摘 要：隨著能源的日益緊缺，建筑節(jié)能被提上日程，越來越重要。本文發(fā)表在《能源與節(jié)能》，是建筑設(shè)計論文發(fā)表范文，文章主要分析了對建筑體形和平面形狀特征設(shè)計的節(jié)能效應(yīng)。

　　關(guān)鍵字：建筑設(shè)計;平面體形;節(jié)能：能耗分析;節(jié)能原則;

　　0.前言：

　　現(xiàn)代生活和生產(chǎn)對能量的巨大需求與能源相對短缺之間日益尖銳的矛盾促進(jìn)了世界范圍內(nèi)節(jié)能運(yùn)動的不斷展開。今天，“節(jié)約能源，提高能源利用系數(shù)”已經(jīng)成為各行各業(yè)追求的重要目標(biāo)。建筑行業(yè)也不例外。節(jié)能建筑方案設(shè)計有特定的原理和概念，其中建筑平面特征的控制是建筑節(jié)能研究的一個重要方面。

　　體形是建筑作為實物存在必不可少的直接形象和形狀，建筑所包容的空間是功能的載體，除滿足一定文化背景的美學(xué)要求外，其豐富的內(nèi)涵也令建筑師神往。然而，建筑平面體形選擇所產(chǎn)生的節(jié)能效應(yīng)，及由此產(chǎn)生的指導(dǎo)原則和要求卻常被人們忽視。我們應(yīng)該研究不同體形對建筑節(jié)能的影響，確定一定的建筑體形節(jié)能控制的法則和規(guī)律。

　　1.建筑節(jié)能概述以及建筑節(jié)能必要性：

　　1.1概述

　　1.1.1節(jié)能：所謂的節(jié)能，是指加強(qiáng)用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效合理地利用能源。這既是節(jié)能法對“節(jié)能”的法律規(guī)定，也是能源委員會的節(jié)能概念。建筑節(jié)能是指在保證、提高建筑舒適性和生活工作質(zhì)量的前提下，在建筑物使用的全過程中合理有效地使用能源，即降低能耗，提高能效。

　　1.1.2建筑能耗：我們常說的建筑能耗一般包括兩個層次的含義：廣義建筑能耗和狹義的建筑能耗。從廣義上來講建筑能耗包括建筑全生命周期內(nèi)發(fā)生的所有能耗，從建筑材料(建筑設(shè)備)的開采、生產(chǎn)、運(yùn)輸，到建筑壽命期終止銷毀建筑、建筑材料(建筑設(shè)備)所發(fā)生的所有能耗。狹義的建筑能耗是在建筑正常使用期限內(nèi)，為了維持建筑正常功能所消耗的能耗。我們一般使用的建筑能耗是指狹義的建筑能耗。

　　1.1.3建筑節(jié)能：由于建筑能耗的含義相對應(yīng)，建筑節(jié)能也衍生兩個層次的概念：廣義的建筑節(jié)能——在建筑全生命周期內(nèi)，從建筑材料(建筑設(shè)備)的開采、生產(chǎn)、運(yùn)輸，到建筑壽命期終止銷毀建筑、建筑材料(建筑設(shè)備)這一期限內(nèi)，在每個環(huán)節(jié)上充分提高能源利用效率，采用可再生材料和能源，在保證建筑功能和要求的前提下，達(dá)到降低能源消耗、降低環(huán)境負(fù)荷的目的。狹義的建筑節(jié)能——在建筑物正常使用期限內(nèi)，提高建筑設(shè)備的能效系數(shù)，降低建筑物通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失，同時充分利用可再生能源，在保證建筑功能和要求的前提下，達(dá)到降低能源消耗、降低環(huán)境負(fù)荷的目的。

　　1.1.4節(jié)能內(nèi)涵：無論是廣義的建筑節(jié)能概念，還是狹義的建筑節(jié)能概念，其節(jié)能的內(nèi)涵應(yīng)該注意兩個方面的內(nèi)容：首先，我們必須明確節(jié)能絕對不等同于能耗絕對數(shù)量的降低，絕對不應(yīng)該以犧牲室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量為代價。同時， 節(jié)能的關(guān)鍵因素在于能源使用效率的提高，最終的目標(biāo)是實現(xiàn)室內(nèi)人工環(huán)境與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

　　1.2建筑節(jié)能的必要性

　　能源是國民經(jīng)濟(jì)的血液和動力，關(guān)系到社會正常運(yùn)行和發(fā)展，關(guān)系到國家安全，關(guān)系到生態(tài)環(huán)境，也涉及到子孫后代的生存與發(fā)展。能源安全直接影響到國家安全、可持續(xù)發(fā)展及社會穩(wěn)定。常規(guī)能源的剩余可采儲量是有限的，而且資源分布不均衡。因此，建筑節(jié)能被提上議程，關(guān)系長遠(yuǎn)。

　　2.節(jié)能設(shè)計原則：

　　2.1建筑體形整體原則：作為蘊(yùn)含節(jié)能意識的建筑平面體形應(yīng)該具備明確的整體性特點，建筑外形具備完整意義上的鮮明特征，避免零亂、隨機(jī)和平面的過分變化，應(yīng)滿足：主體建筑，建議采取典型的平面特征圓形，正方形等，在此基礎(chǔ)上 做適當(dāng)?shù)钠矫孀兓瑒?chuàng)造一定的美學(xué)效果。 建筑平面，應(yīng)盡量減少不必要的、小尺度的凹凸不齊，使外墻形成比較簡單劃一的延長，同樣可以創(chuàng)造出富于特點的形象。

