建筑平面体形设计的节能分析
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建筑节能设计要点关键词:建筑;节能设计;要点;处理措施目前,我国正在积极倡导节约能源和可持续发展,建设节能型建筑已经成为城市建设发展的主导方向。
建筑的节能设计从理念到实施是一个复杂的过程,不仅需要从设计上整体把控,通过一系列的节能设计手段,提高项目的能源利用效率,同时也需要在施工和审查环节中落实节能设计,保证质量,才能真正做到保护生态自然环境,最终实现可持续发展。
1建筑节能设计中需要控制的要点1.1节能设计的总平面要求首先应明确建筑所在的气候区,根据不同的地域特征,合理布置建筑单(群)体与周边环境的的关系。
图中应明确表达建筑物的所在地、使用性质、主要朝向、高度、平面外轮廓尺寸及所在地的主导风向。
并应说明建筑密度指标,清楚表达(建筑)场地中的绿地、硬质铺地、道路及水域布置关系。
建筑单(群)体的布置利用天然采光和自然通风的描述(通过计算模拟分析)。
1.2节能设计需要注意的问题建筑总平面布局和建筑物内部的平面布置,应根据其使用性质合理布局。
要把采光、通风的有利位置尽可能的布置主要房间,次要房间布置在较不利的位置。
建筑物的体形应尽量满足或接近节能体形系数的要求。
合理确定冷热源和风机机房的位置,尽可能缩短冷、热水系统和通风系统的输送距离。
建筑朝向——建筑的主要朝向宜为南北向或接近南北向,尽量避免东西向,当不可避免时要采取遮阳、导风措施。
建筑间距——确定最小间距,经日照模型计算分析,满足日照标准要求。
自然通风——充分利用主立面,开口迎向夏季主导风向,避开冬季主导风向,利于自然通风的顺畅。
绿化系统——综合采用地面绿化、垂直绿化、屋顶花园等立体绿化系统,提高绿地率和绿化率,可起到遮阳、降温、导风的作用,对节能有利。
1.3节能施工图设计注意环节1.3.1建筑节能部分建筑物能否达到节能规范规定的节能标准有几个主要控制指标。
体形系数——建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值;窗墙面积比——建筑物的每个朝向的窗户洞口面积(包括透明幕墙)与房间立面单元面积的比值;冷热桥部位的热阻计算——包含采暖与非采暖空间的墙体、楼板的冷桥计算,围护结构东、西外墙和屋面的隔热计算;围护结构的传热系数(K值)计算——包含屋顶、外墙、外门窗、采暖与非采暖空间的楼板、底面接触室外空气的采暖房间楼板、户门等;控制建筑外窗、透明幕墙及阳台门的传热系数、遮阳系数、玻璃的可见光透射比、外窗的可开启面积比值、气密性等级及遮阳措施的部位和形式。
建筑体形系数对节能效果的影响分析
建筑体形系数是指建筑外立面面积与底面积之比,是建筑能耗的重要参数之一。
建筑体形系数越小,代表建筑外墙与屋顶面积相对于总建筑面积较小,建筑能够更好地保温、隔热,从而降低建筑能耗。
本文将从理论分析和实例分析两方面探讨建筑体形系数对节能效果的影响。
理论分析
建筑能耗主要分为供暖、制冷和照明三部分,受建筑体形系数影响最大的是供暖和制冷两部分。
建筑体形系数越小,建筑的外墙与屋顶面积相对于建筑总面积就越小,建筑需要的供暖和制冷能量也就越少。
这是因为建筑外墙和屋顶是建筑与外界之间的主要热量交换处,当建筑外墙和屋顶面积较大时,室内热量更容易透过墙体和屋顶散失到室外,需要更多的供暖和制冷能量来保持室内温度恒定。
这同时也会导致建筑内部温度不平衡,室内部分区域较冷热,从而增加了供暖和制冷的消耗。
另外,建筑体形系数还会影响到建筑的通风效果。
当建筑体形系数较大,建筑内外气流更容易形成环流,室内热空气更不容易排出,影响室内空气流通,导致建筑温度不易调节。
