關(guān)于寒冷地區(qū)多層辦公建筑低能耗設(shè)計原型的探討

羅朗

（沈陽市皇姑熱電有限公司 遼寧沈陽 110035）

前言

我國大型公共建筑的面積能耗是普通建筑的十倍左右，基于當(dāng)前綠色可持續(xù)發(fā)展理念的背景下，如何設(shè)計建筑低耗能原型是當(dāng)前重要基礎(chǔ)。寒冷地區(qū)多層辦公建筑低耗能設(shè)計在很大程度上能夠?qū)崿F(xiàn)我國節(jié)能建筑的基本目標(biāo)，解決當(dāng)前能耗嚴(yán)重的惡劣問題。

1 寒冷地區(qū)的基本特點

當(dāng)前居民建筑的熱工設(shè)計要與氣候類型相適應(yīng)，并保證室內(nèi)熱環(huán)境的基本要求。我國寒冷地區(qū)的主要氣候特點為冬季嚴(yán)寒干燥，夏季炎熱濕潤，部分地區(qū)降水量相對集中且春秋季節(jié)較短。多為大風(fēng)風(fēng)沙、夏季多冰雹、雷暴。其中最主要的特點為冬季與夏季持續(xù)時間較長。對比多個城市的氣象數(shù)據(jù)可知，寒冷地區(qū)的主要城市在冬季平均氣溫都為0°C以下，夏季平均氣溫在26°C左右。但個別城市在夏季極端氣溫可達(dá)到40°C以上[1]。因此夏季冬季的氣候差異較大是其特點之二。而寒冷地區(qū)在秋季氣溫相對較低，空氣干濕是影響室內(nèi)環(huán)境舒適度的重要原因。

在日照方面，我國絕大部門地區(qū)太陽能資源較為豐富，尤其在寒冷地區(qū)能夠充分利用日照來提升室內(nèi)溫度，但與此同時也要注意夏季避免日照使得室內(nèi)溫度過高。

2 低耗能多層辦公建筑設(shè)計原型研究

2.1 原型理論研究

原型概念在傳統(tǒng)意義上講為原始的模型，特指文學(xué)藝術(shù)作品中所塑造的人物形象等。在本文中主要指符合基本使用要求的基礎(chǔ)形體，也就是說辦公建筑低耗能設(shè)計階段能夠被參照的圖示或其他文字模型系統(tǒng)。在我國建筑節(jié)能方面的研究過程中，低耗能建筑逐漸被人們認(rèn)可并接受，在不同的地域環(huán)境中要根據(jù)參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計與修建，進(jìn)而保證節(jié)能建筑的合理性與實用性。原型要具有便利性，且在設(shè)計時需要根據(jù)實際情況進(jìn)行測繪，保證手段合理、內(nèi)容簡單明確。設(shè)計必須滿足傳熱系數(shù)、窗墻比、遮陽系數(shù)等強(qiáng)制條文，并通過計算使得設(shè)計建筑能夠確保總體熱工性能，滿足節(jié)能的基本要求。而內(nèi)容簡單明確是提升工作效率的基本途徑，基于建筑師的思維方式，建筑創(chuàng)作的束縛性越低其創(chuàng)新空間越大，因此建筑師應(yīng)具有一定的度量，在后期的設(shè)計中將偏差降到最低。根據(jù)寒冷地區(qū)的實際情況設(shè)計低耗能建筑原型，將多專業(yè)領(lǐng)域滲透進(jìn)去進(jìn)而提升方案的可行性。降低方案不確定性，通過反復(fù)分析、推敲、研究使得工作難度簡化，提升工作效率。

