低耗能建筑设计

1、低耗能建筑设计之我见范向群 摘要：建筑节能在当前我过节约型社会中已经是举足轻重、 刻不容缓， 不仅 对于经济的可持续发展， 甚至对环境的改善都有十分显著的作用。 大力发展低耗 能建筑是当前建筑业的一个重大变革， 推进低耗能建筑对于中国建筑设计业是一 个新的挑战。关键词： 低耗能建筑；节能；现状；建筑设计目前，人类所面临的人口、资源、土地、建筑环境等方面的严峻形势，是上 世纪积累下来阻碍并破坏建筑和其他领域生态和可持续发展的五大危机， 其中与 建筑业相关的建筑材料工业、 材料和产品的运输、 现场制造以和这些过程的污染 和能源消耗，对人类的影响远远超过了其他活动。1 低耗能建筑的现状建筑作为人工环

2、境， 是为满足人类物质和精神生活需要的重要组成部分， 然 而，人类对感官享受的过度追求， 以和不加节制的开发建设， 使现代建筑不仅疏 离了人与自然的联系和交流， 也给环境和资源能带来了沉重的负担。 据统计， 人 类从自然界所获得 50%以上的物质原料用来建造各类建筑以和附属设施， 这些建 筑在建造和使用过程中又消耗了全球能源的 50%左右；在环境总体污染中， 与建 筑有关的空气污染、 光污染、电磁污染就占了 34%，建筑垃圾占人类活动产生垃 圾总量的 40%。我国目前正处于高峰期， 年建成房屋面积超过所有发达国家年建 成建筑面积总和， 其中又多数是高耗能建筑。 因此，如果现在仍不注重建筑节能

3、设计，建筑能耗将成为我过经济发展的软肋。2 低能耗建筑设计方法2.1 总体规划设计2.1.1 建筑选址选址的节能问题是一个与自然整合的问题， 要符合自然规律， 尽量利用自然 环境来创造适合人类生存的条件。 建筑选址需要争取日照， 避风建宅。 建筑基地 宜选在向阳的地段上，为争取日照创造条件，而不适宜选择在山谷、洼地、凹地 等处，因为冬季冷空气流易在凹地行程对建筑物的“霜冻”效应，位于凹地的底 层或半地下建筑为保持所需的室内温度所消耗的能耐了，就会相应增加。2.1.2 建筑布局 住宅群的形状和道路的不同走向对风向和风速有明显的影响， 住宅群和道路 之间，多为速度较小、方向竖直的管状气流，很难穿越

4、建筑物，所以必须考虑建 筑群体的形状和体量的组合和布局， 适当布置建筑物， 做到不同体量、不同角度、 不同间距、 不同道路走向的建筑物合理组合， 充分利用自然通风和日照。 冬季降 低冷风风速避免冷风渗透， 减少建筑物和场地表面热损失， 节省能耗； 夏季可以 组织良好的通风， 在建筑物之间和建筑内部形成良好过堂风， 达到自然通风和降从建筑群的平面布局来说， 宜采用错列式、 斜列示和自由式等形式， 而不宜 采用不利于自然通风的周边式和并列式布局。 从竖向布局来说， 宜将较低的建筑 布置在夏季风的迎风面的前端，这样有利于季风的渗透。2.1.3 建筑朝向选择合理的建筑朝向是群体设计中首先要考虑的问题，

5、 朝向对建筑能耗具有 举足轻重的影响，最佳朝向范围的概念是日照和通风两个主要因素共同作用的结 果。例如，正东向和正西向朝向的建筑比正南向的建筑每年要多消耗20%的电能，然而正南向并不一定与当地的太阳射角和夏季风主导方向相符合， 而且理想中的 日照方向也并不一定是最有利的通风方向。从单栋建筑的通风来看， 房屋垂直于季风主导方向最好， 但从整个规划来看， 这种情况并不完全有利， 而往往希望形成一个角度， 以使各派放都能获得比较满 意的通风。因此我们所选定的建筑朝向应适当满足一下要求：（1）冬季尽量使更多的日光照入室内；（2）炎热季节尽量减少太阳直射室内和室外墙面；（3）夏季通风良好，冬季避免冷风吹

6、袭。在实际工程中， 我们应该利用合理的朝向， 使建筑在夏季尽量避开南向烈日 的炙烤，而冬季争取尽可能多的温暖阳光， 使建筑获得冬暖夏凉的宜人环境。 在 设计中根据日照和太阳入射角确定住宅朝向范围后， 再进一步根据季风主导方向 进行调节，选取合理的朝向，以获得良好的夏季穿堂风。2.1.4 建筑间距建筑间距的确定一般是由日照间距和节地措施决定的， 阳光对于个人不仅有 卫生学的意义， 同时对人的心理和精神也具有一定的影响。 它不但是热源， 同时 还可以提高室内的日照水平， 一股居住建筑总希望夏季避免日晒而冬季又能获得 充分的阳光照射，因此在选择住宅的日照时间时，通常取冬至日 1h 或者大寒日 2h