实例分析
对于同一建筑群,建筑体形系数的变化会对能耗产生不同的影响。
以某高层建筑群为例,该建筑群由两座高层建筑和一座低层建筑组成,每栋建筑所占地面积和总用电量均相同。
其中,高层建筑A的建筑体形系数为0.6,高层建筑B的建筑体形系数为0.8,低层建筑的建筑体形系数为0.5。
浅谈居住建筑体形系数与建筑节能的关系【摘要】早在20世纪80年代,我过就开展建筑节能工作的研究。
随着全球气候变暖,生态环境破坏严重等一系列我们不得不面对的问题越来越严峻,建筑节能也越来越被大家所重视。
针对建筑节能的重要性,指出建筑的布局、建筑的体形系数、建筑的朝向、建筑的日照间距、建筑的室外环境、绿化和水景等均能影响到建筑的节能,在进行建筑设计的时候,可以根据各方各面的要求采取有效的节能措施,使建筑产品既符合使用功能、建筑造型等要求,又满足建筑节能要求。
【关键词】建筑体形系数建筑耗能建筑节能1、建筑节能的基本概念、意义1.1 建筑节能的基本概念建筑节能,在发达国家最初为减少建筑中能量的散失,现在则普遍称为“提高建筑中的能源利用率”,在保证提高建筑舒适性的条件下,合理使用能源,不断提高能源利用效率。
建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中,执行节能标准,采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。
1.2 建筑节能的意义建筑节能是关系到我国建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一。
要想做好建筑节能工作、完成各项指标,我们需要认真规划、强力推进,踏踏实实地从细节抓起。
建筑节能工作复杂而艰巨,它涉及政府、企业和普通市民,涉及许多行业和企业,涉及新建筑和老建筑,实施起来难度非常大。
在建筑节能的初期推进过程中,我们定要付出精力、成本和代价。
从这几年的实践效果看,仅靠出台一些简单的要求、措施和办法,完成建筑节能任务和指标很有难度,这就需要我们再思考,进行比较充分、细致、深层次的研究,找出其症结所在。
在房屋建造过程中,建筑节能要重点解决好外墙保温、门窗隔温等问题,很多建筑漏气都出现在这方面。
建筑体形系数对节能效果的影响分析【摘要】本文主要探讨了建筑体形系数对节能效果的影响。
首先介绍了建筑体形系数的定义和影响因素,然后分析了建筑体形系数与建筑节能的关系。
接着详细讨论了建筑体形系数对建筑空调能耗、采光性能和保温性能的影响。
最后进行了建筑体形系数对节能效果的综合影响分析,指出建筑设计中应该如何考虑建筑体形系数因素,提出未来建筑节能研究的方向。
通过本文的研究,可以更好地了解建筑体形系数在节能中的作用,为未来建筑设计和节能政策制定提供参考。
【关键词】建筑体形系数、节能效果、建筑设计、建筑节能、空调能耗、采光性能、保温性能、综合影响分析、建筑体形系数因素、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景建筑体形系数是指建筑外形在投影平面上的形状系数,是表示建筑体量大小和形状的一个重要参数。
建筑体形系数是建筑物在设计阶段就确定的,对建筑物的节能性能影响极大。
随着社会经济的发展和人们节能环保意识的增强,建筑节能已成为当前建筑设计的重要方向。
研究建筑体形系数对节能效果的影响,有助于更好地指导建筑设计和改善建筑节能性能。
在当前能源资源日益紧张的背景下,建筑节能已成为社会各界关注的焦点。
建筑是能耗的主要领域之一,建筑体形系数作为影响建筑节能的重要因素之一,对建筑的节能性能有着显著的影响。
