建筑平面體形設(shè)計(jì)的節(jié)能探討

周君峰

【摘要】：據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑耗能在我國(guó)能耗構(gòu)成中占有相當(dāng)大的比重，可見(jiàn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性，本文以下內(nèi)容將對(duì)建筑平面體形設(shè)計(jì)的節(jié)能進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，以供大家參考學(xué)習(xí)之用。

【關(guān)鍵詞】：建筑平面；體形；節(jié)能設(shè)計(jì)；建筑能耗；建筑方案

Abstract: According to statistics, the building energy consumption in the composition of China''s energy consumption accounts for a sizeable proportion, showing the importance of building energy efficiency design, energy saving of the design of the flat shape of the following will be building in this article a brief analysis, in order for your reference learning.Key words: building plane; shape; energy-saving design; building energy consumption; construction program

中圖分類號(hào)：TU20文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）05-0020-02

1、前言

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)的能耗越來(lái)越大，而據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，建筑能耗在我國(guó)能耗構(gòu)成中占有很大的比重，控制建筑能耗對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。要從根本上解決建筑能耗，除了后期的保溫處理等其它節(jié)能措施外，還需要我們挖掘建筑節(jié)能的處理措施，從各個(gè)方面著手進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，良好的建筑平面體形設(shè)計(jì)，是解決建筑節(jié)能的一項(xiàng)措施。本文以下內(nèi)容將對(duì)建筑平面體形設(shè)計(jì)的節(jié)能進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，以供大家參考學(xué)習(xí)之用。

2、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要意義

我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展時(shí)期，每年大約新增20億平方米的建筑總量，接近全球年建筑總量的一半。據(jù)國(guó)家有關(guān)資料顯示，我國(guó)的建筑能耗非常大，在建造和使用過(guò)程中直接消耗的能源占全社會(huì)總能耗的30%，使用的鋼材、水泥等建材的生產(chǎn)能耗占16.7%，通過(guò)兩項(xiàng)相加可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的能源有約一半是被建筑消耗了，我國(guó)建筑不僅能耗比較高，而且能源利用效率也很低，建筑在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)成為我國(guó)第一耗能大戶，建筑節(jié)能也就成為全社會(huì)節(jié)能工作的首要方面。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于我國(guó)具有非常重要的意義，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：第一，能源是人類生存與發(fā)展的重要基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依賴于能源的發(fā)展。當(dāng)今能源問(wèn)題已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注的問(wèn)題，能源短缺成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。第二，我們現(xiàn)在應(yīng)用的能源主要是以煤炭、石油、天然氣為主的不可再生能源，這些能源在使用過(guò)程中會(huì)排放大量的有害物質(zhì)，是造成大氣污染和生態(tài)環(huán)境破壞的重要原因。因此提倡建筑節(jié)能，不僅僅可以減少污染物的排放也是提高生活質(zhì)量，改善生存環(huán)境的一種有效的方法。第三，隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們追求更加舒適的建筑生活環(huán)境。夏季空調(diào)和冬季采暖都需要能源的供應(yīng)，所以在當(dāng)前我國(guó)能源日趨緊張的狀況下，節(jié)約建筑能耗就顯得十分重要了。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是建立在滿足合理的舒適要求前提下，通過(guò)技術(shù)減少建筑能耗，提高能源的使用效率，滿足建筑節(jié)能的要求。

3、建筑平面體形的節(jié)能設(shè)計(jì)

