輔助空間的緩沖熱效應(yīng)及平面布局優(yōu)化探析＊
——以經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)大量性普通辦公建筑為例

趙惠惠 傅筱 張鈐

南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

除了我國(guó)的嚴(yán)寒地區(qū)，其他地區(qū)的大多數(shù)建筑都實(shí)施“部分空間+部分時(shí)間”1的室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)和運(yùn)行模式，大量性普通辦公建筑作為公共建筑中建設(shè)量大、能耗高的建筑類(lèi)型之一，輔助空間通常占建筑總空間的25%左右，且屬于非制冷或非采暖的能耗空間[1]。結(jié)合“部分空間”的建筑能耗運(yùn)行模式，充分利用輔助空間作為緩沖空間，能否降低用能空間的能耗？其緩沖能效如何？且何種布局模式更有利于發(fā)揮其緩沖性能？這些都是急需研究的問(wèn)題。雖然有些學(xué)者已經(jīng)提出了緩沖空間的相關(guān)概念并對(duì)此進(jìn)行了研究，但多數(shù)是定性描述，鮮有定量化研究[2-6]。尤其對(duì)于大量性普通辦公建筑輔助空間的緩沖熱效應(yīng)研究更是缺乏對(duì)空間模式的深入剖析以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的支撐。雖有一些建筑師憑借自身經(jīng)驗(yàn)或氣候?qū)W知識(shí)將其應(yīng)用于實(shí)踐，但屬于經(jīng)驗(yàn)化策略，缺乏數(shù)據(jù)證實(shí)其策略作用的有效性。因此，基于中國(guó)的建筑能耗運(yùn)行模式，通過(guò)模擬研究定量，分析輔助空間熱緩沖效應(yīng)與其布局模式的關(guān)系，將輔助空間的被動(dòng)式策略由定性階段推向定量的精細(xì)化研究階段，對(duì)于中國(guó)本土的低能耗空間設(shè)計(jì)而言是有參考價(jià)值的。

1 研究對(duì)象及外界影響因素

對(duì)建筑來(lái)說(shuō)，輔助空間布局模式對(duì)建筑能耗的影響必然會(huì)受到外界因素的影響和制約。建筑主體朝向通常是首要的外界影響因素，對(duì)課題組研究的三個(gè)氣候分區(qū)而言，朝向可分為正南北向和適宜朝向2，而正東西朝向在概念設(shè)計(jì)階段予以避免（因場(chǎng)地限制形成的東西向辦公屬于特殊案例，因此不在本研究范圍之內(nèi)）。第二個(gè)外界影響因素是輔助空間與外界接觸的界面，由于高效保溫材料的使用，窗洞口是能耗的主要進(jìn)出口，因此輔助空間外立面窗墻比是必須考慮的外界因素之一。在上述兩個(gè)外界因素的制約下，輔助空間的布局模式研究才具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

輔助空間作為建筑緩沖空間可通過(guò)多層界面與空間形式的共同作用對(duì)氣候進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，其緩沖性能不僅與布局的朝向方位相關(guān)，還涉及本身的空間形式，且后者多受平面類(lèi)型的制約。因此，本研究從大量性普通辦公建筑3入手，以課題規(guī)定的三個(gè)氣候區(qū)為研究范圍（寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)），從樣本案例中提取基本平面類(lèi)型，以空間布局作為分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)研究對(duì)象，先研究不同朝向下輔助空間布局的緩沖熱效應(yīng)，再研究窗墻比對(duì)輔助空間緩沖熱效應(yīng)的影響。

2 研究模型與模擬條件設(shè)定

2.1 典型布局模式及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ吞卣?/h3>

課題收集了108個(gè)國(guó)內(nèi)近20年位于三個(gè)氣候區(qū)內(nèi)的大量性普通辦公建筑樣本，以“適用性、典型性”為導(dǎo)向，以“平面類(lèi)型、輔助空間布局差異性”為原則，提取出涵蓋“一字形、L形、口字形、E字形、工字形、匚字形”等18種典型的輔助空間布局模式。