深入研究建筑体形系数对节能效果的影响,对于提高建筑的节能性能,减少能源消耗,保护环境具有重要的意义。
本文将对建筑体形系数对节能效果的影响进行分析,以期为建筑节能设计提供理论参考和实践指导。
1.2 研究目的研究目的是通过分析建筑体形系数对节能效果的影响,深入探讨建筑设计中如何合理考虑建筑体形系数因素,从而提高建筑的节能性能。
具体来说,通过研究建筑体形系数与建筑节能的关系,了解建筑体形系数对建筑空调能耗、采光性能和保温性能的影响规律,从而为建筑节能设计提供科学依据和指导。
通过综合分析建筑体形系数对节能效果的影响,总结不同建筑体形系数值对节能的影响程度,为未来建筑节能研究提供重要参考,并指出未来建筑节能研究应该注重的方向。
体形系数对建筑节能的影响摘要:建筑体形系数与建筑物的节能有直接关系,一般而言,体形系数越小,对建筑节能越有利,但体形系数并不是越小越好,体形系数过小,制约建筑师的创造性,会使建筑造型呆板,平面布局困难,甚至损害建筑功能。
所以建筑师要权衡利弊,兼顾不同类型的建筑造型,尽可能选择合理的体形系数。
关键词:建筑耗能;外围护结构面积;通风;采光;体形系数限值体形系数概念英文:shape coefficient of building体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。
外表面积中,不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。
它实质上是指单位建筑体积所分摊到的外表面积。
一般来讲,体积小、体形复杂的建筑,以及平房和低层建筑,体形系数较大;体积大、体形简单的建筑,以及多层和高层建筑,体形系数较小。
联想一下,在微观世界里,微生物的体积非常大,它们的新陈代谢非常速度快;在宏观世界,在身高相同的人群中,一般身体偏瘦的人,体形系数相对大一些,他的新陈代谢快一些。
而对建筑物来说,如果建筑物的高度相同,则其平面形式为圆形时体形系数最小,依次为正方形、长方形以及其他组合形式。
图 1:此平面图为一梯四户的60㎡小户型,点式住宅,由于采光和通风需要满足住宅规范要求,因此,平面的凹凸比较大,它的体形系数会偏大。
建筑体形系数与建筑物的节能有直接关系,体形系数越大,说明同样建筑体积的外表面积越大,散热面积越大,建筑能耗就越高,对建筑节能越不利;反之亦然。
研究“体形系数对建筑节能效果影响”的方法建筑体形系数反映单位建筑空间的热散失面积大小,对建筑能耗有直接影响.根据建筑体形系数定义了形状因子,并基于形状因子分析不同建筑底平面形状特征与极限体形系数和最佳楼层数的关系,结合形状因子分析体形系数对建筑节能效果的影响,提出计算最佳建筑体形系数和确定最佳节能楼层数、最佳底面形状的方法,推荐采用形状因子小的建筑底平面形状,并且采用与之相对应的最佳节能楼层数以降低体形系数,达到建筑节能设计标准要求.体形系数在建筑能耗分析中的应用建筑体形系数是影响建筑能耗最重要的因素,从降低建筑能耗的角度出发,应将体形系数控制在一个较低的水平。
建筑体形系数对节能效果的影响分析
随着社会的发展,人们对建筑节能效果的要求也越来越高。
而建筑体形系数是影响建
筑节能效果的重要因素之一。
建筑体形系数是指建筑物投影面积与建筑物体积的比值。
它
反映了建筑物外表面积和建筑物体积的关系,是评价建筑节能效果的一个重要指标。
本文
将主要从建筑体形系数对节能效果的影响进行分析。
1、建筑体形系数越小,热损失量越少。
建筑体形系数小,表明建筑物的内部体积相
对较大,外表面积相对较小,这就减少了建筑物与环境之间的热交换。
因此,在相同条件下,建筑体形系数越小的建筑物节能效果越好。
3、建筑体形系数与建筑物的其他特征相结合,会影响建筑物的节能效果。
