醫療建筑的自然光環境設計

醫療建筑的自然光環境設計

　　對于醫院建筑而言，合理組織不同功能空間的自然光，創造有益于醫務人員與患者身心健康的光環境是非常重要的。醫院要盡量利用自然光，以擴大人們的心理空間，滿足患者接近陽光、接近大自然、盡快恢復健康的愿望。

　　中庭、內院、天井的自然采光運用

　　現今的醫療建筑呈兩個發展趨勢，一個是高空集中化，另外一個是低層村落化，兩者同時面臨的采光問題都可以通過中庭、內院和天井采光的方式解決。

　　中庭采光

　　對于高層建筑的醫院而言，中庭的存在不止解決了采光的問題，同時也打破了高層醫院的冰冷形象，改善了環境，得到了明亮、開闊、有陽光進入的空間。由于晝光會隨時間和氣候發生變化，光的數量和反射方向也不固定，使得中庭成為室內外之間的緩沖和灰色地帶，是人們被建筑隔離后對自然的回歸，為患者及醫護人員以及探訪者帶來輕松愉快的心境。

　　中庭分為5種類型：溫室型、兩面型、三面型、四面型和線型。采用不同類型的中庭形式，采光方式也各不相同。

　　溫室型和兩面型。這兩種類型的中庭是附加在主體建筑之上，在醫療建筑中多作為門廳部分。在自然光采光設計中，溫室型和兩面型中庭的自然光采光方式是以直射光為主，看到光直射下的明亮墻壁，會使人因為直射光的存在而快樂，同時受到直射的區域也會引起使用者視覺上的不適。因此，這一類型的中庭需要關注的是適當的遮陽和折射設備，例如重慶大坪醫院的門診大廳，設計采用兩面型中庭，空間高朗明亮，在遮陽和折射方面利用頂部的結構所形成的柵格使得射入光線折射成漫反射，以此獲得柔和的室內效果。

　　四面型。中庭部分被建筑物包圍著，也可以稱為中間的空腔。某種程度上，它的效果和天井有異曲同工之處，多作為綜合門診的休息等候和綜合部分。

　　四面型中庭的自然光采光設計上，相對來說，其內部接受陽光直射的部分比較少，大部分為反射和折射光，因此需要在適當的位置根據季節和時間設置反射裝置和具有擴散性的透光裝置，以形成柔和舒適的光環境。例如北京兒童醫院門診大廳，采用四面型中庭進行自然采光，利用中庭頂部的結構構件和磨砂玻璃，形成豐富的光影變化，創造出寬敞明亮、視線流暢的公共空間，不同的樓層產生不同的空間變化，不但強調了公共空間的開放性，更有助于消除兒童的心理壓力，改善心境。

　　線型中庭。它是在建筑物之間進行連接的中庭方式，適用于目前流行的“醫院街”形式的醫院，這類空間形式是以線型空間為紐帶，走廊成為建筑中最主要的交通空間。這類空間組織方式具有較靈活的布置方法，因而適合于不同地區、不同規模的醫院，具有較廣泛的適用性。線型中庭的自然采光相對其它形式而言，直射光量很小，主要是通過光線在側墻的反射和漫反射對中庭內部實行采光，設計時需要注意側墻的材質適宜使用較為粗糙的、形成漫反射的材質；在中庭形狀比例細長的情況下，底部光線照度較弱，需要根據實際情況在地面設計一定的輔助人工照明；適當的情況下，可以考慮使用一些輔助裝置加大光線的反射和散射。例如番禺中心醫院，以街式中庭解決建筑本身大體量的采光問題和醫院復雜交通的問題。同時，在門診部分設置天井以滿足采光要求。

　　三面型。是由其形狀得來，是建筑物各種采光口形式的加強版，將附加、包圍、連接在此基礎上加強，就會得到三面型。三面型在醫療建筑中的運用多為門廳和門診部分，可以得到通高并且空間明亮舒適的門廳空間，同時也為門診的走廊和診室提供良好的光線。三面型中庭的開口方向如果非北向，則光線為直射進入室內，易引起光線不均勻，可能有眩光的問題，因此需要運用漫反射材質對光線進行分散，還要注意遮陽。

　　天井與內院

　　主要運用于高層醫院建筑中，天然光在天井中來回反射形成擴散光場，并通過調節天井表面的吸光系數和建筑構造尺寸，控制其采光系數，最終得到滿意的采光環境。

　　相對天井而言，內院空間更大，除了解決采光問題，還可以布置景觀空間作為等候區的延伸和患者活動的場所。當醫院用房緊張時，還可以用來擴建病房。因此，內院在醫療建筑中的使用率相當高。英國劍橋大學馬丁研究中心的大量建筑實例研究表明：隨著內院高度的增加，到達相鄰空間直射光線的進深迅速減少。因此，為保證內院的相鄰空間能獲得足夠的天然采光，內院高寬比例的最大值是3∶1，在這個范圍之內，內院的相鄰空間就能得到足夠的照度。

