中定义，以及欧洲标准EN 17037建筑物日光。

同样重要的是对比问题。在考虑眩光和对比度时，绝对亮度和相对亮度之间的差异是至关重要的。想想看，远光灯在晚上很刺眼，而在白天却很难被察觉。同样地，在一个通常明亮的房间里，强光源造成的眩光和对比度要比在一个光线昏暗的房间里，一个有阳光直射的大窗户少得多。

根据经验，视觉任务与周围环境(例如相邻或外围墙壁表面)之间的“亮度比”建议在视野范围内不要超过1:10。如今，在现代开放式办公室中，特别是在视野中有窗户的情况下，窗户与相邻表面之间的比例可以是20:1或更高。这个亮度比是表示中心视觉范围内的亮度与周围环境的周边视觉之间的比值³。

窗户与天窗

在房间内良好的日光分布通常是通过使用几种不同的日光来源来实现的，例如两种光源的组合天窗还有窗户，这也可以确保减少眩光和对比度。然而，我们不要忘记视野的重要性:“当我们坐在窗边时，我们宁愿忍受大量的日光，享受外面的风景，也不愿拉下百叶窗，使用人工照明。

对于即使大面积的窗户玻璃也不能让足够的阳光穿透的空间，或者它们的安装根本不可能-例如非常大的教室，演讲厅或建筑物中心的室内公共区域-天窗是一个很好的选择。在整个建筑设计中巧妙地设置了可操作的天窗，使大量的日光在黑暗的冬季渗透进来，同时也为全年提供新鲜空气，改善室内空气质素和帮助调节温度．

尼彭伯格博士学院-荷兰赫尔蒙德一所充满阳光和新鲜空气的面向未来的学校

建筑标准和照明水平

室内空间的日光性能在很大程度上取决于建筑物所在位置的日光可用性和性质(即当时的气候条件)。的欧洲建筑标准日光(EN 17037)改变了日光评估的基础。该标准规定了空间日照供应的评估方法，以确保全年有足够的日照水平。为了证明符合en17037，必须证明在每年至少一半的白昼时间内，参考平面的50%达到了目标照度水平。此外，对于具有垂直或倾斜采光开口的空间，在95%的参考平面上也应达到最低目标照度水平。该标准提出了两种评估室内日光供应的方法:

• 方法一:采用基于日光因子和漫射天窗年可利用日光的计算方法
• 方法二:利用漫射天窗和直射阳光的小时气候数据直接预测照度水平的计算方法。

目标日照水平是根据提供高于或等于300勒克司的室内照度，以符合工作场所的照明要求(见下文)。最低目标日光水平高于或等于100勒克斯。在几乎水平的屋顶建筑中，只有天窗照明的空间，需要在95%的相关地板面积上实现300勒克斯的目标日照水平。标准中提供了每个欧洲国家首都相应的目标日光因子，但由于日光可用性的自然减少，北欧国家的数值要高于南欧国家。

一个特定的视觉任务所需要的绝对光照水平取决于任务的性质和执行它的视觉环境。欧洲标准EN 12464-1:光和照明-工作场所的照明-第1部分:室内工作场所，提供了适用于学校环境的室内光水平的信息。

一般情况下，建议学校的室内光照水平如下:

• 100勒克斯用于室内，视觉任务仅限于运动和随意的感知，例如流通区域，走廊等。
• 500勒克斯用于学生需要完成视觉任务并有良好感觉的室内，例如礼堂、演讲厅、实践室和实验室、图书馆(阅读区)等。在教室里，这也应该是黑板/白板上的光线水平。对于儿童使用的教室，标准规定可以通过调光将要求降低到300勒克斯。
• 750-1000勒克斯用于室内，视觉任务困难，需要感知小细节，或者假设与正常视觉条件不同。

欧洲标准

EN 12464-1照明和照明-工作场所照明-第1部分:室内工作场所

EN 14501“百叶窗和百叶窗。热和视觉舒适性。性能特征和分类”

EN 17037“建筑物的日光”

来源

1. 欧洲教室照明对学校表现的影响(2016)C. Maesano和I. Annesi-Maesano, CLIMA 2016，第12届REHVA世界大会2016，奥尔堡
2. 聪明教室(2015)，HEAD项目总结报告，索尔福德大学，曼彻斯特
3. 清晰亮度比
4. “当代室内设计和城市艺术创新”，卢西亚诺·克列斯比，2016年