尽管建筑
体形系数是评价建筑节能性能的一个重要指标,但并不是单一的决定因素,因为建筑物的
节能效果还与其它因素,如建筑材料、建筑方式、建筑朝向、窗户数量和保温材料等有关。
因此,在建筑设计中,需要综合考虑建筑体形系数与其他因素之间的关系,以实现最佳的
节能效果。
建筑体形系数对节能效果的影响分析【摘要】建筑体形系数是影响建筑节能效果的重要因素,通过对建筑体形系数的定义与影响因素进行分析,可以更好地理解其与节能效果的关系。
合理优化建筑体形系数可以有效提高节能效果,因此在实际建筑设计中应重视建筑体形系数的选择与优化。
建筑体形系数在节能建筑中扮演重要角色,其优化方案的应用对于节能效果具有显著的影响。
在未来的建筑设计中,建筑体形系数的选择与优化将成为一个重要的考量因素。
通过对建筑体形系数的深入研究与分析,可以更好地指导节能建筑的设计与实施,为建筑行业的可持续发展贡献力量。
【关键词】建筑体形系数、节能效果、影响因素、优化方案、建筑设计、重要性、合理选择、建筑节能效果、建筑体形系数的定义、实际应用1. 引言1.1 建筑体形系数对节能效果的影响分析引言建筑体形系数是指建筑物在外形设计中所采用的形状系数,其影响建筑节能效果的程度十分显著。
在建筑设计中,合理选择和优化建筑体形系数,能够有效提高建筑的节能性能,减少能源消耗,降低一次性的建筑投资,并且对人们的生活和工作环境也能产生积极的影响。
建筑体形系数将影响建筑的自然通风、日照利用和建筑外围区域的隔热效果等。
较大的体形系数可能会增加建筑结构的空间占用率,降低建筑整体的热负荷,降低空调系统的能耗;而较小的体形系数则可能会减少建筑的占地面积,提高建筑立面的热阻性能,减少建筑的采暖和降温需求。
建筑体形系数的选择和优化对建筑的节能效果影响极为重要。
本文将通过对建筑体形系数的定义、影响因素、与建筑节能效果的关系、优化方案、在实际建筑设计中的应用以及在节能建筑中的重要性等方面进行分析和探讨,旨在深入研究建筑体形系数对节能效果的影响,为建筑节能设计提供理论依据和参考。
2. 正文2.1 建筑体形系数的定义与影响因素建筑体形系数是指建筑物在平面上的外形形态与实际体积之比。
它反映了建筑物在视觉上的紧凑程度和空间利用率。
建筑体形系数的大小直接影响着建筑物的热工性能和节能效果。
建筑体形系数对节能效果的影响分析建筑体形系数是指建筑物外形与其相对面积的比值,它是衡量建筑体型的一个重要参数。
不同建筑的体形系数不同,体形系数的变化会对建筑的节能效果产生不同的影响。
本文将从建筑外形和体形系数的关系、体形系数对节能效果的影响以及提高节能效果的方法等方面进行分析。
建筑外形与体形系数密切相关。
建筑的外形通常分为矩形、圆形、半圆形、三角形等形状,不同形状的建筑体积和表面积不同,从而导致体形系数的差异。
一般来说,体形系数越小,表明建筑体积越小,表面积相对较大,会有更多的表面散热损失,导致能源浪费。
为了提高节能效果,建筑的体形系数宜选择较大的数值。
体形系数对节能效果有重要的影响。
较小的体形系数意味着建筑的表面积相对较大,散热损失相对较多。
而较大的体形系数则意味着建筑的体积相对较小,表面积相对较小,散热损失相对较少。
较大的体形系数能够降低建筑的能源消耗,提高节能效果。
为了提高节能效果,可以采取以下方法:1. 选择合适的建筑外形。
可以采用紧凑型的建筑体型,如圆形、半圆形等,以减小表面积相对体积的比值,从而降低能量损失。
2. 合理设计建筑的立面。
通过合理设计建筑的立面,可以减少对外界环境的影响,降低能源消耗。
3. 选用合适的建筑材料。
选择具有良好保温性能和隔热性能的建筑材料,减少能量的传导和散失。
4. 引入自然光和通风。