體形是建筑作為一種實(shí)物存在必不可少的直接形狀，建筑體形所包圍的空間是其具有的功能的載體，除了要滿足一定文化背景的美學(xué)要求外，還應(yīng)關(guān)注其豐富的內(nèi)涵。建筑平面體形與建筑節(jié)能具有非常大的關(guān)系，建筑體形的控制指標(biāo)是體形系數(shù)，其是建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。其公式為:S=F0/V0式中:S—建筑體形系數(shù)，F(xiàn)0—建筑的外表面積，V0—建筑體積，從上述的定義和公式,可見(jiàn)它是單位建筑體積占用的外表面積,它反映了一棟建筑體形的復(fù)雜程度和圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱面積的多少,體型系數(shù)越大,則體形越復(fù)雜,其圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱面積就越大,建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量就越大,因此建筑體形系數(shù)是影響建筑物耗熱量指標(biāo)的重要因素之一,是居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)一個(gè)重要指標(biāo)。為了減少建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)臨空面的面積大而造成的熱能損失，節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)建筑物的體形系數(shù)做出限定，限定不同地區(qū)的住宅體形系數(shù)應(yīng)在限定值以內(nèi)。建筑的耗能量隨著體形系數(shù)增加而加大，體形系數(shù)小，建筑物能耗相對(duì)就少。通過(guò)對(duì)建筑體形系數(shù)的公式進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)方面的規(guī)律：第一，建筑的體形系數(shù)與建筑單元聯(lián)列情況有關(guān)，分析表明，每增加一個(gè)聯(lián)列數(shù)，體形系數(shù)相應(yīng)進(jìn)行遞減，主要原因是外墻面積因聯(lián)列數(shù)的增加而縮小，也就是說(shuō)省去山墻的面積，對(duì)降低體形系數(shù)有很大的意義，而對(duì)于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)而言，適當(dāng)多的住宅單元聯(lián)列，可以提高建筑節(jié)能。第二，通過(guò)分析公式可以看出，建筑層高的提高可以使體形系數(shù)減少，也就是說(shuō)建筑的層高與體形系數(shù)成反比函數(shù)，這是因?yàn)樵趯痈咴黾拥倪^(guò)程中，外圍的面積的遞減比不上其包圍體積的增加，也就是說(shuō)體積的增加略大于面積的增加，所以在進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于層高的選擇要綜合各方面的因素，不僅僅要考慮層高的增加帶來(lái)的造價(jià)的增加，還應(yīng)考慮室內(nèi)設(shè)置的空調(diào)的耗能的增加，外墻面積的增加也會(huì)造成熱輻射加劇等負(fù)面效應(yīng)，但是層高增加對(duì)于夏季的通風(fēng)制冷有利。經(jīng)過(guò)多年的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)踐及借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為一般建筑層高在2.8-3.2m為宜。第三，當(dāng)單元的平面面積相同的時(shí)候，提高建筑的進(jìn)深，體形系數(shù)會(huì)相應(yīng)的提高，也就是說(shuō)對(duì)于直角平面來(lái)說(shuō)，正方形的體形系數(shù)為最小，任何調(diào)整的平面尺寸都會(huì)使體形系數(shù)增加，因此在功能滿足要求，技術(shù)條件允許的情況下，建筑平面應(yīng)盡量接近正方形，這樣對(duì)建筑節(jié)能有益。第四，經(jīng)過(guò)作者多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)高層建筑的體形系數(shù)一般比較低，比規(guī)范中確定的0.3還要小很多，并且高層建筑的屋面面積相對(duì)于外墻的面積要小得多，可以忽略不計(jì)，在這種情況下，可以簡(jiǎn)化計(jì)算，將規(guī)范中規(guī)定的體形系數(shù)的計(jì)算公式變?yōu)榻ㄖ鈮ζ矫骈L(zhǎng)度與所圍成的建筑面積之比，與我們通常計(jì)算外墻長(zhǎng)度來(lái)評(píng)價(jià)住宅平面的合理性一樣，通過(guò)理論分析，可以發(fā)現(xiàn)用這種方式來(lái)表現(xiàn)的體形系數(shù)比規(guī)范中規(guī)定的體形系數(shù)計(jì)算方法要小2.5%左右，而對(duì)于高層建筑而言，控制建筑外墻平面長(zhǎng)度與所圍成的建筑面積的比值對(duì)節(jié)能評(píng)價(jià)同樣的重要。

由以上內(nèi)容可以看出體形系統(tǒng)的控制原則對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的影響是十分的深遠(yuǎn)的，所表現(xiàn)的規(guī)律應(yīng)該成為建筑設(shè)計(jì)師選擇建筑體形方案的依據(jù)之一，并且應(yīng)在不斷的實(shí)踐中建立相應(yīng)的節(jié)能意識(shí)。為了更好的適應(yīng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的要求，在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循如下幾種原則：第一，建筑外形應(yīng)盡量規(guī)整，避免零亂，對(duì)于主體建筑來(lái)說(shuō)，建議采取典型的平面特征，比如方形和三角形等，而對(duì)于建筑平面來(lái)說(shuō)應(yīng)盡量減少不必要的、小尺度的凹凸不齊，使外墻形成比較簡(jiǎn)單的形狀。第二，在建筑體形的組合上面，應(yīng)盡量使外墻面重疊，以減少外墻面積。另外需要注意的是，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)注意對(duì)環(huán)境的影響以及環(huán)境對(duì)建筑使用帶來(lái)的制約和作用。

體形形態(tài)控制也是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，體形形態(tài)是指建筑物平面所構(gòu)成的形狀體征，其取決于城市景觀、技術(shù)條件、功能要求和設(shè)計(jì)靈感等多項(xiàng)因素，建筑體形形態(tài)控制就是研究平面形狀對(duì)建筑節(jié)能的影響。經(jīng)過(guò)大量研究，發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律：第一，在各種形狀的體形系數(shù)中，圓形的體形系數(shù)最小，三角形的最大，對(duì)于節(jié)能效果從大到小的排列應(yīng)該是圓形、多邊形、正方形、長(zhǎng)方形和三角形。第二，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，在外墻面積相同的情況下，應(yīng)盡量擴(kuò)大南立面的外墻面積，減小北立面的外墻面積。第三，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)空間如果所形成的角越多，那么由于熱橋和傳熱方式的變化，其傳熱就越快。因此在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，要特別注意。

4、結(jié)尾

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)大的趨勢(shì)，作為一名技術(shù)人員，應(yīng)該順應(yīng)這種潮流，在實(shí)踐中不斷總結(jié)，并不斷學(xué)習(xí)各種先進(jìn)的理論知識(shí)，為提高建筑節(jié)能效果做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3] 《建筑節(jié)能技術(shù)教程》房志勇等，中國(guó)建材工業(yè)出版社