建筑方案創(chuàng)作階段的節(jié)能方法分析

■魏 來 ■江西省玉山縣城鄉(xiāng)規(guī)劃局，上饒 玉山 334700

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對于建筑物的經(jīng)濟(jì)效益的要去也越來越高，從而建筑建筑節(jié)能問題被提上日程。在原來，建筑設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)大多都在建筑的牢固性和美觀性，能夠在創(chuàng)作階段就考慮節(jié)能設(shè)計(jì)的建筑并不多，本文希望通過簡單的介紹，對建筑設(shè)計(jì)人員有所幫助。

1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合氣候

1.1 建筑能耗與氣候的關(guān)系

建筑是怎么產(chǎn)生的，人們?yōu)槭裁匆ㄔ旖ㄖ?最初，建筑的產(chǎn)生是為了保護(hù)人類免收外部環(huán)境的傷害，包括自然災(zāi)害和野獸等。隨著國家工業(yè)化水平的不斷提高，野獸已經(jīng)不在是正常建筑所需防備的了，但是自然災(zāi)害、氣候卻是人為無法控制的。所以，現(xiàn)在的建筑是環(huán)境的一部分，是維持人與環(huán)境和諧的重要紐帶。

建筑與氣候密不可分，不論是過去還是現(xiàn)在，這都是一個(gè)建筑學(xué)課題。在男耕女織的農(nóng)耕時(shí)代，人們所建的居所都是盡可能避開自然災(zāi)害易發(fā)生的地段，且四季溫度適宜居住;在現(xiàn)代，人們不斷追求舒適的生活環(huán)境，對建筑形態(tài)不斷進(jìn)行調(diào)整，從而使其與氣候完美集合。

在建筑與氣候完美集合后，建筑的施工過程就會(huì)省卻許多人力財(cái)力，在什么氣候下應(yīng)該建造何種形式的建筑，都需要有嚴(yán)格的把關(guān)，從而做到建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。

1.2 氣候設(shè)計(jì)原則

氣候設(shè)計(jì)的原則主要包括兩類，一類是冬季氣候設(shè)計(jì)原則，一類是夏季氣候設(shè)計(jì)原則。其中，冬季氣候的設(shè)計(jì)原則主要設(shè)計(jì)三個(gè)方面:第一，建筑保溫綜合設(shè)計(jì)原則，也就是要注重建筑物的保溫功能;第二，建筑防風(fēng)綜合處理原則，也就是要注意建筑物的室內(nèi)通風(fēng)情況，防止漏風(fēng)嚴(yán)重，影響室內(nèi)溫度及舒適感;第三，充分利用太陽能，雖然冬天的溫度較低，但太陽照射的時(shí)間還是足夠的，是可以巧妙利用的。

夏季氣候的設(shè)計(jì)原則的主要關(guān)注點(diǎn)就是降溫，所以其原則可以包括以下幾點(diǎn):第一，控制太陽輻射，減少太陽對建筑物的直接照射，降低太陽照射建筑物所產(chǎn)生的熱量;第二，充分利用自然通風(fēng)，夏季的風(fēng)速較大，自然通風(fēng)有利于室內(nèi)降溫，第三，建筑物自身蓄熱能力，可以有效降低室外溫度波動(dòng)所產(chǎn)生的影響;第四，建筑放熱設(shè)計(jì)，這主要是指一些特殊的環(huán)境設(shè)計(jì)，包括植被的種植，水池降溫等。

2 建筑體型設(shè)計(jì)

建筑的體型設(shè)計(jì)是最直觀最具藝術(shù)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，在體型設(shè)計(jì)上加入更多的節(jié)能策略，會(huì)使得建筑更具功能性，也為整個(gè)建筑的節(jié)能效果打下基礎(chǔ)。

2.1 建筑體型的選擇

建筑的體型是多種多樣的，其形狀有時(shí)候是具有一定的特殊意義的，如何將建筑體型與節(jié)能設(shè)計(jì)完美的結(jié)合，促使建筑技術(shù)與建筑藝術(shù)的完美組合，需要注意以下兩點(diǎn):第一，對于保暖的建筑設(shè)計(jì)，也就是需要擴(kuò)大受熱面積，同時(shí)又能將熱量留住的建筑體型，這里還需考慮的是太陽的照射角度問題，也就是建筑的方位設(shè)計(jì)問題;第二，對于散熱陰涼的建筑設(shè)計(jì)，需要設(shè)置這樣工具，也就是建筑自身帶有遮陽效果，其次要有利于通風(fēng)，從而散熱降溫。

2.2 關(guān)于體型設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題

2.2.1 控制體型系數(shù)對防熱不如防寒有效

控制體型系數(shù)就是指控制體型選擇與設(shè)計(jì)上的相關(guān)參數(shù)。其實(shí)，控制體型系數(shù)的作用就是降低熱工耗能，這一點(diǎn)在夏天的效果不如在冬天的效果明顯。因?yàn)榭刂企w型系數(shù)的工作前提是室內(nèi)外溫差，但是人體較為舒適的溫度一般在18-28℃，正常情況下，夏季的溫度在30℃左右，而冬季的溫度卻在0℃左右，所以，夏季能夠利用溫差進(jìn)行降低耗能的價(jià)值相對較少。

