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摘要:针对目前能源短缺问题和建筑耗能逐年上升的现状,探讨了建筑节能的必要性及建筑规划设计对建筑节能的影响,并简要介绍了建筑规划设计中建筑节能的一些方法,以期將建筑功能与技术更好地结合,创造低成本、高效率的节能建筑。
关键词:建筑节能；建筑能耗；规划设计；节能设计
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
0引言
当代建筑规划设计亟需创新。创新的灵感来源之一，就是将其它学科中有用的东西“借来”后再创新。作为新兴科学技术集中代表的数字化技术，已经广泛介入建筑规划设计，其中蕴藏着可以诱发建筑规划设计创新的丰富资源。当今大家所熟悉的数字领域中被大量使用的一些符号性概念,可以比较简明形象地概括许多建筑规划设计中常用的手段和形式，帮助我们理解优秀建筑设计方法的核心，启发和引爆建筑设计师的创新思路。
1建筑规划设计对建筑节能的影响
1.1设计方案影响工程建造直接能源消耗
在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术、经济、分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55kg,比发达国家高出10%-25%,水泥用量为221.5 kg,每立方米混凝土比发达国家要多消耗80kg水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%-10%,甚至可达10%-20%。
1.2设计方案影响建成后使用的能耗
建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比,我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的2倍-3倍。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能,获得丰厚的寿命周期经济效益。
在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体形、朝向进行优化,必须要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化;外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化;窗墙比需要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同,那么通过模拟量化,计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用,消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。
2生态建筑的规划设计与节能生态建筑的节能设计
2.1首先要求要合理规划
2.1.1基地气候的适应性与节能
我国建筑根据气候特点的不同,将全国划分为五个气候区。各个区域气候条件差别非常大,要求在北方建筑节能设计的重点是冬季保温防寒,南方主要是夏季隔热通风,而中间则是冬冷夏热地区,考虑隔热通风防潮,兼顾冬季保温,但仅靠空调改善热环境,能源消耗大。因此在进行节能设计时要区别对待各地区的不同气候条件,充分利用太阳、风等自然因素,最大化利用区域气候的潜在优势。
2.1.2基地选址与节能
建设的基地应选择在向阳、避风的平地和山坡上,这是建筑节能、提高采暖效率的先决条件。同时建筑选址应尽量远离交通主干道,避免噪声污染。若坡向为南向或接近南向,则利于冬季太阳得热,提高容积率。若坡向与夏季主导风向一致(60b范围内),则利于夏季的自然通风。若坡向为北向或接近北向,为减少建筑物之间对日照的遮挡,建筑宜以点式为主。
2.1.3建筑朝向建筑
应在最佳建筑朝向范围内选择。由于不同朝向上太阳辐射强度变化比较大,因此建筑规划时要考虑合理的朝向,尽可能增加太阳辐射量,建立自然采光系统。我国大部分地区正东向或正西向的房屋同正南的房屋相比,全年综合耗电量约增加20%。因此南北朝向是最有利的建筑朝向。但特定朝向的选择还要受其他因素的制约。研究表明生态住宅的节能朝向偏角在15b之内时,都属于好朝向。
2.1.4日照间距和建筑密度
一定的日照间距是建筑充分得热的前提。日照间距是指一年中冬至日,满足北向底层房间获得日照时南北房之间的外墙间距。在规划布局中适当调整建筑朝向,调节建筑布局和外形均可达到在满足日照要求的基础上增加建筑密度,如利用斜向日照将北侧错台式、正南向行列式布置改为交叉错排行列式布置。