通过合理设计建筑的采光和通风系统,可以减少对照明和空调的需求,减少能源消耗。
建筑体形系数对节能效果有重要的影响。
通过合理选择建筑的外形和体积比,采用合适的建筑材料和设计手法,可以降低能量的损失,提高建筑的节能效果。
这对于推动建筑节能、减少资源浪费和环境污染具有重要的意义。
筑龙网w ww .z h u lo ng .co m建筑平面体形设计的节能分析摘要: 建筑设计的节能意义包括建筑方案设计过程中遵循建筑节能思想,使建筑方案确立节能的意识和概念,其中建筑体形和平面形状特征设计的节能效应是重要的控制对象,是建筑节能的有效途径。
主题词:建筑方案 体形控制 节能现代生活和生产对能量的巨大需求与能源相对短缺之间日益尖锐的矛盾促进了世界范围内节能运动的不断展开。
今天,“节约能源,提高能源利用系数”已经成为各行各业追求的一个重要目标。
建筑行业也不例外。
节能建筑方案设计有特定的原理和概念,其中建筑平面特征的控制是建筑节能研究的一个重要方面。
本文将从建筑平面所产生的体形和形态与节能的关系作初步探讨。
体形是建筑作为实物存在必不可少的直接形象和形状,所包容的空间是功能的载体,除满足一定文化背景的美学要求外,其丰富的内涵令建筑师神往。
然而,建筑平面体形选择所产生的节能效应,及由此产生的指导原则和要求却常被人们忽视。
我们应该研究不同体形对建筑节能的影响,确定一定的建筑体形节能控制的法则和规律。
一、 体形系数体形系数是目前常用的体形控制指标之一,以比值FO/VO 来描述,物理意义是指围合建筑物室内单位体积所需建筑围护结构的面积,从节能建筑原理来讲,是用尽量小的建筑外表面积来围合尽量大的建筑内部单位体积。
FO/VO 越小则意味着外墙面积越小,也就是能量流失途径越少,越具节能意义。
1.1 体形系数分析我国有关规范对FO/VO 作了界限,居住建筑或类似建筑以FO/VO =0.3为界限,当FO/VO〈0.3时体形对节能带来帮助,能为今后建筑实施节能目标提供有利条件。
至于FO/VO 在节能建筑设计中的变化规律和应用、在操作过程中的价值讨论甚少,使建筑师对FO/VO了解不多,重视不够。
我们对国内有代表意义的居住建筑及相筑龙网w ww .z hu lo ng .co m(1) 联列递减律 简直体形系数与建筑单元联列情况有关。
建筑平面体型设计的节能分析【摘要】在国家倡导可持续发展的今天,建筑节能设计已经是一个必然的趋势,节能建筑的要点就是,在自然条件下,可以将室内温度控制在相对舒适的范围内。
而节能建筑就是要通过提高利用外墙、屋面以及外门窗等结构的围护从而在气密性与保温性等方面实现节能的主要目的。
【关键词】建筑设计;平面设计;节能分析引言平面是一个从整体视角去显现设计师的理念和设计意图和所要表达的一种图标性的文案,是未来现实伫立建筑的缩影,要做到不同部分和总体的和谐统一,只有外在与内在意义的形式相呼应,才会突出设计主题,可以让人从直观的角度去想象未来的所处的生活工作学习的环境,是否能将客户的所需充分体现出来,和某些客户的特点但有言之不出的设计元素淋漓的发挥出来,是一种人与建筑与设计理念高度统一的化身,紧密的将三者的关系缩小到可能性的一致。
这种美感和实用相结合的,注重给人心灵带来享受的同时要归回到房屋建筑使用的本源,功能性的体现是绝对不容忽视的,这一点设计师要时刻注意。
为了能给人们带去安逸祥和的避风港湾,需要设计师风暴性的大脑和冷静的思维相结合;艺术灵魂和实际使用相结合;理想世界和现实经验相结合。
一、建筑平面设计的原则高层住宅能够有效利用土地资源,将传统建筑模式中楼层高度与占地面积之间的比例做出调整,可以在小块建设用地中实现使用需求。
提高建筑物使用率同时也保障稳定性,需要在平面设计中进行优化。