7、日照为下限，再根据地理纬度和用地情况加以调整，从而保证住宅室内具有 一定的日照量， 进而确定建筑的最小间距。 从建筑的竖向布局来说， 前排建筑采 用斜屋面或把较低的建筑布置在较高建筑的阳面方向都能够缩小建筑的间距。2.2 建筑单体设计2.2.1 平面设计住宅平面设计的合理性在很大程度上可以节约能耗， 在住宅平面设计中， 夏 季穿堂风和全明房是建筑物节能的关键因素。 住宅进深对穿堂风的形成和效果具 有决定性的影响，一般进深不应大于15m,但我们可以适当增加套型进深， 以便 于在限定的建筑面宽内增加建筑面积。 现在很多住宅都配置超大阳台， 开发商往 往注重于其作为室内外过渡空间对观景的作用， 而建

8、筑师也常常将其作为丰富建 筑立面效果的元素，实际上在夏热冬冷地区它还能起到夏季遮阳和通风的作用。 但是西、南立面的阳台封闭起来， 可形成热交换过渡空间， 保证冬季室内热量散 失慢，夏季节约空调冷量。2.2.2 立面设计根据当地的气候状况改变墙体的角度， 可以提高住宅对气候的适应性和对自 然资源最大限度的利用，如外倾斜南墙屋面和层层出挑可以获得更大的遮阳面， 内倾斜南墙屋面和层层退台则可以获得更大的阳光照射面， 北向墙面结合屋顶做 适度的内倾斜， 可以将冬季冷风导向天空， 减少冬季风的风压， 以此降低围护结 构的热渗透，同时还可以创造优美的立面效果。2.2.3 遮阳设计 设置遮阳设施，考虑空调设

9、备的位置。减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗和透 过窗户进入室内。建筑的遮阳由来已久，形式多样，体现在不同的技术层面上。 在低技术方面， 采用藤蔓植物、 深凹窗、外廊、 阳台、挑檐、遮阳板等遮阳措施； 在中等技术层面上，主要有选择性透光遮阳（镀膜玻璃、磨砂玻璃等） 、热反射 窗帘和可手动调节的遮阳百叶等； 在高技术层面上， 有随着太阳光的入射角度和 强度变化而自动控制的智能化遮阳设施。2.2.4 门窗设计尽量减少门窗的面积， 门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位， 面积约占建筑外 围护结构面积的 30%，其能耗约占建筑总能耗的 2/3，其中传热损失为 1/3.被动式 太阳能的利用一直存在着一对矛盾： 冬季

10、白天建筑南向为获得尽可能多的太阳辐 射而开设尽量大的窗口以获得热量， 然而白天获热量最多的部位也是夜间失热量 最多的部位。所以门窗是外围护结构节能的重点，在保证日照、采光、通风、观 景条件下，应尽量减少外门窗洞口的面积。建筑中门窗材料和密闭性对室内温度变化起着一定的作用， 设计中应采用密 闭性良好的门窗，通过改进门窗产品结构（如加装密封条） 、采用双层真空玻璃 窗、中空玻璃窗等目前市面上保温性能好的窗户， 提高门窗气密性， 防止空气对 流传热。2.3 建筑体型系数建筑形体与室内空间的热工能耗有着密切关系， 一般常用体型系数 k 作为衡 量建筑热工性能的一项重要指标。体型系数是建筑物接触室外大气

11、的外表面积 F 与其所包围的体积 V 之比值。空间布局紧凑的建筑体型系数小，建筑体型复杂、 凹凸面过多的点式的低、 多层和塔式高层住宅等空间布局分散的建筑外表面积和 体型系数大。 对于相同体积的建筑物， 其体型系数越大， 说明单位建筑空间的热 散失面积越高。研究表明：体型系数每增大 1%，能耗指标约增加 2.5%。根据我 国目前的夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准， 建筑其体型系数限值： 建筑层数 低于 3 层为 0.55,411层为 0.40,12 层以上为 0.35。若在设计中能满足此要求， 则 单位建筑面积对应的外表面积就较小，外围护结构的传热损失也较少。因此，出于节能的考虑， 在建筑设计时应尽量控制建筑物的体型系数， 但如 果出于造型和美观的要求需要采用较大的体型系数时， 应尽量增加围护结构的热 阻。3 结语随着科学技术的发展应用于建筑行业的技术不断完善， 建筑师也可大胆的尝 试各种方法， 即基于对建筑的可持续性与生态的考虑， 如何将城市景观环境建筑 与技术有机的结合在一起， 创造出新的建筑形态与环境。 同时我们也应该认识到： 可持续性或生态在这里并不只是时髦的词语和概念， 它们在建筑上的实现是建立 在强有力的技术研究与资金支持上的；是严谨科学与建筑师创造力