绿化遮阳绿化遮阳是防止夏季过热的有效手段之一,是最理想的基地遮阳。绿化率是生态建筑的一个重要指标,要求不低于40%,人均公共绿地大于2 ,硬质景观面积小于绿地总面积的20%,并保证有足够的户外活动场地和空间。最理想的基地遮阳植物是落叶乔木,茂盛的枝叶可以阻挡夏季阳光,降低微环境温度,并且冬季阳光又会透过稀疏枝条射入室内。因此基地绿化在保证绿化率的同时,在建筑的东、南、西侧多栽植落叶乔木,同时考虑乔灌草相结合,注重绿化的层次布局,风格与建筑物要相互辉映。绿化方式除了地面种植外,还有墙面、屋顶、阳台、窗台甚至室内都可绿化。
2.1.5基地通风
外部风环境的状况直接影响到建筑室内得热环境。由于不同环境地区以及不同季节中建筑对风的要求都有所不同,所以建筑规划设计中应以当地主导气候为基础调节微气候,组织自然通风在湿热地区,规划应满足最佳得通风条件；在严寒、寒冷地区的冬季,强风会降低围护结构的保温性能、加速热损失,规划应致力于防风；夏热冬冷地区,建筑既要考虑夏季的隔热和降湿,又要能适应冬季保温、保湿,这就要求建筑的通风设施应具有很强的可调性;¼在干热风沙地区,对风的控制应着眼于防风,而不是要求最好的通风。
2.2建筑各部位的节能构造设计及选用
建筑节能材料建筑各部位的节能构造设计主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时,通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。建筑节能材料的选用也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选用应遵循健康、高效、经济、节能的原则。随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能的效果。新型透光玻璃(如Low-E玻璃等)在门窗中的应用,起到了更好的透光隔热效果。采用可调节的铝材遮阳板,达到遮阳的目的。
3结语
建筑节能是一项复杂的、全方位的、综合性的系统工程,也是一项长期而艰巨的任务。为了从根源上降低能耗,设计师应在设计中多研究、多尝试、多积累、多总结,在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合,使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则,努力创造低成本、高效率的节能建筑。
参考文献：
[1]沈致和.住宅节能原理与设计[M].合肥:安徽科学技术出版社, 2006: 65-70.
[2]李德英.建筑节能技术[M].北京:机械工业出版社, 2006:55-60.
[3]崔希骏,廖建峰.节能65%后建筑外窗的配置建议[J].建筑节能, 2006(45).
关键词:建筑节能；建筑能耗；规划设计；节能设计
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
0引言
当代建筑规划设计亟需创新。创新的灵感来源之一，就是将其它学科中有用的东西“借来”后再创新。作为新兴科学技术集中代表的数字化技术，已经广泛介入建筑规划设计，其中蕴藏着可以诱发建筑规划设计创新的丰富资源。当今大家所熟悉的数字领域中被大量使用的一些符号性概念,可以比较简明形象地概括许多建筑规划设计中常用的手段和形式，帮助我们理解优秀建筑设计方法的核心，启发和引爆建筑设计师的创新思路。
1建筑规划设计对建筑节能的影响
1.1设计方案影响工程建造直接能源消耗
在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术、经济、分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55kg,比发达国家高出10%-25%,水泥用量为221.5 kg,每立方米混凝土比发达国家要多消耗80kg水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%-10%,甚至可达10%-20%。
1.2设计方案影响建成后使用的能耗
建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比,我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的2倍-3倍。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能,获得丰厚的寿命周期经济效益。
在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体形、朝向进行优化,必须要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化;外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化;窗墙比需要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同,那么通过模拟量化,计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用,消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。
