探徽建筑的規劃節能
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1氣候分區與建筑風土美學
在亞熱帶地區，建筑圍護結構的保溫與遮陽的節能效果，都不能發揮最大的功效，即遮陽效果比熱帶收稿日期：2013-03-01；修回日期：2013-03-26低，保溫效果不如寒冷氣候，必須巧妙地將保溫與遮陽作最合理的組合，才能發揮最大的功效。根據以上節能要求來勾畫亞熱帶氣候的建筑特征，即“適當的開窗”、“豐富的陰影”、“充分的通風”。“適當的開窗”即開窗只需滿足基本的采光、通風及眺望的需求即可，不要開設大窗以免引進太多的熱量，一般而言，辦公建筑的40%、居住建筑的20%的平均開窗率就具有良好的采光、眺望的效果。“豐富的陰影”就是在開窗部位上部設計遮陽板、陽臺以遮擋日照輻射。“充分的通風”則要求建筑要有良好的通風條件，即要求建筑平面以長條淺短為主，居住空間深度不宜過大，方便通風。
2.1場地選址與規劃
2.1.1場地日照條件
被動式太陽能利用對建筑節能意義重大，充分利用好日照是達到舒適節能最經濟和環保的方法。城市中的場地受到周圍環境影響，周圍建筑物和自然環境有可能對規劃場地產生遮擋，影響場地的太陽能獲取，使場地內的建筑物因缺乏足夠的被動式獲熱，造成更多的采暖能耗，這對冬季寒冷氣候地區十分不利。因此，在場地選擇和規劃中分析場地的日照條件，進行日照計算分析，以便留出日照通道，在日照條件較好的空間布置主要建筑，在太陽日照不利處布置附屬功能建筑，比如停車場、配電房等，這對建筑整體節能是十分重要的。
2.1.2地形地貌
區域的地形地貌對區域內不同地點的日照、風環境等微環境產生影響，開敞的場地一般會比背風場地有更高的空氣交換頻率。在我國大部分地區，南向或東南、西南向的場地通常意味著更好的日照、風環境等場地條件，更利于減少建筑的能耗需求，而背風處的場地代表著冬季更大的風速，加大了建筑的能耗需求。自然地形是場地豎向設計的基礎，在場地為坡地的情況下，建筑宜優先選擇南向山坡平行于等高線布置，采用南低北高的布局，夏季擁有良好的通風，冬季可獲得更好的日照和輻射得熱，達到冬暖夏涼和節能降耗的目的。南坡的建筑日照間距需求會大大地低于水平地形的間距要求。因此，提高容積率，從宏觀上也會取得節地降耗的目的。
2.2建筑形體和體形系數
建筑形體和平面方案對建筑能耗會產生重要的影響，在設計師選擇建筑形體和平面方案時，應考慮不同形體的建筑對能耗的影響。建筑形體的復雜程度決定了建筑體形系數的大小。一般而言，建筑形體越簡單，體形系數越低，較低的體形系數說明相同的建筑面積下會有較小的外墻散熱面積，有利于減少能耗。我國相關研究表明，體形系數從0.4減到0.3，可使圍護結構熱損失降低25%。另外建筑作為一個整體，其最利于節能的形狀還與本地區的室內外溫差、空氣溫度、空氣濕度和太陽照射角度等因素有關，所以在規劃設計中，還需要根據不同的氣候條件、建筑類型等多方面綜合考慮以獲得最佳的設計形體。
2.3朝向和布局
2.3.1朝向與太陽輻射
建筑物上的太陽輻射強度取決于一天中的時刻、季節以及朝向。夏季太陽升起較早并且以一個較低的角度照射東面，隨后太陽照射角度越高并且輻射越來A-AAA北L1L2L2越強。由于太陽照射角度很高，南面只獲得較少的太陽輻射，隨后太陽移動照射西面。冬季時期，東西兩側輻射的強度大大減少，南面全天都可以獲得日照。因此，在我國大多數地區南北朝向布局最有利于建筑節能，根據用電量調查研究，在夏熱冬冷地區，在窗面積為30%時，東西向房間的空調運行負荷比南北向要大24%～32%，東西向住宅比南北向住宅單位樓板面積年平均耗電量高出33%，以全年用電統計來說，東西向住宅比南北向高出1.7倍。由此可知，朝向配置先影響住宅的空調能耗，接著再影響其建筑的總能耗。
2.3.2朝向與風環境
在夏季炎熱地區，良好的通風是減少建筑制冷需求的最經濟的方法。通風一般分為風壓通風和熱壓通風。風壓通風指當風吹向建筑物的正面時，因建筑物表面遮擋在迎風面產生正壓，氣流在向上偏移的同時繞過建筑物各側面及背面，在這些面上產生負壓，這種因風壓產生的通風就是風壓通風。要想獲得有利的風壓通風，就要求建筑外部有較好的風環境(風速不宜小于2～3m/s)，再者建筑需面向夏季主導風向，且建筑的進深宜淺(深度一般要求低于14m)，以便形成“穿堂風”。因此，設計師在進行布局時，應優先考慮建筑進深低于14m，可將建筑布局成一字形、L形、回形等形式，以達到良好的自然通風。熱壓通風即利用熱空氣上升從上部排出，室外新鮮冷空氣從下部進入，室內外溫差越大，熱壓作用越顯著。熱壓通風一般用在建筑進深較大的建筑，來彌補因進深太大風壓作用低的缺點。我國大部分地區受大陸性季風氣候影響，夏季南風為主，冬季北方盛行。利用這種冬季和夏季主導風向的差別進行城市和區域通風的總體設計，可達到冬季防風和夏季自然通風的目的。為引導和加速夏季城市里風的流動，建筑群朝向與夏季盛行風向的角度宜控制在0°～10°之間，并結合自然地形等高線，建筑朝向與正南向夾角保持在15°范圍內。在區域建筑群體布局上，南側建筑宜開放，密度相對較低，以留出風口；可利用前后錯列、斜列、前短后長、前疏后密等導風措施，導入夏季東南風。冬季防風時，將北側建筑盡量封閉，以阻擋冬季北向季風。總體來說北部宜布置高大和封閉的建筑形體，南側宜布置低矮和體量較小的建筑形體來利于夏季通風和冬季擋風。
3結語
建筑節能設計本身是一種科學化、綜合化的建筑風土設計方法，能善用建筑節能原理的建筑設計，自然能展現氣候風土特色。一部符合氣候的建筑節能法令，就像一個建筑風格的雕刻師一樣，可以塑造優美的都市風格。建筑節能設計的范圍甚為廣大，從大尺度的都市規劃至小尺度的建材要求，從建筑外形至機器設備效率，都市節能設計發揮的地方。建筑節能計劃必須由大至小，進行系統化、層級化的節能設計，才能發揮最大成效。由越大尺度的層級開始節能計劃，越能事半功倍；由越細部末端來講求節能對策，越難發揮節能之功效。因此，由規劃之源頭進行建筑節能計劃，是最有效、最經濟、最生態的建筑節能設計，其效果遠比由建材與機器設備方面來進行節能對策更有成效。從場地選擇與規劃、建筑形體和體系系數、朝向和形體布局等方面來進行節能規劃設計，改善區域內建筑節能的基礎條件，從而實現從源頭節能的目標。
作者：劉承元 單位：上海景濟建筑規劃設計有限公司
