低能耗建筑常规设计方法

建筑规划设计 民营科技21)12年第2期 低能耗建筑常规设计方法 王献东姜黎黎 (大连新筑邦建筑设计有限公司，辽宁大连116013) 摘要：近年来，随着全球环境的恶化和工业化革命后新技术的发展，人们对人类发展与环境关系的反思、保护生态愈来愈成为时代的主 题之一。建筑能耗之大对环境和社会发展的消极影响使生态建筑成为万人瞩目的焦点，低能耗是生态建筑的重要标志之一。 关键词：低能耗建筑；ist原则；常规方法 生态住宅的建设是当今全球性的热门话题，但建造生态住宅要 付出的高代价在一定程度上抑制了其发展步伐。目前已经修建的享誉 全球的生态建筑如德国柏林新议会大厦、法兰克福商业银行总部大厦 等，全都是高投资的大型项目，而且基本上集中于发达国家，由于其高 造价、高技术含量而一直“曲高和寡”；这往往容易而且已经引起人们 的误解：有人认为生态建筑就必须应用高技术就像福斯特的作品 一样，采用大量新技术，构造精巧复杂，才算得上是真正的生态建筑； 有人认为生态建筑的建造需要大量的资金实际上，高技术只是 设计建造生态建筑手段的一种，而不是唯一的。就我国目前的国力而 言，普遍采用高技术建造生态建筑是不现实的。我们可以从某些基本 功能入手，使用适宜技术，在经济、功能和环境之间找到平衡点，将建 筑计得既符合可持续发展的要求，又符合我国现阶段的国情国力。 1概念演绎 能源的使用状况和利用效率反映了一个国家生活质量的高低和 经济效率的大小，从长远来看，也是国家可持续发展能力的具体体现。 我国已进入全面建设J慷社会阶段，能源生产与供应面临着十分严峻 的形势。因此，建筑节能对国家发展将起到举足轻重的作用，而创新精 神则是建筑节能发展的新动力。 实际上，众多住宅在谢十阶段就埋下了高能耗的种子。节能没计 首先应该充分考虑利用自然资源。在住宅总体布局时，要力争采用当 地的最佳朝向，满足自然通风和天然采光的要求，尽量不出现西向和 北向住宅，使住户能获得良好的内部物理环境，减少使用空调的次数 和时间，从而降低住宅的能源消耗，达到节能的目的。建筑节能主要包 括规划设计、建筑设计、技术和设备设计三个方面。规划设计主要是气 候设计，即充分利用自然能源；而建筑设计主要是选择合理的平面布 局与空间构成形式，使居室在满足舒适条件下的能耗尽可能小。其实， 在造价提高不多的前提下，只要对通常没有充分注意到的常规设计方 法略微作一些调整，就能将采用普通材料建成的住宅能耗得到可观地 节省。因此，节能没计应 总体规划、建筑朝向、建筑间距、建筑设计、 建筑体型、建筑风向等方面进行研究。 2设计方法探讨 21规划设计。目前许多居住小区的规划，总是把从直升飞机上的鸟 瞰景象和立面造型与空间的艺术景观放在首位，而对人与自然环境和 物理环境缺乏应有的处理。 规划节能设计应从建设选址、建筑和道路布局、建筑朝向、建筑 间距、冬夏季季风主导方向、太阳辐射等方面进行深入研究，分析构成 气候的决定因素辐射因素、大气环流因素和地理因素的有利与 不利影响，通过建筑的规划布局对自然因素进行充分利用、改造，形成 良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。 22建筑设计。1)通风设计。 自然通风。过去由于对能源问题缺乏 足够的重视，使建筑师在塑造舒适稳定的室内环境时，往往把变化不 定的室外环境因素排除在外，而完全依赖于空调系统，任何窗户的开 启都是多余的，新鲜空气的进入与室内空气的排除只有依靠复杂的管 道系统，风机耗能在整个办公建筑的能耗中占据了重要的比重。事实 上，如果设计师通过与自然界充分的合作而不是对立，在过渡季节主 要依靠自然通风满足室内环境的需求，不但可以节省大量的空调能 耗，还能塑造一种较之以往更加健康的室内环境。正如鲁宾对44座全 空调、部分机械通风以及自然通风建筑中SBS(病态建筑综合症)的调 查结果所显示的那样，在自然通风的建筑中，病态建筑综合症的发生 率是相当低的，同时这种做法最大的好处是能够节省大量的设备能耗 并改善室内环境的热舒适条件。因此，自然通风成为建筑设计中重要 的绿色手段之一。对大量I生建造的住宅来说，通风良好对创造良好的 生活环境同样也是必要的。b通风组织。自然通风不仅可以降低室内 温度，减少热负荷，节约能源，还可带走室内的异味及有毒气体，提高 室内的空气质量，保障人们的健康。在总平面设计中，应选择合适的朝 向及排列方式，使房屋迎向夏季主导风从低到高依次布置。确定合理 的建筑间距，避免前排房对后排房屋的遮挡，建筑间距愈大，后排房屋 受到的风压也愈强，自然通风效果愈好。但为了节约用地，房屋间距不 可能很大。一般在满足日照的要求下，就能满足通风的要求。风的入射 角对通风的效果影响很大，房屋与风向入射角保持30。60嗵风效果 最好。在单体设计中，合理设置门窗对调节室内通风也起着重要的作 用。例如，房屋前后门窗对开，可形成穿堂风还可以人为设置导流板 等。在利用自然风方面，马来西亚建筑师杨经文设计的槟榔屿州 Mennara Umna大厦取得了很大的成功。：4v3中所有的房间都有自然 通风，他在大厦外采用了“风墙”体系，在建筑两侧设阳台开口，为了在 各开口处引入自然风，外侧布置两片挡风墙，形成喇叭状的口袋，将风 捕捉到阳台内，然后通过阳台门的开口大小控制风量，形成“空气锁”， 有效地利用了当地的自然风，创造了舒适的室内环境。2)建筑体型系 数。节能标准规定：条式建筑的体形系数不应超过035，点式建筑的体 形系数不应超过04。超过规定的体形系数时则要求提高建筑围护结 构的保温隔热性能，并需计算建筑物的节能综合指标。体形系数对能 耗的影响还是较大的，体形系数每增加10，全年综合性指标同比增 加5一10，所以从影响住宅建筑物体型系数的角度出发，来探讨与 建筑节能的关系是非常有必要的。 假设一建筑物的初始长宽比为2(该数值可根据实际隋况自主选 择)，设宽为a，则长为2a，高度为H，可得下式： T(a+2a)x2xH+ax2a 31 1。d1 1 x_lax2axH a十H 二 斗V v十H 以H为变量对该函数求导后，令其为零，则得最佳节能高度：H 0222V ；最佳节能宽度：wzi=l_501V ；最佳节能长度：L 3002V 。由 以上可以看出，只要建筑物的总体积和长宽比一定，那么该建筑物就 能得出个最佳节能设计尺寸。 选好长宽比的前提是该建筑物的朝向必须先确定下来，因为朝 向与建筑物的日辐射得热量有关。对于正南朝向而言，一般是长宽比 越大得热量就越多。当偏角达到67。左右时，各种长宽比的建筑物得 热量基本趋于一致，而当偏角为90时，则长宽比越大得热量越少。长、 宽、高比例较为适宜时，在冬季得热量较多，而在夏季得热量较少。 3结论 通过上述分析可以看出，生态住宅的建设并不只有一条路，既可 以从高技术人手，还可以深入研究常规设计方法的真正内涵，将之充 分发挥加以运用，在没有采用高技术、付出高代价的情况下，也能有效