2.2 場地設(shè)計

建筑能耗將受到周圍建筑以及氣候特點的影響，因此在原型設(shè)計的過程中需要結(jié)合寒冷地區(qū)的基本特點，準(zhǔn)確把握建筑的最佳朝向以及周邊環(huán)境對能耗的影響。一般來講，道路、地形、采光等環(huán)境對朝向均有所影響，因此在一個區(qū)域內(nèi)要根據(jù)太陽軌跡以及方向的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)來確定建筑物的朝向，冬天具有避寒作用且能夠獲得充足日照，而夏季則能夠保證良好通風(fēng)，盡量避免人工輔助達(dá)到冬暖夏涼的效果。其次，保證建筑的自然通風(fēng)，其中自然通風(fēng)的主要作用分為三種：①以室外的新鮮空氣代替室內(nèi)含有污染物質(zhì)的空氣，進(jìn)而提升室內(nèi)空氣品質(zhì)。②提供或改善使用者的室內(nèi)舒適程度，通過對流增加體表散熱能力，為人們帶來舒適度的感覺。③當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時，可以通過冷卻建筑物周圍結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，也就是說室內(nèi)外溫差越大其冷卻效果越好?？諝獾牧魍軌蚋纳迫梭w表面溫度，通過散熱為人們帶來舒適的體驗。因此在原型設(shè)計時應(yīng)考慮建筑物的迎風(fēng)面，即正壓區(qū)，其背風(fēng)面為負(fù)壓區(qū)。當(dāng)有風(fēng)吹向建筑物時，背風(fēng)面會形成風(fēng)影區(qū)影響風(fēng)速，周邊的氣流也將隨之受到影響。進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)建筑熱環(huán)境、降低建筑能耗的基本目標(biāo)。根據(jù)有關(guān)研究表明，風(fēng)影的長度與進(jìn)深相同的情況下，建筑越高、風(fēng)影越長。在高度、進(jìn)深相同時，建筑越長風(fēng)影越短。因此應(yīng)綜合考慮影響通風(fēng)效果的有關(guān)問題，盡最大可能使用自然風(fēng)降低建筑能耗。

2.3 內(nèi)部空間布局

合理布局內(nèi)部形式以及組合形態(tài)，能夠有效組織自然通風(fēng)與采光，充分利用自然因素使得室內(nèi)環(huán)境舒適。根據(jù)相關(guān)資料得到以下三種布置形式不適合作為寒冷地區(qū)的能耗建筑基本形體：無走廊式、外走廊式、雙走廊式[2]。這種形式的熱工效果較差，不建議采用。通常對走道的設(shè)計要遵從《辦公建筑設(shè)計規(guī)范》以及《建筑設(shè)計防火規(guī)范》。因此，在寒冷地區(qū)多層辦公建筑低耗能原型的確定要根據(jù)該規(guī)范。與此同時，要合理分區(qū)。辦公建筑內(nèi)部分區(qū)中，根據(jù)房間使用功能的不同使得室內(nèi)環(huán)境的熱量也有所差異。在建筑設(shè)計初期，要根據(jù)房間熱工環(huán)境的不同進(jìn)行合理區(qū)分，以房間類型近似原則為基礎(chǔ)，滿足基本功能的同時盡可能將熱環(huán)境要求相似的房間布置在一起。將舒適度較高的環(huán)境以及熱環(huán)境較高的房間布置在一起。于寒冷地區(qū)而言，內(nèi)部形式要考慮不同空間的結(jié)合，盡量減少大空間形式，通過聚集和規(guī)模效應(yīng)來提升建筑物的溫度需求。同時，為減少空氣的突然變化，保持辦公區(qū)域內(nèi)溫度的合理性，要減少建筑內(nèi)滲透熱的損失。因此建議在使用的過程中盡量使得辦公室內(nèi)外之間設(shè)置過渡區(qū)域，這對于寒冷地區(qū)的冬季采暖與夏季降低室內(nèi)溫度具有積極意義。合理布局室內(nèi)空間，小型辦公空間更受到人們的喜愛，在辦公環(huán)境中更愿意擁有自己的半私密弓箭。因此，小空間辦公室更有利于人與人之間的和諧關(guān)系。其而在小辦公區(qū)域內(nèi)更有利于精神的集中，不受外界因素的影響進(jìn)而提升工作效率。

3 結(jié)論

綜上所述，寒冷地區(qū)多層建筑低耗能原型設(shè)計要綜合考慮地域情況以及設(shè)計原則，根據(jù)內(nèi)部空間使用情況的差異，合理布局。并注意控制建筑物的基本朝向，盡可能通過自然條件降低建筑物的耗能情況。只有通過全方位的綜合考慮才能做到建筑低耗能基本目標(biāo)。

[1]任彬彬.寒冷地區(qū)多層辦公建筑低能耗設(shè)計原型研究[D].天津大學(xué)，2014.

[2]張冉.嚴(yán)寒地區(qū)低能耗多層辦公建筑形態(tài)設(shè)計參數(shù)模擬研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.