2.2.2 建筑平面與體型系數(shù)

考慮到建筑平面與體型系數(shù)間的關(guān)系主要是建造一些多層的住宅區(qū)，而建筑平面主要有圓形、方形、多邊形和凸多邊形等，其中圓形的外表面積最小，而凹多邊形與凸多邊形的體型系數(shù)較大。通常情況下，為了加強(qiáng)建筑采光能力和通風(fēng)能力，會(huì)在建筑上設(shè)置一個(gè)敞天井或是內(nèi)天井，但這又會(huì)給體型系數(shù)增加壓力。所以在建筑平面與體型系數(shù)之間很難找到一個(gè)平衡點(diǎn)，這需要認(rèn)真計(jì)算。

2.2.3 通過體型平衡得熱與失熱

得熱與失熱主要取決于受熱界面，在一些溫度較低的地區(qū)，則需要擴(kuò)大太陽輻射的照射面積，從而獲取更多的熱量，在溫度較高的地區(qū)，則需控制體型，降低受熱面積，或是將多余的太陽能轉(zhuǎn)化為其他能量，從而實(shí)現(xiàn)失熱降溫。

3 自然通風(fēng)的原理

3.1 利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

風(fēng)壓是自然通風(fēng)的原動(dòng)力，在過去，人們有句老話叫“穿堂風(fēng)”，其實(shí)就是指的自然通風(fēng)，也就是利用一定的風(fēng)壓促使建筑物內(nèi)的空氣產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象。具體解釋就是當(dāng)風(fēng)由建筑物的正面吹進(jìn)建筑物時(shí)，由于受到建筑物的抵擋，從而在建筑物的迎風(fēng)面上產(chǎn)生了正風(fēng)壓，然后進(jìn)入建筑物的氣流則繞過建筑物的各個(gè)側(cè)面以及背面。

然而，不是說只要產(chǎn)生了風(fēng)壓就能形成自然通風(fēng)，自然通風(fēng)形成的條件是要具備足夠的風(fēng)壓以及適當(dāng)?shù)慕ㄖh(huán)境。首先，是建筑物外部的風(fēng)速，要不要與4m/s，其次，建筑物的建筑應(yīng)該面向夏季夜風(fēng)吹動(dòng)的方向，就是利用風(fēng)壓，最后是要求建筑物內(nèi)可通風(fēng)地段不小于14 米，也就是讓風(fēng)有足夠的流動(dòng)空間而不是阻力。

由于風(fēng)速是隨著季節(jié)變化的，所以建筑物的設(shè)計(jì)不能死板固執(zhí)，要有適當(dāng)?shù)恼{(diào)整空間，也就是要建造通風(fēng)、避風(fēng)裝置，如可開可關(guān)的氣窗、百頁等等。

3.2 利用熱壓實(shí)現(xiàn)通風(fēng)

熱壓是產(chǎn)生自然通風(fēng)的動(dòng)力，空氣會(huì)隨著溫度的變化而改變密度。當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，室外空氣因重于室內(nèi)空氣而通過建筑物下部的門縫流人室內(nèi)，從而排擠室內(nèi)空氣，促使室內(nèi)較輕的空氣被從上部或頂部窗戶排出，從而形成流動(dòng)。熱壓實(shí)現(xiàn)通風(fēng)離不開室內(nèi)外空氣的密度差。

4 建筑遮陽

在過去，遮陽是為了給建筑物內(nèi)營造一種冬暖下兩點(diǎn)感覺，但是，現(xiàn)在，遮陽更有利于建筑物的節(jié)能。首先遮陽的方式和類型多種多樣，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，這樣的類型可以有不同的分類，本文按照構(gòu)件遮擋陽光方向的特點(diǎn)來列舉四種遮陽的方式，主要包括水平式遮陽、垂直式遮陽、綜合式遮陽和擋板式遮陽。其次，遮陽設(shè)計(jì)在未來的發(fā)展偏向高效和多功能以及利用更先進(jìn)的材料和技術(shù)。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑方案創(chuàng)作階段的節(jié)能方法還是很多的，不僅包括客觀的自然因素，還包括主觀的設(shè)計(jì)因素，本文的節(jié)能方法主要圍繞獲取熱量和散發(fā)熱量為主。首先是利用適應(yīng)自然氣候的建筑辦法，降低后期為了抵抗氣候變化所消耗的能量，做到節(jié)能;其次，考慮建筑體型因素，分冬夏兩季進(jìn)行講述;接著是對自然通風(fēng)方法的介紹，利用自然力量節(jié)能;最后，是建筑遮陽技術(shù)，降低人工降溫的能耗。希望本次研究的內(nèi)容對后期研究者有所幫助。

［1］王錦.建筑方案創(chuàng)作階段的節(jié)能構(gòu)思［D］.西安建筑科技大學(xué)，2005.

［2］馮建軍.建筑方案創(chuàng)作階段的節(jié)能構(gòu)思［J］.中華民居(下旬刊)，2014，03∶179.

［3］趙輝，紀(jì)紅梅.建筑方案創(chuàng)作階段的節(jié)能設(shè)計(jì)［J］.中國城市經(jīng)濟(jì)，2010，07∶232.