研究將這18種布局模式統(tǒng)一設(shè)計(jì)在面積為1 300m2、層高為4m的標(biāo)準(zhǔn)層平面4中，根據(jù)平面將其歸納為“點(diǎn)式、短板式、板式內(nèi)廊、板式北廊”四種基本單元平面類(lèi)型（圖1，2）。采用三個(gè)氣候區(qū)代表性城市——北京、南京、深圳的CSWD格式氣象參數(shù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬軟件DesignBuilder進(jìn)行一系列熱模擬，以建筑的年單位面積能耗作為評(píng)判依據(jù)，結(jié)合緩沖空間調(diào)節(jié)建筑環(huán)境的原理，分析各布局模式與熱緩沖效應(yīng)的關(guān)系[7]。

1 基本平面類(lèi)型歸納

2 18 種輔助空間布局模式

2.2 模擬參數(shù)設(shè)定

圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置均符合三個(gè)氣候區(qū)節(jié)能規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)限值，由于僅針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行分析，所以天花板和地面均設(shè)為絕熱層[8]?；跇颖景咐偨Y(jié)大量性普通辦公建筑外立面開(kāi)窗數(shù)據(jù)，并結(jié)合辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范，將用能空間的窗墻比統(tǒng)一設(shè)置為0.5（在對(duì)不同朝向輔助空間熱緩沖效應(yīng)影響的研究中，輔助空間窗墻比與用能空間一致，設(shè)置為0.5）。寒冷地區(qū)夏季采用冷水機(jī)組（能效比COP為4.5），冬季熱源為城市熱網(wǎng)，其他兩個(gè)地區(qū)冷熱源采取空氣源熱泵（COP為4.5）。辦公空間的采暖溫度為20℃，制冷溫度為26℃，新風(fēng)量按照室內(nèi)人員所需最小新風(fēng)量30m2/（h·人）來(lái)確定。根據(jù)辦公建筑的用能特點(diǎn)劃分為采暖期、制冷期、過(guò)渡期三個(gè)時(shí)間區(qū)域以及工作和假日兩個(gè)時(shí)段，工作日辦公時(shí)間為7:00～18:00，采暖期和制冷期根據(jù)不同氣候區(qū)的規(guī)定進(jìn)行設(shè)置，寒冷地區(qū)考慮冬季全空間采暖和夏季部分空間制冷，夏熱冬冷地區(qū)考慮冬季部分空間采暖和夏季部分空間制冷，夏熱冬暖地區(qū)僅考慮夏季部分空間制冷。

3 研究過(guò)程與結(jié)果分析

3.1 外界影響因素一：不同朝向下的輔助空間布局對(duì)建筑能耗的影響

3.1.1 基于正南北朝向

（1）同一平面類(lèi)型中布局模式對(duì)建筑能耗的影響分析

根據(jù)模擬數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計(jì)三個(gè)氣候區(qū)各類(lèi)平面中緩沖性能最優(yōu)的布局模式（表1），可知不同氣候區(qū)、同一平面布局的緩沖能效略有差別，寒冷地區(qū)由于冬季全空間的采暖模式導(dǎo)致輔助空間的保溫性能未充分發(fā)揮作用，因此能效整體低于其他兩個(gè)氣候區(qū)。在同一氣候區(qū)，對(duì)比各平面類(lèi)型下的緩沖能效值，可知不同的平面類(lèi)型和輔助空間布局模式對(duì)建筑能耗的影響差異不一，三個(gè)氣候區(qū)中短板式平面（B）布局的建筑能耗差異最為明顯，其次是板式北廊（D）和板式內(nèi)廊（C），最后是點(diǎn)式（A）。從各平面布局的特征來(lái)看，西向或東西向布局的輔助空間能體現(xiàn)出較好的緩沖性能。

