建筑平面体形设计的节能探讨

周君峰

【摘要】：据统计，建筑耗能在我国能耗构成中占有相当大的比重，可见建筑节能设计的重要性，本文以下内容将对建筑平面体形设计的节能进行简要的分析，以供大家参考学习之用。

【关键词】：建筑平面；体形；节能设计；建筑能耗；建筑方案

Abstract: According to statistics, the building energy consumption in the composition of China''s energy consumption accounts for a sizeable proportion, showing the importance of building energy efficiency design, energy saving of the design of the flat shape of the following will be building in this article a brief analysis, in order for your reference learning.Key words: building plane; shape; energy-saving design; building energy consumption; construction program

中图分类号：TU20文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

1、前言

改革开放以来，随着经济的不断发展和人民生活水平的提高，我国的能耗越来越大，而据统计显示，建筑能耗在我国能耗构成中占有很大的比重，控制建筑能耗对我国经济的可持续发展具有非常重要的意义。要从根本上解决建筑能耗，除了后期的保温处理等其它节能措施外，还需要我们挖掘建筑节能的处理措施，从各个方面着手进行建筑节能设计，良好的建筑平面体形设计，是解决建筑节能的一项措施。本文以下内容将对建筑平面体形设计的节能进行简要的分析，以供大家参考学习之用。

2、建筑节能设计的重要意义

我国正处于城镇化和工业化快速发展时期，每年大约新增20亿平方米的建筑总量，接近全球年建筑总量的一半。据国家有关资料显示，我国的建筑能耗非常大，在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30%，使用的钢材、水泥等建材的生产能耗占16.7%，通过两项相加可以发现，我国的能源有约一半是被建筑消耗了，我国建筑不仅能耗比较高，而且能源利用效率也很低，建筑在不远的将来会成为我国第一耗能大户，建筑节能也就成为全社会节能工作的首要方面。建筑节能设计对于我国具有非常重要的意义，主要体现在如下几个方面：第一，能源是人类生存与发展的重要基础，经济的发展依赖于能源的发展。当今能源问题已经成为全世界共同关注的问题，能源短缺成为制约经济发展的重要因素。第二，我们现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源，这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质，是造成大气污染和生态环境破坏的重要原因。因此提倡建筑节能，不仅仅可以减少污染物的排放也是提高生活质量，改善生存环境的一种有效的方法。第三，随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高，人们追求更加舒适的建筑生活环境。夏季空调和冬季采暖都需要能源的供应，所以在当前我国能源日趋紧张的状况下，节约建筑能耗就显得十分重要了。建筑节能设计是建立在满足合理的舒适要求前提下，通过技术减少建筑能耗，提高能源的使用效率，满足建筑节能的要求。

3、建筑平面体形的节能设计

体形是建筑作为一种实物存在必不可少的直接形状，建筑体形所包围的空间是其具有的功能的载体，除了要满足一定文化背景的美学要求外，还应关注其丰富的内涵。建筑平面体形与建筑节能具有非常大的关系，建筑体形的控制指标是体形系数，其是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。其公式为:S=F0/V0式中:S—建筑体形系数，F0—建筑的外表面积，V0—建筑体积，从上述的定义和公式,可见它是单位建筑体积占用的外表面积,它反映了一栋建筑体形的复杂程度和围护结构散热面积的多少,体型系数越大,则体形越复杂,其围护结构散热面积就越大,建筑物围护结构传热耗热量就越大,因此建筑体形系数是影响建筑物耗热量指标的重要因素之一,是居住建筑节能设计一个重要指标。为了减少建筑物外围护结构临空面的面积大而造成的热能损失，节能建筑标准中对建筑物的体形系数做出限定，限定不同地区的住宅体形系数应在限定值以内。建筑的耗能量随着体形系数增加而加大，体形系数小，建筑物能耗相对就少。通过对建筑体形系数的公式进行分析可以发现如下几个方面的规律：第一，建筑的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，体形系数相应进行递减，主要原因是外墙面积因联列数的增加而缩小，也就是说省去山墙的面积，对降低体形系数有很大的意义，而对于建筑节能设计而言，适当多的住宅单元联列，可以提高建筑节能。第二，通过分析公式可以看出，建筑层高的提高可以使体形系数减少，也就是说建筑的层高与体形系数成反比函数，这是因为在层高增加的过程中，外围的面积的递减比不上其包围体积的增加，也就是说体积的增加略大于面积的增加，所以在进行建筑节能设计的时候，对于层高的选择要综合各方面的因素，不仅仅要考虑层高的增加带来的造价的增加，还应考虑室内设置的空调的耗能的增加，外墙面积的增加也会造成热辐射加剧等负面效应，但是层高增加对于夏季的通风制冷有利。经过多年的建筑节能设计实践及借鉴国外经验，认为一般建筑层高在2.8-3.2m为宜。第三，当单元的平面面积相同的时候，提高建筑的进深，体形系数会相应的提高，也就是说对于直角平面来说，正方形的体形系数为最小，任何调整的平面尺寸都会使体形系数增加，因此在功能满足要求，技术条件允许的情况下，建筑平面应尽量接近正方形，这样对建筑节能有益。第四，经过作者多年的设计经验，发现高层建筑的体形系数一般比较低，比规范中确定的0.3还要小很多，并且高层建筑的屋面面积相对于外墙的面积要小得多，可以忽略不计，在这种情况下，可以简化计算，将规范中规定的体形系数的计算公式变为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，通过理论分析，可以发现用这种方式来表现的体形系数比规范中规定的体形系数计算方法要小2.5%左右，而对于高层建筑而言，控制建筑外墙平面长度与所围成的建筑面积的比值对节能评价同样的重要。

由以上内容可以看出体形系统的控制原则对建筑节能设计的影响是十分的深远的，所表现的规律应该成为建筑设计师选择建筑体形方案的依据之一，并且应在不断的实践中建立相应的节能意识。为了更好的适应建筑节能设计的要求，在设计中应遵循如下几种原则：第一，建筑外形应尽量规整，避免零乱，对于主体建筑来说，建议采取典型的平面特征，比如方形和三角形等，而对于建筑平面来说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的形状。第二，在建筑体形的组合上面，应尽量使外墙面重叠，以减少外墙面积。另外需要注意的是，建筑设计应注意对环境的影响以及环境对建筑使用带来的制约和作用。

体形形态控制也是建筑节能设计的一个重要方面，体形形态是指建筑物平面所构成的形状体征，其取决于城市景观、技术条件、功能要求和设计灵感等多项因素，建筑体形形态控制就是研究平面形状对建筑节能的影响。经过大量研究，发现有如下规律：第一，在各种形状的体形系数中，圆形的体形系数最小，三角形的最大，对于节能效果从大到小的排列应该是圆形、多边形、正方形、长方形和三角形。第二，在进行建筑设计的时候，在外墙面积相同的情况下，应尽量扩大南立面的外墙面积，减小北立面的外墙面积。第三，经过研究发现，室内空间如果所形成的角越多，那么由于热桥和传热方式的变化，其传热就越快。因此在进行建筑设计的时候，要特别注意。

4、结尾

随着经济的不断发展和社会的不断进步，建筑节能设计是一个大的趋势，作为一名技术人员，应该顺应这种潮流，在实践中不断总结，并不断学习各种先进的理论知识，为提高建筑节能效果做出应有的贡献。

【参考文献】

[1]《建筑节能设计》董靓等，华中科技大学出版社

[2] 《建筑节能》王立雄等，中国建筑工业出版社

[3] 《建筑节能技术教程》房志勇等，中国建材工业出版社