平面设计是高层建筑建设阶段的重要参照,直接关系到使用过程中的安全与稳定,平面设计中包括对格局的分布,承重墙体形式的选择。
并对施工过程中可能会遇到的各种问题进行预防,确保施工阶段能够顺利进行,下面将具体设计原则进行论述。
平面设计要以实现使用功能为目的进行,在满足承重需求的前提下,要尽可能的为用户提供更大的使用空间。
关于布局的设计,不能只考虑局部需求,要对楼层整体结构,使建筑物自身结构维持稳定性,尽可能的减少剪力墙突然出现的情况,这样能够保障室内可利用空间充足。
建筑平面体形设计的节能分析 宋德萱张峥摘要建筑设计的节能意义包括建筑方案设计过程中遵循建筑节能思想,使建筑方案确立节能的意识和概念,其中建筑体形和平面形状特征设计的节能效应是重要控制对象,是建筑节能的有效途径。
关键词建筑方案体形控制节能ABSTRACT En ergy saving build ing design means tocon for m energy saving ru les at th e scheme designsta g e.It makes th e scheme have ener gy savin gthou g h ts an d conce p ts.Th e deficienc y of the build2in g forms and p lans is an important part to control an dan effective way to save en erg y.KEY WORDS Ar chitectural scheme,Contr o l ofbuildin g forms,En er gy savin g中图分类号TU201.5文献标识码A文章编号1000-3959(2000)03-0008-04作者宋德萱为同济大学建筑城规学院副教授(上海,200092) 国家自然科学基金资助项目(59978031)上海市建设委员会重点科研课题资助项目(A9506143)2表2所列工程的平面形式简图节能建筑方案设计有特定的原理和概念,其中建筑平面特征的控制是建筑节能研究涉及甚少的一个方面,但对建筑设计而言却是十分重要且亟待解决的,本文将从建筑平面所产生的体形和形态与节能的关系作初步探讨。
体形是建筑作为实物存在必不可少的直接形象和形状,所包容的空间是功能的载体,除满足一定文化背景的美学要求外,其丰富的内涵令建筑师神往。
然而,建筑平面体形选择所产生的节能效应,及由此产生的指导原则和要求却常被人们忽视。
我们应该研究不同体形对建筑节能的影响,并通过模型实验和定量比较确定一定的建筑体形节能控制的法则和规律。
一体形系数体形系数是目前常用的体形控制指标之一,以比值F0/V0来描述,物理意义是指围合建筑物室内单位体积所需建筑围护结构的面积,从节能建筑原理来讲,是用尽量小的建筑外表面积来围合尽可能大的建筑内部空间体积。
F0/V0越小则意味着外墙面积越小,也就是能量流失途径越少,越具节能意义。
1体形系数分析我国有关规范对F0/V0作了界限,居住建筑或类似建筑以F0/V0=0.3为界限,当F0/V0<0.3时体形对节能带来帮助,能为今后建筑实施节能目标提供有利条件。
至于F0/V0在节能建筑设计中的变化规律和应用、在操作过程中的价值讨论甚少,使建筑师对F0/V0了解不多,重视不够。
我们对国内有代表意义的居住建筑及相类似民用建筑案例的F0/V0进行比较分析和研究(表1,2及图1,2),得出若干初步规律:(1)联列递减律建筑体形系数与建筑单元联列情况有关。
分析表明,每增加一个联列数,F0/V0相应递减0.3,以等差数列类推,主要原因是外墙面积因联列数增加而缩小,即可以省略山墙的面积,对降低F0/V0价值很大,所以对节能建筑(住宅)设计而言,适当多的住宅单元联列,对体形系数控制是有益的。