表1 三個(gè)氣候區(qū)同一平面類(lèi)型下緩沖性能最優(yōu)的布局模式

（2）所有布局模式對(duì)比下的緩沖能效分析

3 各氣候區(qū)布局的建筑能耗匯總圖

將三個(gè)氣候區(qū)18種布局模式的建筑能耗進(jìn)行對(duì)比（圖3），可知短板式東西布局模式（BWE）的年單位面積建筑能耗在三個(gè)氣候區(qū)中均為最低，最大緩沖能效分別為8.3%（寒冷地區(qū)）、12.3%（夏熱冬冷）、13.1%（夏熱冬暖）。對(duì)比各平面類(lèi)型的平均能耗，可知板式北廊平面（D）的年單位面積建筑能耗偏低。究其原因，短板式平面（B）的東西向布局相較于其他平面，輔助空間在東西兩側(cè)外界面的占比較大，有利于減少東西向太陽(yáng)輻射對(duì)主體空間的影響，因而緩沖性能最佳。板式北廊（D）相對(duì)于其他平面類(lèi)型，輔助空間完全占據(jù)北向時(shí)能夠形成“溫度阻尼區(qū)”，在冬季可有效減少用能空間和外環(huán)境的換熱，降低冷空氣對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，體現(xiàn)出良好的保溫性能。

綜上可知，輔助空間的緩沖性能是存在且不可忽視的，平面類(lèi)型和布局朝向會(huì)共同影響輔助空間的緩沖熱效應(yīng)，且不同氣候區(qū)輔助空間的緩沖熱效應(yīng)有所差別。建筑師在各氣候區(qū)的低能耗平面設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先選取短板式東西向布局模式（BWE），發(fā)揮輔助空間的緩沖性能。若選擇板式平面，則優(yōu)先選用板式北廊類(lèi)型（D），并將輔助空間置于東西向。點(diǎn)式平面（A）的緩沖能效較小，可考慮將輔助空間置于西向。

3.1.2 基于適宜朝向

已知合理的正南北朝向平面布局模式有利于發(fā)揮輔助空間的緩沖性能，降低建筑能耗。在實(shí)際工程中，建筑設(shè)計(jì)通常會(huì)受到場(chǎng)地的制約而無(wú)法保證正南北朝向，因此研究以正南北0°、經(jīng)緯度15°為變化模數(shù)設(shè)置模型組，依次對(duì)18種布局模式進(jìn)行適宜朝向的模擬，寒冷地區(qū)包括南偏西30°、南偏西15°、南偏東15°、南偏東30°、南偏東45°五組數(shù)據(jù)，夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)包括南偏西30°、南偏西15°、南偏東15°、南偏東30°四組數(shù)據(jù)。結(jié)合正南北朝向的數(shù)據(jù)，分析建筑朝向?qū)o助空間布局熱緩沖效應(yīng)的影響，總結(jié)適宜朝向下平面布局的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

（1）同一平面類(lèi)型中布局模式對(duì)建筑能耗的影響分析

4 適宜朝向下模擬的布局模式

5 寒冷地區(qū)適宜朝向中同一平面各布局的緩沖能效對(duì)比

6 夏熱冬冷地區(qū)適宜朝向中同一平面各布局的緩沖能效

7 夏熱冬暖地區(qū)適宜朝向中同一平面各布局的緩沖能效

根據(jù)模擬數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各氣候區(qū)適宜朝向下同一平面類(lèi)型中緩沖性能最優(yōu)的布局模式，可知寒冷地區(qū)的最優(yōu)布局均與正南北朝向時(shí)的結(jié)果一致。在夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)，短板式（B）、板式內(nèi)廊（C）、板式北廊（D）平面中最優(yōu)布局模式均與正南北朝向的結(jié)果一致。但對(duì)于點(diǎn)式平面（A），當(dāng)朝向偏離正南北時(shí)，點(diǎn)式中間布局（AC）成為其所在平面的最佳布局模式。如圖4所示，各布局模式隨著朝向的改變，輔助空間的外界面在不利朝向占比變小，尤其是點(diǎn)式平面類(lèi)型（A），當(dāng)朝向偏離正南北時(shí)，西向布局模式（AW）的外界面在不利朝向的占比遠(yuǎn)小于主體空間占比，因而在太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈的氣候區(qū)其輔助空間抵御熱輻射的作用微乎其微。進(jìn)一步對(duì)其余各朝向下同一平面布局的最大緩沖能效值進(jìn)行匯總，可知變化幅度甚微（圖5～7）。

