基于建筑节能基础之上的建筑方案设计

分类：建筑设计论文发表 时间：2012-11-20 09:54 关注：(1)

　　摘要：建筑节能是当今世界最突出的科研课题之一，如何在建筑设计中更好地利用自然能源，提高建筑的能源利用效率，则是建筑师需要探讨的课题。本文从建筑方案设计的角度出发，归纳了四种节能措施，指出运用新型技术，开拓更广阔的节能途径，才能使建筑中的能耗降得相对较低。

　　关键词：建筑方案;节能;体型系数;复合界面;窗墙比

　　0 引言

　　据不完全统计，我国现阶段建筑耗能量已占社会总耗能的 30%，随着我国城市化进程的不断推进，城镇建设的高速发展，以及人民生活水平的日益提高，专家们预言，如不及时地加以改善，这个比例将迅速地上升到 40%左右。建筑耗能已经成为我国最难治的城市病之一，影响着中国城市的可持续发展，进而影响经济的可持续发展。具体到单体建筑而言，节能的措施有很多，可以从材料设备等方面达到节能的效果。而从建筑方案设计的角度来说，可以从下文几个方面考虑。

　　1 整体规划

　　规划设计的节能措施首先应根据建筑物所在地的气候特征进行设计，比如桂林属亚热带季风气候，冬季不冷，夏季较热，那么桂林的节能建筑，必须适应其本地气候特征。

　　⑴ 建筑物应尽量采用南北朝向布置。否则，将可能为加强建筑围护结构的保温隔热性能而增大建筑成本。

　　⑵ 建筑群之间和建筑物室内，要有良好的自然通风。建筑群不应采用周边式布局，低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面，多层建筑置于中间，高层建筑布置在最后面，否则，高层建筑的底层应局部架空或立面开洞。

　　⑶ 尽量加大建筑物之间的间距，减少建筑群间的硬化地面，提高绿地率，减小地面对建筑物的辐射，降低区域的夏季环境温度，减轻区域的热岛现象。

　　⑷ 在景观规划设计中，应加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系，以便由树冠和地面植被阻挡、吸收大部分的太阳直接辐射。夏季要有比较高大的树木遮荫，有一定的水系面积纳凉;冬季则有充足的阳光照射，有宽阔的场地享受阳光。

　　2 体型设计

　　建筑体形系数指建筑物接触室外大气的外表面积与其所包围的体积之比。由定义可知， 所有影响建筑体形系数的因素，如建筑平面形状、长度、宽度、高度等均作用到建筑的热舒适与能耗。因此，体积小、体形复杂的建筑以及平房、低层建筑其体形系数较大，对提高热舒适和节约能源不利;而体积大、体形简单的建筑以及多层、高层建筑，其体形系数较小，对提高热舒适和节约能源有利。

　　体型系数越大，说明单位建筑空间所分担的热散失面积越大，能耗就越多，一般宜控制在0.30以下有研究资料表明，体型系数每增大0.01，耗热量指标约增加2.5%。

　　建筑体形系数对建筑散热量的影响大小取决于围护结构的保温性能。当围护结构的保温性能很差，增加建筑的体形系数会显著增加散热量。但是对于围护结构保温性能非常好的建筑，体形系数对散热量的影响不是很大。因此，存方案设计阶段，欲增大建筑的体形系数，则应增加围护结构保温能力。随着越来越多的新型保温材料的出现，如低辐射玻璃、新型绝热复合墙体等，寒带地区由于保温的需要对建筑体形系数的限制会越来越小。建筑师在气候设计时应尽可能选择保温性能优越的节能材料。

　　3 复合界面对建筑节能的作用

　　建筑界面在建筑上是划分不同空间领域的实体构成或媒介地带，即空间和实体的交界面，只是二维的面。而建筑复合界面是建筑与城市之间过渡性的那一层与自然环境和谐，又包含了人的活动在其间的复合性分界空间。建筑复合界面相对于建筑界面而言，在对气候的用与防的作用上将有更多的可能性。所以在设计中，理性地运用复合界面的设计将对建筑节能有重要的意义。