(2)高度反比律分析证明,建筑层高的提高可以使F0/V0相应减少,即建筑层高与F0/V0成反比函数,这是因为在层高增加过程中,外围面积(包括屋顶面积)的递增比不上其包围体积的增加,即体积增率略大于面积增率。
综合以上特征,建筑师对节能建筑的层高选择应有综合概念,要考虑层高增加带来造价提高,如果建筑室内设置空调所需能量增多,外墙面积增加会造成热辐射加剧等负面效应,但层高增加对夏季通风致凉有利,以节能概念论,一般层高在2.8~ 3.2m为宜。
(3)正方极限律当单元平面(标准层)面积相同,提高建筑进深(面宽将减少),F0/V0会相应提高,即对直角平面而言,正方形的体形系数为最小,任何调整平面尺寸都会使F0/V0提高,因此功能许可,技术条件允许,建筑平面接近正方形对建筑节能是有益的。
(4)F0/V0)L/A替代律以高层建筑为对象,其体形系数一般均在0.10~0.15之间,比规范确定的0.3小得多,并且高层建筑的屋面面积相对于外墙面积要小得多,可以忽略。
因此为了简化计1表1所列工程的平面形式得图2000.3新建筑8新建筑2000.39算,可以将F 0/V 0转换成L /A ,即建筑外墙平面长度与所围成的建筑面积之比,与我们通常计算外墙长度来评价住宅平面的合理性一样,L /A 同样可以反映建筑体形状况,通过理论分析,L /A 比F 0/V 0通常要小2%~3%,因此对高层建筑而论,控制L /A 对节能评价同样重要。
体形系数控制原则对建筑设计的影响是深刻的,所表现的规律应该成为建筑体形方案选择的依据之一,应尽量将建筑定位于具有节能意识的设计上来。
在实际设计操作过程中,建筑平面体形的决定因素是多元性和交叉性的集合,其中体形系数控制是该集合的重要元素。
设计中应把握、控制好体形系数,以体现21世纪建筑设计对环境、生态和可持续发展的尊重。
2节能的设计原则针对体形系数控制四定律,我们总结出建筑设计中贯穿节能概念的三项设计原则:(1)建筑体形整体原则作为蕴含节能意识的建筑平面体形应该具备明确的整体性特点,建筑外型具备完整意义上的鲜明特征,避免零散、随机和平面的过分变化,应满足:¹主体建筑,建议采取典型的平面特征(方形、三角形等),在此基础上做适当的平面变化,创造一定的美学效果。
º建筑平面,应尽量减少不必要的、小尺度的凹凸不齐,使外墙形成比较简单划一的延长,同样可以创造富于特点的形象。
(2)建筑体形组合原则建筑平面做到各单元的有机结合,尽量使外墙面重叠,以此减少外墙面积,尤其对住宅小区规划设计,应在满足消防、景观等要求的前提下,对住宅单元进行有序、有致的组合,并且注意西山墙面积的有效控制,以减少夏季西晒。
(3)建筑体形定量原则21世纪的建筑设计应注意建筑对环境的影响及环境对建筑使用带来的制约和作用,并应十分强调必要的定量控制,其中建筑体形系数的定量评价,将成为建筑设计必需的步骤,以贯彻建筑业的节能和可持续发展。
通过比较,我们建议分项明确相应的定量控制:¹高层建筑的F 0/V 0一般控制在0.10~0.15之间,对于高密度聚居区(如上海浦东陆家嘴)的建筑开发、环境控制和小气候改善,应将F 0/V 0列入建筑设计技术指标,以控制高耗能区域的节能状况,意义甚大。
º多层建筑的F 0/V 0应定位在0.30~0.35之间,并以0.32作为建议上限(该域值是相关专业人员经反复调查、测算、论证得出的建议值),体形系数定量控制在近年的建筑设计领域已被人淡忘,重提F 0/V 0具有实际价值。
二体形形态节能控制体形形态是指建筑物平面所构成的形状特征。
它取决于多项因素:城市景观、功能要求、技术条件、设计灵感等。