（2）所有布局模式對(duì)比下的緩沖能效分析

分析適宜朝向下的18種布局模式的建筑能耗數(shù)據(jù)，可得出短板式東西向布局（BWE）仍然是三個(gè)氣候區(qū)各朝向的最優(yōu)布局模式。在寒冷地區(qū)其最大緩沖能效在6.8%～8.0%，略低于正南北朝向。在夏熱冬冷地區(qū)其最大緩沖能效在12.0%～12.3%，而夏熱冬暖地區(qū)接近13.1%，與正南北趨同。

綜上可知，朝向的改變雖然影響輔助空間的緩沖性能，但是不同布局下輔助空間的緩沖能效未發(fā)生明顯變化，平面設(shè)計(jì)要點(diǎn)與正南北朝向時(shí)基本相同。值得注意的是，點(diǎn)式平面（A）較為特殊，在寒冷地區(qū)南偏西30°時(shí)，其輔助空間布局的緩沖性能幾乎失去作用，在夏熱冬冷及夏熱冬暖地區(qū)，在除正南北以外的朝向下，其布局模式也未能體現(xiàn)出緩沖性能，因此在上述兩種情況下平面布局可不考慮輔助空間的熱緩沖作用。

3.2 外界影響因素二：輔助空間窗墻比對(duì)建筑能耗的影響

由上述研究結(jié)論可知，輔助空間對(duì)氣候的調(diào)節(jié)作用與其外界面的朝向及占比有關(guān)，外界面在不利朝向的占比越大，緩沖性能越佳。基于此結(jié)論，選取短板式東西向布局（BWE）、板式北廊東西向布局（DWE）兩種模式作為研究對(duì)象，設(shè)置0、0.1、0.3、0.5、0.7五組窗墻比變量（0.7為現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中窗墻比的上限），基于正南北朝向進(jìn)一步研究不同窗墻比對(duì)輔助空間緩沖性能的影響，提出針對(duì)不同氣候區(qū)的輔助空間優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)（表2）。這兩種布局模式可直觀探討各朝向界面在窗墻比變化下對(duì)氣候的調(diào)節(jié)作用，且其輔助空間的緩沖性能優(yōu)于其他布局，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)有直接的指導(dǎo)意義。

表2 BWE和DWE布局模式在不同窗墻比設(shè)置下的立面簡(jiǎn)圖匯總

根據(jù)各氣候區(qū)的能耗數(shù)據(jù)（圖8），在寒冷地區(qū)中，窗墻比從0增至0.7，板式北廊東西向布局模式的建筑能耗也隨之增加，最大能耗差異為2.1%，短板式東西向布局模式的建筑能耗呈下降趨勢(shì)，最大能耗差異為2.2%。在其他兩個(gè)氣候區(qū)這兩種布局模式的建筑能耗都隨輔助空間窗墻比增大而增大，其中夏熱冬冷地區(qū)的最大能耗差異分別為1.0%（BWE）、2.3%（DWE），夏熱冬暖地區(qū)最大能耗差異分別為3.4%（BWE）、5.8%（DWE）。值得注意的是，在寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)，當(dāng)窗墻比小于0.5時(shí)，DWE模式的建筑能耗稍低于BWE模式，其輔助空間緩沖性能略優(yōu)。

對(duì)外界面而言，不透光的實(shí)墻可減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)直射光，從而降低外環(huán)境對(duì)建筑內(nèi)部空間的干擾，且具有較好的熱工性能，可減少寒冷氣流的侵襲。因此在冬季較冷的氣候區(qū)，輔助空間北界面窗墻比越小越利于保溫，東西界面的窗墻比越大越利于在冬季吸收更多的太陽(yáng)輻射，提高自身熱環(huán)境，降低采暖負(fù)荷。而在夏季炎熱的氣候區(qū)，東西界面需控制開(kāi)窗面積以減弱太陽(yáng)輻射對(duì)室內(nèi)空氣的加熱作用。

8 各氣候區(qū)兩種模式在不同窗墻比下的建筑能耗匯總圖（H-采暖，C-制冷）

3.3 研究結(jié)論

在輔助空間布局與建筑能耗的關(guān)聯(lián)性研究中，可知合理的輔助空間布局對(duì)建筑能耗有積極的影響，即便在寒冷地區(qū)其最大緩沖能效也可達(dá)8.3%，這在一定程度上為建筑師進(jìn)行低能耗平面布局提供了理論基礎(chǔ)。具體研究結(jié)論如下：

