北京大学国际医院建筑面积为440388.38㎡，主要包括门诊、医技、住院组成的综合楼，独立的感染楼，科研肿瘤楼，国际会议中心以及倒班宿舍和行政楼。其中住院楼为地上十层，设计床位 1800 张，是亚洲一次性建成单体量最大的医院。该项目所有病房都是朝南的阳光房，确保每一位住院患者都能够享受到最充足的日光。住院楼分3个结构单元, 每个结构单元15×3跨, 长度约120m, 宽度约24m。确保了住院患者的舒适空间，提供了安静的养病环境。 模拟软件及模型
模拟选用参数化建模软件Rhnio与Grasshopper，模拟平台Ladybug&Honeybee,搭载采光模拟引擎Radiance,设置北京地区气候条件，对建筑模型进行全年采光情况模拟。 模型选取为北京大学国际医院三人间病房，北京大学国际医院的病房楼为弧形，弧度较缓，每个房间近似看做矩形，并且每个病房的主方向都为南向，房间中轴线与南向偏角最大不超过12度，柱网尺寸范围为8.0m*6.5-8.0m。其病房采光口有两种情况，分别是全幕墙采光和窗口采光，后面会针对这两种形式的病房，分别进行优化模拟。 模型材质的参数需要统一确定，拟定各个表面的材质与反射比：顶棚一般采用大白粉刷，反射比为 0.75；内墙橘色涂料，反射比为 0.7；地面水磨石，反射比为 0.5。玻璃采用双层玻璃，透射率为 0.7。采光设计面采用标准高度800mm，由于病房的空间相对较小，计算网格采用500*500mm。具体参数及电池设置下图。 有效采光系数（简称UDI）是指全年中由全自然光提供的照度在有效范围内的小时数，占全年总小时数的百分比。UDI通常将照度分为三个区间：UDI<100lax、UDI 100~2000lax、UDI>2000lax,小于100lax被认为照度不足，大于2000lax被认为照度过高。采光系数（简称DF）是指全阴天条件下，室内参考面上的一点接收到的照度与室外同一时间同一地点无遮挡条件下接受到的照度的比值。建筑采光设计标准中提出采光均匀度为采光系数最小值与平均采光系数之比。眩光系数（简称DGP）,是指空间中光线对比过于强烈给人造成不适的可能性。普遍认为，眩光系数超过35%会使人察觉到不适。 针对病房空间的采光质量，以及开窗情况，综合运用有效采光系数、采光均匀度以及采光系数、眩光系数来对病房中采光质量进行综合评价，并对优化措施的效果进行评定。 幕墙采光病房优化结果
北京大学国际医院为地上十层，全部为南侧采光，病房墙体厚度200m,房间宽度4m,室内净高3m。对选定幕墙采光病房模型进行有效光照（UDI）、采光系数（DF）、眩光的模拟，分别是设置北京地区全年气候天空、全阴天天空、月平均天空（9月下午三点）进行模拟，得到房间内的采光情况。模拟结果全年有效采光系数UDI65%,大于2000lux的UDI为32%，采光系数5.73，采光均匀度7.5%，眩光系数39.9%。由相关数值可知，幕墙采光的病房中由于采光面积过大，导致近窗照度过强、与内部进深处反差较大，照明均匀度不好，眩光指数也过大。
优化调整在幕墙的基础上增加遮阳设施，以降低光照，为了最少地遮挡景观视线，选择板式遮阳，遮阳材料选择白色漫反射的板材，宽度定位0.7m,分别模拟在四面板遮阳、两侧竖板遮阳和顶部遮阳三种方式对病房采光的影响。三种遮阳方式的优化结果如表2，其中四周板式遮阳的有效光照情况最好，其次是顶部板式遮阳。主要是因为房间朝向为南向，光线最强的时候都是在南向上空。采光系数四周式最接近标准值，其他两种都偏大；采光均匀度四周式最好，其他两种相差不大。眩光指数四周式最低，其次分别是竖向板式遮阳和顶部板式遮阳。综合来说四周板式遮阳采光表现最好，可以显著提高室内的有效照度面积，减少眩光，提高自然采光的均匀度。
窗口采光病房优化结果
病房的窗口位置都靠西侧墙体，病房墙体厚度200mm,窗地距离为0.8m,窗口宽度为2.4m.室内净高3m,房间平面尺寸见图20。与幕墙采光一样进行有效光照、采光系数、眩光模拟。模拟结果值全年有效光照UDI为73.5,%，采光系数为3.6，采光均匀度为7.6%，眩光指数为31%。表明窗口采光的情况有效光照面积较大，光照利用率较高。采光系数符合国家规定，室内自然光利用率良好。普遍认为眩光指数超过35%认为有轻微的眩光，所以窗口采光整体采光质量良好，只是采光均匀度不佳。
根据窗口采光的问题，调整采光口的位置，将采光口调整至中部，两侧留出0.8m的距离。调整后有效采光系数UDI100-2000为74.5%，采光系数3.7，采光均匀度8.9%，眩光指数29%。调整后床头位置眩光明显减少，提高了室内采光均匀度。
 
作者：王艳 刘嘉庆 俞天琦
单位：北京建筑大学内容来源于本刊2020年05期《病房采光优化设计研究——以北京大学国际医院为例》