　　3.1柱廊空间

　　通过对建筑界面的水平分解与垂直分解而形成复合界面。柱廊又可分为围廊和局部柱廊，但其作用主要都体现在其作为室内微环境与室外大环境之间的缓冲区而对建筑产生的影响。通过对柱廊高度、宽度、深度的设计，可以控制阳光照射对建筑的作用。

　　而柱廊本身所蕴涵的大气也有利于调节室内的气候缓和室内外热量的交换。

　　3.2架空空间

　　通过对建筑界面的分离而形成复合界面，架空对建筑节能的影响是综合性的。首先，架空可以引入市外的绿化，增强建筑底部的空气流动，从而可以改善建筑周边的生态环境，调节小气候而达到节能的可能。其次，底部架空可以结合地形修建车库，相对于地面停车和地下车库停车架空停车减少了土地的占用和照明通风的能耗，因而对节省资源和节约能源更加有利。

　　3.3阶台状空间

　　通过对建筑界面的重组而形成复合界面，主要包括台阶与各式平台。室外台阶的合理布局，能加强对人流的引导性，最大程度地减少电梯的使用量及使用次数，节约建筑能耗。

　　3.4曲凹空间

　　通过对建筑界面的折叠形成复合界面，包括曲线界面、水平凹凸、逐层悬挑、体形扭转、局部凹空间、空中巨洞结构等形式。曲凹空间对建筑节能的影响主要体现在通过结合当地气候环境的特征对建筑形体进行凸凹或曲面的设计，来创造建筑自身的阴影区，并

　　结合生态设计，种植植物，加强建筑内外的空气交流，改善建筑的局部环境。

　　3.5异型屋盖

　　使建筑与环境隔而不分，是一种水平方向的建筑复合界面，有全遮盖式与半遮盖式。建筑的顶部是热量吸收和释放的重要部位，特别是对建筑顶层的用户有直接的影响。如何解决屋顶防晒和散热一直是建筑节能关注的重点，除了技术方面的手段，从方案设计

　　的角度来说，最直接的方法就是异型屋盖的设计。首先，它能够很大程度地阻挡阳光对屋顶的直接照射;第二，合理设计其形状，能促进其与屋顶围合空间内的气体流动，从而加强了屋顶的散热。

　　3.6玻璃体

　　借内外视线的贯通和渗透，使内外活动联系起来形成复合界面。主要形式包括边庭和纯玻璃体。这里主要介绍边庭对节能的作用。首先边庭与中庭有共同的热工特征即温室效应。因为边庭的空气容量较大，相对来说温度波动较小，因此可以调节室内的热环境。 边庭的设置也要注意地区的差异性。例如我国的夏热东冷地区，由于太阳在不同季节的入射角度的不同，玻璃边庭就宜朝向东南或西南设置。这样冬季可以延长太阳的辐射时间，夏季可避开灼热的阳光。再者，边庭由于其靠边的位置属性，对室内的采光也有着重要的影响。

　　4 门窗节能

　　门窗是建筑能耗散失的主要部位，其能耗占建筑总能耗的比例较大，其中传热损失为 1/3，冷风渗透为 1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小建筑外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。故需要控制窗墙比。

　　建筑窗墙比是指建筑窗户洞口面积与建筑立面单元面积的比值。由于门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面积约占建筑外围护结构面积的30%，其能耗约占建筑总能耗的 2/3，其中传热损失为1/3。所以，门窗是建筑外围护结构节能的重点。增大建筑窗墙比不利于空调建筑节能，应尽量减少空调建筑房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积。控制建筑窗墙比，对建筑外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的 35%～45%，故进行前期建筑设计时，在保证室内采光通风的前提下合理控制建筑窗墙比是很重要的，一般北向不大于 25%，南向不大于 35%，东西向不大于30%。

　　5 结语

　　基于建筑方案设计的节能措施，属于多种节能途径中的一部分。运用多种新型技术，开拓更广阔的节能途径，才能使建筑中的能耗降得相对较低。我国从八十年代初开始重视建筑节能，建筑节能的范围现已与发达国家取得一致。我们要发展建筑节能的国际合作和学术交流，结合我国国情，借鉴发达国家建筑节能的经验，跟踪世界科技发展方向，尽快缩短与发达国家之间的差距，完善建筑节能管理体制，大力推进建筑节能的技术进步，以实现国家制定的总体节能目标任务。

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