（1）在提取的18種布局模式中，當(dāng)窗墻比統(tǒng)一設(shè)置為0.5時(shí)，短板式東西向布局模式（BWE）在三個(gè)氣候區(qū)中，均為最優(yōu)模式，可將輔助空間的緩沖性能發(fā)揮至最大，在概念設(shè)計(jì)階段可優(yōu)先選擇。板式北廊東西向布局模式（DWE）在寒冷、夏熱冬冷氣候區(qū)也表現(xiàn)出較高的緩沖性能（表3）。

表3 三個(gè)氣候區(qū)最佳布局模式

（2）輔助空間熱效應(yīng)受平面類(lèi)型和方位朝向的共同影響。西向布局或東西兩向布局的隔熱性能優(yōu)于其他方位布局。輔助空間滿布于北向時(shí)，其保溫性能優(yōu)于其他方位，且其外界面在不利朝向占比越大緩沖性能越佳。

（3）在適宜朝向范圍內(nèi)，輔助空間的緩沖性能隨朝向偏離正南北而減小，但不同布局模式對(duì)建筑能耗的影響差異依然很大，輔助空間布局仍可優(yōu)先選用短板式東西向布局模式（BWE）。

（4）不同氣候區(qū)，輔助空間的窗墻比對(duì)其緩沖性能影響不同。在寒冷地區(qū)，北向輔助空間界面的窗墻比不宜超過(guò)0.5，東西向界面盡量開(kāi)大窗。在夏熱冬冷地區(qū)，北向界面的窗墻比與寒冷地區(qū)相同，但東西界面要控制開(kāi)窗，大于0.5時(shí)應(yīng)采取遮陽(yáng)措施。夏熱冬暖地區(qū)東西向界面窗墻比越小緩沖性能越好，應(yīng)盡量采用實(shí)墻。

4 輔助空間布局模式優(yōu)化設(shè)計(jì)策略分析

輔助空間作為建筑空間的一部分，如何充分利用其熱緩沖效應(yīng)進(jìn)行建筑概念設(shè)計(jì)，需要結(jié)合平面類(lèi)型以及氣候區(qū)綜合考慮。本文根據(jù)模擬所得結(jié)論，結(jié)合氣候區(qū)特點(diǎn)，將輔助空間熱效應(yīng)在設(shè)計(jì)策略上分為保溫御寒主導(dǎo)型、保溫隔熱兼顧型和隔熱導(dǎo)風(fēng)主導(dǎo)型，根據(jù)不同的環(huán)境特點(diǎn)及建筑形態(tài)，選擇適宜的輔助空間布局模式，結(jié)合立面語(yǔ)言和室內(nèi)舒適度，提出優(yōu)化策略以充分適應(yīng)各氣候區(qū)。

4.1 保溫御寒的布局模式選擇與優(yōu)化策略

寒冷地區(qū)尤其注重建筑的保溫御寒，輔助空間對(duì)氣候的調(diào)節(jié)體現(xiàn)為冬季抵御西北風(fēng)對(duì)建筑的影響以及利用太陽(yáng)輻射來(lái)提高空間熱環(huán)境（圖9），優(yōu)化策略側(cè)重于輔助空間保溫性能的提升。

9 保溫御寒設(shè)計(jì)要點(diǎn)簡(jiǎn)圖

（1）優(yōu)先選用短板式平面類(lèi)型，并將輔助空間布置在建筑東西向，可提高輔助空間對(duì)太陽(yáng)輻射的利用。選用板式平面類(lèi)型時(shí)宜將廊道置于北側(cè)，其他輔助空間置于東西側(cè)，若平面類(lèi)型接近于點(diǎn)式，宜將輔助空間集中布置于西側(cè)。此外，可根據(jù)上述基本模式布局特點(diǎn)進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師可將輔助空間結(jié)合邊庭一起布置于不利朝向，在實(shí)現(xiàn)熱緩沖作用的同時(shí)豐富空間形態(tài)。為達(dá)到更好的御寒作用，宜將邊庭置于北側(cè)，將對(duì)熱舒適要求不高的輔助空間置于西側(cè)，從而利用太陽(yáng)集熱以減少輔助空間冬季的熱損失（圖10）。