2生态建筑的规划设计与节能生态建筑的节能设计
2.1首先要求要合理规划
2.1.1基地气候的适应性与节能
我国建筑根据气候特点的不同,将全国划分为五个气候区。各个区域气候条件差别非常大,要求在北方建筑节能设计的重点是冬季保温防寒,南方主要是夏季隔热通风,而中间则是冬冷夏热地区,考虑隔热通风防潮,兼顾冬季保温,但仅靠空调改善热环境,能源消耗大。因此在进行节能设计时要区别对待各地区的不同气候条件,充分利用太阳、风等自然因素,最大化利用区域气候的潜在优势。
2.1.2基地选址与节能
建设的基地应选择在向阳、避风的平地和山坡上,这是建筑节能、提高采暖效率的先决条件。同时建筑选址应尽量远离交通主干道,避免噪声污染。若坡向为南向或接近南向,则利于冬季太阳得热,提高容积率。若坡向与夏季主导风向一致(60b范围内),则利于夏季的自然通风。若坡向为北向或接近北向,为减少建筑物之间对日照的遮挡,建筑宜以点式为主。
2.1.3建筑朝向建筑
应在最佳建筑朝向范围内选择。由于不同朝向上太阳辐射强度变化比较大,因此建筑规划时要考虑合理的朝向,尽可能增加太阳辐射量,建立自然采光系统。我国大部分地区正东向或正西向的房屋同正南的房屋相比,全年综合耗电量约增加20%。因此南北朝向是最有利的建筑朝向。但特定朝向的选择还要受其他因素的制约。研究表明生态住宅的节能朝向偏角在15b之内时,都属于好朝向。
2.1.4日照间距和建筑密度
一定的日照间距是建筑充分得热的前提。日照间距是指一年中冬至日,满足北向底层房间获得日照时南北房之间的外墙间距。在规划布局中适当调整建筑朝向,调节建筑布局和外形均可达到在满足日照要求的基础上增加建筑密度,如利用斜向日照将北侧错台式、正南向行列式布置改为交叉错排行列式布置。
绿化遮阳绿化遮阳是防止夏季过热的有效手段之一,是最理想的基地遮阳。绿化率是生态建筑的一个重要指标,要求不低于40%,人均公共绿地大于2 ,硬质景观面积小于绿地总面积的20%,并保证有足够的户外活动场地和空间。最理想的基地遮阳植物是落叶乔木,茂盛的枝叶可以阻挡夏季阳光,降低微环境温度,并且冬季阳光又会透过稀疏枝条射入室内。因此基地绿化在保证绿化率的同时,在建筑的东、南、西侧多栽植落叶乔木,同时考虑乔灌草相结合,注重绿化的层次布局,风格与建筑物要相互辉映。绿化方式除了地面种植外,还有墙面、屋顶、阳台、窗台甚至室内都可绿化。
2.1.5基地通风
外部风环境的状况直接影响到建筑室内得热环境。由于不同环境地区以及不同季节中建筑对风的要求都有所不同,所以建筑规划设计中应以当地主导气候为基础调节微气候,组织自然通风在湿热地区,规划应满足最佳得通风条件；在严寒、寒冷地区的冬季,强风会降低围护结构的保温性能、加速热损失,规划应致力于防风；夏热冬冷地区,建筑既要考虑夏季的隔热和降湿,又要能适应冬季保温、保湿,这就要求建筑的通风设施应具有很强的可调性;¼在干热风沙地区,对风的控制应着眼于防风,而不是要求最好的通风。
2.2建筑各部位的节能构造设计及选用
建筑节能材料建筑各部位的节能构造设计主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时,通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。建筑节能材料的选用也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选用应遵循健康、高效、经济、节能的原则。随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能的效果。新型透光玻璃(如Low-E玻璃等)在门窗中的应用,起到了更好的透光隔热效果。采用可调节的铝材遮阳板,达到遮阳的目的。
3结语
建筑节能是一项复杂的、全方位的、综合性的系统工程,也是一项长期而艰巨的任务。为了从根源上降低能耗,设计师应在设计中多研究、多尝试、多积累、多总结,在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合,使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则,努力创造低成本、高效率的节能建筑。
参考文献：
[1]沈致和.住宅节能原理与设计[M].合肥:安徽科学技术出版社, 2006: 65-70.
[2]李德英.建筑节能技术[M].北京:机械工业出版社, 2006:55-60.
[3]崔希骏,廖建峰.节能65%后建筑外窗的配置建议[J].建筑节能, 2006(45).