　　窗的運用

　　側窗采光是用建筑物周邊的窗戶讓光線透入的采光方式。側窗的有效采光范圍為窗高的3～5倍。影響房間橫向采光均勻性的主要因素是窗間墻。窗間墻越寬，橫向均勻性越差。在側窗采光的方式下，能引入日光的多少很大程度上取決于建筑物的朝向。將建筑物較長的一面向著南面和北面可加大日光的利用。而減低東朝向和西朝向的窗戶面積，可防止大量陽光直接進入建筑物，減少眩光的產生。

　　醫療建筑側窗的形式通常做成長方形，隨著時代的發展和進步，側窗己經不僅是以往單調的窗扇形式，還包括幕墻、落地窗、轉角窗以及高側窗等等這一系列從建筑周邊采光的窗扇形式。側窗作為建筑的主要自然采光方式，運用于醫療建筑的不同功能部分，強調不同的使用要點。

　　門診

　　門診部分的房間多用于診療，因此其側窗的重點是滿足醫療診室的工作照度，便于醫生清晰明確的判斷患者的病情。

　　走廊

　　早期建成的醫療建筑走廊多為內廊式，只有兩頭開窗，與其說是采光，不如說是滿足通風需要。隨著醫院建筑的人性化設計展開，走廊空間和功能的拓寬，走廊的自然采光也逐步開始使用，走廊上的側窗在有可能的情況下兼顧滿足采光和觀景兩重要求。

　　病房

　　側窗。病房的側窗起到的作用不僅是采光，同時也是患者了解外界環境的窗口，患者通過窗戶感知并且和外界交流。為了達到良好的采光和視覺效果，側窗采光口的位置、尺寸及材質尤為重要。

　　試驗表明，隨著窗戶設置高度的提高，進入室內進深處的照度也會增加，有利于改善整個房間照度分布的均勻性。但是如果窗戶的位置太高，患者則無法與外界進行交流。新的技術下，有一些病房直接采用幕墻、轉角窗和落地窗，配合一定的遮陽設計，以獲得更好的視野和光環境效果。

　　為了使病房的天然采光達到最大效果，同時又要減少眩光的產生，一種比較好的做法是將觀景部分和采光部分的玻璃分隔開。要達到這個目的，用作采光的玻璃應盡量靠近天花板，使日光能從天花板反射到房間內部。也可以采用輕型折光板，把窗戶分為上下兩部分的同時還能加強室內的光線。

　　天窗和高側窗。隨著窗戶設置高度的提高，進入室內進深處的照度也會增加，因此天窗和高側窗的照度均勻性較好，但是不存在和外界交流的可能性，較少運用于病房，在醫院門廳、走廊以及病房區域的活動室等公共空間環境中使用較多，尤其是在中低層醫院建筑的頂層空間。天窗采光系統的形式包括：矩形天窗、橫向天窗和鋸齒型天窗。鋸齒形相當于提高位置的高側窗，光特性與高側窗相似，采光系數最高值一般在5%～7%以內。天窗和高側窗在滿足采光要求的同時，結合光影效果，為使用者帶來不同的心理感受和環境效果，尤其是天窗，會使人感到與天空、太陽的直接聯系，使患者產生積極向上的樂觀精神。

　　眩光的處理

　　在病房和診療室中，側窗因為視線高度與窗一致，在有利于觀看景色的同時也容易出現陽光直射產生眩光的情況。在病房中，因為病患大部分時間是臥床，所以當出現窗戶正對病床時，眼睛直視窗戶的上半部也會有眩光產生。在這種情況下需要選擇合適的遮光構件或者遮光板來解決這個問題。

　　遮陽裝置

　　醫療建筑光環境中，大量自然光的使用非常有益于使用者的身心健康，但是過量的太陽光照射也會帶來室內溫度過高和眩光問題，為避免這些問題的產生，可以通過在窗戶上安裝遮陽裝置以便調節進入室內的太陽光數量和質量。

　　翼墻

　　在窗之間伸出一定深度的翼墻，遮擋低高度的朝陽和西曬。在病房的光環境設計中，可以采用不同高度的翼墻，并對其上部進行遮擋，以滿足病患在不同使用情況下的采光需要。

　　百葉遮檐

　　將遮檐做成百葉形狀，確保視野的同時，減輕了封閉感，適用于醫療建筑的病房遮陽，可以對不同時間、不同方向的陽光進行有選擇的遮擋和折射，以得到令患者舒適的光環境。

　　深挖的窗

　　窗的玻璃面從外墻面凹進內側，這種形式與翼墻遮陽有相同的效果。

　　陽臺

　　在病房的設置中，陽臺也起到一定的控制光環境的作用，既是遮陽板，同時也是反射板，使自然光均勻射入病房內部，調節病房內的光環境。

　　光學裝置采光

　　近年來，國內外建筑采光工作者提出了不少利用天然光的采光方法和設想，如利用一般的透光圓形玻璃屋頂采光；在建筑物內部貼反光材料，利用互相反射作用把天然光引入室內；先用采光部分把光引入建筑物內，再利用高反射率的薄板鏡，將光反射到發光部分完成室內照明；采用輕型折光板裝置；把光收集后，利用導光管把光送到需要照明的地方。

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