10 保溫御寒平面類(lèi)型及布局模式選擇

（2）輔助空間北界面盡可能采用保溫性能較好的實(shí)墻，冬季作為保溫層直接抵御冷空氣對(duì)主體空間的侵襲。考慮到無(wú)開(kāi)窗的實(shí)墻立面對(duì)建筑功能和造型有一定影響，可局部設(shè)置采光井或局部立面開(kāi)窗引入太陽(yáng)輻射，且窗墻比應(yīng)控制在0.5以下，建筑師可在具體設(shè)計(jì)中進(jìn)行權(quán)衡。若北向設(shè)置邊庭，可利用其溫室效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)緩沖性能，輔助空間東西界面大面積開(kāi)窗也可直接引入太陽(yáng)輻射提升室內(nèi)溫度，宜選用熱工性能較好的透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)，蓄熱材料的加持也會(huì)有效提高室內(nèi)熱穩(wěn)定性，但要考慮夏季適當(dāng)?shù)母魺岽胧?，可以采用垂直遮?yáng)板在采光與遮擋之間取得平衡（圖11）。

11 輔助空間保溫性能的提升

4.2 隔熱導(dǎo)風(fēng)的布局模式選擇與優(yōu)化策略

夏熱冬暖地區(qū)長(zhǎng)夏無(wú)冬，溫高濕重，太陽(yáng)高度角大且輻射強(qiáng)烈，輔助空間對(duì)氣候的調(diào)節(jié)體現(xiàn)為抵御不利朝向的太陽(yáng)輻射對(duì)主體熱環(huán)境影響（圖12）。

（1）對(duì)于平面類(lèi)型及布局模式的選取，宜優(yōu)先選用短板式東西兩向布局模式，若選用板式平面類(lèi)型，優(yōu)先選擇北廊東西向布局模式。當(dāng)輔助空間無(wú)法滿足整邊布局時(shí)，可結(jié)合灰空間在東西向形成完整緩沖界面，灰空間的置入一方面豐富了邊界空間形態(tài)，另一方面保證主體空間在南北向的貫通，利于室內(nèi)通風(fēng)（圖13）。

（2）在上述基礎(chǔ)上，還可進(jìn)一步提高輔助空間的熱交換速率和隔熱性能。輔助空間的東西外界面宜選用實(shí)墻，同時(shí)可在南北側(cè)設(shè)置通風(fēng)口或?qū)эL(fēng)裝置，加強(qiáng)輔助空間在夏季的通風(fēng)，帶走室內(nèi)多余熱量。此外，輔助空間的東西外界面還可結(jié)合垂直綠化，通過(guò)植物的蒸騰作用減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱，進(jìn)一步降低室內(nèi)溫度（圖14）。

12 隔熱導(dǎo)風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

13 隔熱導(dǎo)風(fēng)平面類(lèi)型及布局模式選擇

14 輔助空間隔熱性能的提升

4.3 保溫隔熱兼顧型的布局模式選擇與優(yōu)化策略

夏熱冬冷地區(qū)除了要考慮夏季隔熱外，還要兼顧冬季保溫的問(wèn)題。因此，輔助空間對(duì)氣候的調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，既需要抵御冬季北向冷風(fēng)侵襲，又需要抵御夏季西向的太陽(yáng)輻射（圖15）。

（1）對(duì)于平面類(lèi)型及布局模式的選取，可優(yōu)先選擇短板式平面東西向布局，也可選用板式北廊東西向布局模式。在設(shè)計(jì)中，建筑師可以結(jié)合這兩種布局模式的特點(diǎn)靈活處理，將輔助空間置于西、北側(cè)，提高保溫性能和隔熱性能（圖16）。

（2）輔助空間的東西外界面應(yīng)控制開(kāi)窗面積，可結(jié)合垂直綠化或遮陽(yáng)設(shè)施進(jìn)一步降低太陽(yáng)輻射的影響（圖17）。而對(duì)于北向布局的輔助空間，其界面可選擇保溫性能較好的實(shí)墻，設(shè)計(jì)策略同寒冷地區(qū)。