　　2.2建筑體形組合原則：建筑平面做到各單元的有機(jī)結(jié)合，盡量使外墻面重疊， 以此減少外墻面積，尤其對住宅區(qū)規(guī)劃設(shè)計，應(yīng)在滿足消防、景觀等要求的前提下，對住宅單元進(jìn)行有序、有致的組合，并且注意西山墻面積的有效控制，以減少夏季西曬。

　　2.3建筑體形定量原則：21世紀(jì)的建筑設(shè)計應(yīng)注意對環(huán)境的影響及環(huán)境對建筑使用帶來的制約和作用，并應(yīng)十分強(qiáng)調(diào)必要的定量控制，其中建筑體形系數(shù)的定量評價，將成為建筑設(shè)計比學(xué)趕幫超的步驟，以實現(xiàn)建筑業(yè)的節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展。

　　3.體形對節(jié)能的影響

　　3.1體形系數(shù)：體形系數(shù)是目前常用的體形控制指標(biāo)之一，以比值FO/VO 來描述，物理意義是指圍合建筑物室內(nèi)單位體積所需建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，從節(jié)能建筑原理來講，是用盡量小的建筑外表面積來圍合盡量大的建筑內(nèi)部單位體積。FO/VO越小則意味著外墻面積越小，也就是能量流失途徑越少，越具節(jié)能意義。體形系數(shù)控制原則對建筑設(shè)計的影響是深刻的，所表現(xiàn)的規(guī)律應(yīng)該成為建筑體形方案選擇的依據(jù)之一，應(yīng)盡量將建筑定位于具有節(jié)能意識的設(shè)計上來。

　　3.2基于形狀因子的節(jié)能分析：對于給定容積的建筑，體形系數(shù)與建筑物底面形狀、面積和建筑高度有關(guān)，而當(dāng)建筑物的底面積和建筑高度確定好以后，不同的底面形狀影響體形系數(shù)的值，定義形狀因子，用以描述不同地面形狀影響體形系數(shù)的值。定義形狀確定后，此時的形狀因子僅僅與建筑使用面積建筑高度等參數(shù)結(jié)合起來就可以對體形系數(shù)完整的描述也可以對建筑某一獨立局部進(jìn)行描述。

　　3.3最佳樓層數(shù)的確定：對于確定的體積的建筑，當(dāng)建筑高度是定值的時候，建筑的總建筑面積是相等的，當(dāng)?shù)酌娣e也相等的時候，形狀因子值越小體形系數(shù)值也越小。對于已經(jīng)確定的底面形狀，形狀因子是確定的并可求，此時體形系數(shù)與建筑層數(shù)成函數(shù)關(guān)系，當(dāng)體形系數(shù)取最小值的時候，建筑出于最節(jié)能的狀態(tài)，因此對于建筑總面積和層高是定值的時候，最佳節(jié)能樓層隨著形狀因子增大而減小，經(jīng)計算我們可以得到一個這樣的結(jié)論，如果建筑底面形狀是圓形或者正方形的時候，建筑面積為3000㎡到5000㎡的時候?qū)訑?shù)以5層到6層最為節(jié)能。對于確定的形狀因子，體形系數(shù)值隨著建筑面積增大而減小，建筑面積確定時，體形系數(shù)值越大最佳體形系數(shù)值也越大。

　　3.4與其他節(jié)能方式的配合：基于對體形的設(shè)計，再通過具體的建筑科技來實現(xiàn)更高要求的節(jié)能。這些科技包括外墻、門窗和屋頂?shù)裙?jié)能技術(shù)，地(水)源熱泵系統(tǒng)、置換式新風(fēng)系統(tǒng)、地面輻射采暖和太陽能等新能源的開發(fā)利用。其中，新能源的開發(fā)利用包括太陽能熱水器、光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽板、光電窗間墻、光電天窗和光電玻璃幕墻等。實現(xiàn)建筑節(jié)能的過程，一是要通過設(shè)計，在建筑形體上達(dá)到最自然的通風(fēng)采光保溫隔熱要求，二是要通過科學(xué)的施工組織設(shè)計，實現(xiàn)建筑機(jī)械使用效能的最大化，以此降低建筑機(jī)械使用帶來的能耗和二氧化碳排放;三是要通過優(yōu)化設(shè)計，促成綠色、環(huán)保、生態(tài)建筑材料和低耗能設(shè)備在建筑上的使用，以及低碳、零碳建筑產(chǎn)品的最終實現(xiàn);四是要通過技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新，在科學(xué)可行的范圍內(nèi)有效地節(jié)約建筑原材料，尤其是鋼材、混凝土和周轉(zhuǎn)材料的使用。

　　0.結(jié)束語：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對建筑室內(nèi)環(huán)境的要求不斷的提高，建筑能耗也相應(yīng)的增加，導(dǎo)致的能源緊缺日益的嚴(yán)重，因此作為建筑師我們需要從建筑的角度為我們的地球做一定的貢獻(xiàn)，建筑的節(jié)能，首先是從設(shè)計的角度包含著對平面體形的推敲和對建筑高度的推敲，在此基礎(chǔ)上在運(yùn)用新技術(shù)新材料達(dá)到更高的節(jié)能要求。在滿足使用要求的情況下，建筑能耗降到最低是我們每一個建筑師應(yīng)該追求的境界。

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