建筑体形形态控制就是研究平面形状对建筑节能的影响。
虽然建筑围护结构材料、构造相同,但是由于平面形状不同,建筑受太阳影响程度和建筑室内外通过外墙表面的热交换情况均有所差异。
我们将通过理论分析和模型实验,研究体形形态与建筑节能的关系和规律,对千姿百态的平面形状进行优化和对比,使建筑师在进行设计构思和选择方案过程中,对不同的平面形状有正确的节能评价,使建筑成为节能建筑。
1基本平面形状的参量描述为了研究体形形态对建筑节能的影响,我们将不同的平面形状进行简化、归纳和抽象,以使被讨论的平面形状有代表性和可比性,主要列出六种形状分析评价:正方形;三角形;1:2长方形;六边形;八边形;圆形(图3,表3)。
经简化的体形形态建筑物在我们的城市建筑中经常可以看到,建筑师十分乐于选择简单的体形形态作为基础,并进行适当的变形,通过简洁明快的建筑风格显示出建筑特有的魅力,传递着美的信息。
为满足可比要求,我们假设各形状的四周表面积相同(不包括顶面和底部面积)并使高度(层高)保持一致,来比较各平面形状的室内外热交换关系。
从图3中得知,各平面形状均做了适当简化,但可以代表常见的建筑平面。
图3所概括的六种平面形状具有六项参量:L )))建筑的外墙长度,它可以基本反映由于外墙所散失热量的情况,L 越长,表示对节约能源越不利;nl )))平面形状的周边边数,多边形比方形平面有较多的边数,所围合成的平面随多边形nl 的增多而趋近于圆形;B )))平面形状由于多边形而形成角的数目与边数相等,从建筑传热理论分析,角部越多对隔热越不利;A )))表示建筑标准层面积,是功能要求决定的,在这里我们设其为变量,主要是以外表面积相同的建筑作比较,使其更为直观;F )))指建筑物围护结构的表面积,与L 有关,对体形系数控制而言,F 越小越好;V )))建筑外墙围合成的体积,与A 有关,从节能来讲,V 越大而F 可减小,是最佳方案。
L 、F 、H 不变的情况下,空间体积V 与其他参量之间的关系可用函数简述:3六种形状分析评价2000.3新建筑106特征形态冬季朝向推荐方案4特征形态夏季朝向推荐方案V=f (nl #B )即体积V 与nl #B 成正比例函数关系。
如果以体形系数F 0/V 0而言,则F 0/V 0=F 0/V 0(1/V)成立,即体形系数与体积V 成反比函数,亦可理解为F 0/V 0与nl 和B 成反比。
2基本平面形状的节能效果针对各种不同平面形状的参量描述,我们可以运用与建筑节能相关的原理来分析各种形状的节能效果:(1)体形系数分析从体形系数F 0/V 0的计算值可以看出,圆形的F 0/V 0为最小,三角形最大,F 0/V 0与n l 和B 成反比,即多边形边数越多(趋近于圆)其F 0/V 0成递减关系。
显而易见,以体形系数来评价,其对节能的意义顺序为:圆、多边形、正方形、长方形、三角形,圆和多边形为推荐平面形状,三角形对节能不利。
(2)辐射得热分析建筑物所处的室外环境并不是只与温度有关,尚与太阳辐射、风、雨等有关。
其中太阳辐射是主要因素,建筑的外立面由于朝向不同其得到(或失去)的太阳能量也不同。
例如,冬季辐射得热,南立面与北立面相差甚大。
这就要求我们在分析建筑物平面形状时充分考虑太阳辐射的影响。
即:从体形系数F 0/V 0的对比来看,正方形比长方形更合理,但是以太阳辐射得热而论,南侧较长的长方形平面形状的得热将较大,因此在外墙面积相同的情况下应尽量扩大南立面减小北立面,这应引起建筑师的足够重视。
(3)传热理论分析从建筑传热理论分析,一个室内空间如果所形成的角越多,那么由于热桥、传热方式变化,其传热就越快,即在同样F 0/V 0条件下,角系数(B )对建筑节能有一定影响。