15 保溫隔熱兼顧的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

16 保溫隔熱兼顧平面類(lèi)型及布局模式選擇

17 輔助空間緩沖性能綜合提升

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)計(jì)算模擬，分析了寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖三個(gè)氣候區(qū)輔助空間熱緩沖效應(yīng)與輔助空間布局模式的關(guān)聯(lián)，并通過(guò)數(shù)據(jù)得出適應(yīng)于不同氣候區(qū)的最優(yōu)布局模式，系統(tǒng)地歸納出我國(guó)大量性普通辦公建筑輔助空間優(yōu)化布局的技術(shù)策略和措施，為建筑師前期方案設(shè)計(jì)提供一定的參考?，F(xiàn)如今，能耗問(wèn)題是關(guān)乎人類(lèi)生存的大問(wèn)題，是設(shè)計(jì)中不可回避的基本要素，過(guò)往人們只能依靠漫長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)改進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)方法，而計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)大大縮短了這一進(jìn)程，它可以給出精確的數(shù)據(jù)支撐，有利于推動(dòng)相應(yīng)的設(shè)計(jì)落地。然而本文的研究?jī)H僅是初探，后續(xù)將在此研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行更為深入的探索，并期望能夠結(jié)合一定的工程實(shí)踐將本文的研究進(jìn)行試驗(yàn)，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行分析比對(duì)與總結(jié)，從而得出更加深入的設(shè)計(jì)策略。

圖表來(lái)源

圖1～17、表1～3 均為作者自繪。

注釋

1 在中國(guó)，除嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)外，學(xué)校、住宅、辦公等大量性建筑均非全設(shè)備調(diào)控建筑，除使用房間外，門(mén)廳、走廊、樓梯、衛(wèi)生間等空間完全依賴自然氣候調(diào)節(jié)。即使是使用房間，人們也經(jīng)常通過(guò)增減衣物、起身活動(dòng)、開(kāi)窗通風(fēng)、減少開(kāi)燈等方式盡可能減少設(shè)備運(yùn)行，甚至一些空間（如報(bào)告廳、地下室等）雖然安裝機(jī)械通風(fēng)，但人們卻為節(jié)約電費(fèi)幾乎不愿開(kāi)啟。這種運(yùn)行能耗模式屬于“部分時(shí)間+部分空間”，其能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于“全時(shí)間運(yùn)行+全部空間”的運(yùn)行模式。

2 通過(guò)Ecotect 軟件對(duì)三個(gè)氣候區(qū)進(jìn)行環(huán)境分析，依據(jù)輻射時(shí)間和輻射量計(jì)算得出各氣候區(qū)的建筑適宜朝向和最佳朝向。適宜朝向的選取原則是考慮冬季得到較多的太陽(yáng)輻射，夏季得到較少的太陽(yáng)輻射，二者進(jìn)行權(quán)衡折中得出的一個(gè)可取范圍，寒冷地區(qū)為南偏東45°～南偏西30°，夏熱冬冷地區(qū)為南偏東30°～南偏西30°，夏熱冬暖地區(qū)為南偏東30°～南偏西30°。

3 大量性普通辦公建筑是指有基本的功能構(gòu)成，包括辦公業(yè)務(wù)用房、公共用房、服務(wù)用房以及附屬設(shè)施。包括商務(wù)辦公、總部辦公以及政務(wù)辦公，而具有全空調(diào)模式的高檔辦公不做討論，公寓式辦公兼具居住功能，不具有普適性，這里也不做討論。

4 一般100m 以下的高層辦公建筑的標(biāo)準(zhǔn)層面積在1 200～2 000m2之間，使用系數(shù)在70%～80% 之間，調(diào)研資料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，輔助空間面積通常占比25% 左右。為充分考慮總體使用面積和樓層數(shù)的平衡性，確保標(biāo)準(zhǔn)層的使用效率，將標(biāo)準(zhǔn)層面積設(shè)置為1 300m2，考慮結(jié)構(gòu)設(shè)備等影響確定4m 為適宜高度。