探徽建筑的規(guī)劃節(jié)能
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1氣候分區(qū)與建筑風土美學
在亞熱帶地區(qū)，建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫與遮陽的節(jié)能效果，都不能發(fā)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(fā)揮最大的功效。根據(jù)以上節(jié)能要求來勾畫亞熱帶氣候的建筑特征，即“適當?shù)拈_窗”、“豐富的陰影”、“充分的通風”?！斑m當?shù)拈_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(shè)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?！柏S富的陰影”就是在開窗部位上部設(shè)計遮陽板、陽臺以遮擋日照輻射?！俺浞值耐L”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(guī)劃
2.1.1場地日照條件
被動式太陽能利用對建筑節(jié)能意義重大，充分利用好日照是達到舒適節(jié)能最經(jīng)濟和環(huán)保的方法。城市中的場地受到周圍環(huán)境影響，周圍建筑物和自然環(huán)境有可能對規(guī)劃場地產(chǎn)生遮擋，影響場地的太陽能獲取，使場地內(nèi)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(qū)十分不利。因此，在場地選擇和規(guī)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(jié)能是十分重要的。
2.1.2地形地貌
區(qū)域的地形地貌對區(qū)域內(nèi)不同地點的日照、風環(huán)境等微環(huán)境產(chǎn)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(qū)，南向或東南、西南向的場地通常意味著更好的日照、風環(huán)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(shè)計的基礎(chǔ)，在場地為坡地的情況下，建筑宜優(yōu)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(jié)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(jié)地降耗的目的。
2.2建筑形體和體形系數(shù)
建筑形體和平面方案對建筑能耗會產(chǎn)生重要的影響，在設(shè)計師選擇建筑形體和平面方案時，應(yīng)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(shù)的大小。一般而言，建筑形體越簡單，體形系數(shù)越低，較低的體形系數(shù)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(guān)研究表明，體形系數(shù)從0.4減到0.3，可使圍護結(jié)構(gòu)熱損失降低25%。另外建筑作為一個整體，其最利于節(jié)能的形狀還與本地區(qū)的室內(nèi)外溫差、空氣溫度、空氣濕度和太陽照射角度等因素有關(guān)，所以在規(guī)劃設(shè)計中，還需要根據(jù)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(shè)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(jié)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(cè)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(shù)地區(qū)南北朝向布局最有利于建筑節(jié)能，根據(jù)用電量調(diào)查研究，在夏熱冬冷地區(qū)，在窗面積為30%時，東西向房間的空調(diào)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(tǒng)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(diào)能耗，接著再影響其建筑的總能耗。
2.3.2朝向與風環(huán)境
在夏季炎熱地區(qū)，良好的通風是減少建筑制冷需求的最經(jīng)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(chǎn)生正壓，氣流在向上偏移的同時繞過建筑物各側(cè)面及背面，在這些面上產(chǎn)生負壓，這種因風壓產(chǎn)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(huán)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(shè)計師在進行布局時，應(yīng)優(yōu)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(nèi)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(qū)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(qū)域通風的總體設(shè)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(jié)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(nèi)。在區(qū)域建筑群體布局上，南側(cè)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(cè)建筑盡量封閉，以阻擋冬季北向季風?？傮w來說北部宜布置高大和封閉的建筑形體，南側(cè)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(jié)語
建筑節(jié)能設(shè)計本身是一種科學化、綜合化的建筑風土設(shè)計方法，能善用建筑節(jié)能原理的建筑設(shè)計，自然能展現(xiàn)氣候風土特色。一部符合氣候的建筑節(jié)能法令，就像一個建筑風格的雕刻師一樣，可以塑造優(yōu)美的都市風格。建筑節(jié)能設(shè)計的范圍甚為廣大，從大尺度的都市規(guī)劃至小尺度的建材要求，從建筑外形至機器設(shè)備效率，都市節(jié)能設(shè)計發(fā)揮的地方。建筑節(jié)能計劃必須由大至小，進行系統(tǒng)化、層級化的節(jié)能設(shè)計，才能發(fā)揮最大成效。由越大尺度的層級開始節(jié)能計劃，越能事半功倍；由越細部末端來講求節(jié)能對策，越難發(fā)揮節(jié)能之功效。因此，由規(guī)劃之源頭進行建筑節(jié)能計劃，是最有效、最經(jīng)濟、最生態(tài)的建筑節(jié)能設(shè)計，其效果遠比由建材與機器設(shè)備方面來進行節(jié)能對策更有成效。從場地選擇與規(guī)劃、建筑形體和體系系數(shù)、朝向和形體布局等方面來進行節(jié)能規(guī)劃設(shè)計，改善區(qū)域內(nèi)建筑節(jié)能的基礎(chǔ)條件，從而實現(xiàn)從源頭節(jié)能的目標。
作者：劉承元 單位：上海景濟建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司
