第三章建筑规划设计与节能

规划节能设计应从建设选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行深入研究。以优化建筑的微气候环境，利于节能，来充分重视和利用太阳能、冬季主导风向、地形和地貌，利用自然因素。节能规划设计就是分析构成气候的决定因素——辐射因素、大气环流因素和地理因素的有利、不利影响，通过建筑的规划布局对上述因素进行充分利用、改造，形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。3.1建筑选址3.2建筑组团布局3.3建筑朝向3.4建筑间距3.5建筑与风环境本章章节内容一、气候条件气候因素包括：温度、风和太阳辐射。建筑热量损失在很大程度上取决于室外的温度，但室外温度不能认为控制；对于节能来说，太阳辐射是最重要的气候因素。在建筑设计中应十分重视研究太阳辐射对建筑的影响，寒冷区可以利用太阳能采暖、炎热地区则需避免太阳辐射引起室内的过热。建筑中精心设计的通风系统，对节能起着重要的作用。如夏日夜间通风，可以带走建筑体白天积聚的热量。除了气候因素，场地、位置、朝向、地形和植物也都是当地条件的重要因素。第1节建筑选址二、注意地形条件对建筑能耗的影响避免“霜洞”效应应有足够的绿地和水面，严格控制建筑密度，尽量减少水泥地面，利用植被和水域减少城市热岛效应，改善居住区热环境第1节建筑选址第1节建筑选址三、争取使建筑向阳、避风建造居住建筑的基地应选在向阳、避风的地段注意选择建筑的最佳朝向选择满足日照要求、不受周围其他建筑严重遮挡的基地利用住宅建筑楼群合理争取日照第2节建筑组团布局建筑布局第2节建筑组团布局风漏斗改变风向与风速在建筑布局时，若将高度相似的建筑排列在接到的两侧，并用宽度是其高度的2~3倍的建筑与其组合会形成风漏斗现象，风漏斗可以使风速提高30%左右，加速建筑热损失。所以在布局时应尽量避免风漏斗。第2节建筑组团布局建筑物组合产生下冲气流组合建筑群中，当一栋建筑远高于其他建筑时，它在迎风面上会受到沉重的下冲气流的冲击，这种下冲气流与附近水平气流形成高速风及旋流，从而加大风压，造成热损失加大。第3节建筑朝向建筑物的朝向对建筑的采光与节能有很大的影响。朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。朝向选择应该考虑的因素：冬季有适量并具有一定质量的阳光射入室内炎热夏季尽量减少太阳直射室内和居室外墙面夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭充分利用地形并注意节约用地照顾居住建筑组合的需要第3节建筑朝向一、朝向对建筑日照及接受太阳辐射量的影响二、建筑体型与建筑朝向不同体型对朝向变化敏感程度不同无论何朝向均有辐射面积较大之面板式体型以南北主朝向时获热最多点式体型与板式相仿但总获热较少Y型体型总辐射面积小于上述两种Y型体型中以C、A型获热量最多。第3节建筑朝向第4节建筑间距日照标准日照时间：选择住宅日照时间标准时通常取冬至日中午前后两小时日照为下限，再根据各地的地理纬度和用地状况加以调整。日照质量：住宅中的日照质量是通过两个方面的积累而达到的，即日照时间的积累和每小时日照面积的积累。日照时间除了确定冬至日中午南向2h的日照外，还随建筑方位，朝向(即阳光射入室内的角度)的不同而异，即根据各地区经具体测定的最佳朗向来确定。阳光的照射量由受到日照时间内每小时室内墙面和地面上阳光投射面积的积累来计算。第4节建筑间距日照间距的基本计算式如下：DO—建筑所需日照间距；HO—前栋建筑计算高度(前栋建筑总高减后栋建筑第一层窗台高)h---太阳高度角．度；γ----后栋建筑墙面法线与太阳方位角的夹角，即太阳方位角与墙面方位角之差。写成计算式为：式中：A——太阳方位角．度；以当地正午时为零，上午为负值，下午为正值。α----墙面法线与正南方向所夹的角，度；以南偏西为正，偏东为负。当建筑朝向正南时α＝0，公式可写成：cosctghHDOOcosActghHDOO第4节建筑间距第5节建筑与风环境建筑设计中应考虑风向和当地风型。我国的风向类型可分为：季节变化型、主导风向型、无主导风向型、准静止风型四种。建筑节能设计应根据当地风气候条件作相应处理。夏季通风设计方法一、基地环境条件不影响夏季主导风吹向未来建筑，并考虑冬季主导风尽量少地影响建筑;二、植被、构筑物等永久地貌对导风的作用研究;三、对一些基地内的物质因素加以组织、利用，以最廉价的方式改造室外环境，以创造良好的风环境，为建筑物内部通风提供条件。利用通风廊道降温如果城市周围郊区有带状的植被或水域，将街道或室外空间安排成通风廊道，有利于建筑群降温和空气污染物排走。城市热岛效应热空气从城市区上升冷空气从城郊向城市中心流动城郊温度低﹡通风廊道的布置1、以城市的一个或几个中心向郊区辐射2、形式可以是宽阔的林荫道3、形式也可以是不小于100m宽的开敞的直线形公园说明：绿化带的面积应占被降温城市面积的40%-60%利用通风廊道降温波托马河第5节建筑与风环境建筑设计中应考虑风向和当地风型。我国的风向类型可分为：季节变化型、主导风向型、无主导风向型、准静止风型四种。建筑节能设计应根据当地风气候条件作相应处理。冬季防风设计方法一、避开不利风向二、利用建筑的组团阻隔冷风三、设置风障四、减少冷空气对建筑物的渗透第5节建筑与风环境第5节建筑与风环境第5节建筑与风环境第5节建筑与风环境注意高层建筑形状引起的各种风效应下漩涡效应（注意气候特征）高层建筑设置裙房减缓下漩涡效应。转角效应与建筑的高度、宽度有关尾流效应高层建筑与周边建筑的高差有关峡口效应与迎风建筑的高度有关冲刷边角增强效应穿越前低建筑对后高建筑的影响巷道风的加强上部建筑对下部建筑的影响冲刷边角增强效应穿越前低建筑对后高建筑的影响巷道风的加强上部建筑对下部建筑的影响设计高层建筑时应注意：1、高层建筑应有较圆形的适于空气流动的平面外形，并使其窄面朝向主导风向或与风向成斜角。2、建筑高度最好小于上风向建筑平均高度的二倍。3、如果建筑比其上风向的相邻建筑高很多，其迎风面就应设水平突出物并呈阶梯退台状，以减弱下冲涡效应。阶梯或退台在垂直方向应从高于街道6-10米的地方开始，在水平方向从裙房街墙到塔楼外墙至少应为6米。根据气候的类型权衡街道的方向第5节建筑与风环境实际设计中，既要注意冬季防风，又要兼顾夏季通风常需要采取风洞模型试验或计算机数值模拟试验的方法预测。实例1、模拟对建筑群规划布局的影响清华－MIT合作设计项目北京某生态住宅小区方案设计（2000－2001）冬季北风夏季南风方案1•通风•保留原生水系•依托原生水系•构建景观网络实例2：中德合作项目——常州北港生态住宅小区规划设计（2004.8~11)：•规划与风环境模拟结合1234在适当控制窗墙比的前提下，研究不同方案各个立面可能接收到的太阳辐射热量，在相同的窗墙比情况下（如不超过0.5），太阳辐射量最少的总体布置方案最佳（夏季空调能耗最低，外窗投资下降）初步分析结论：方案4最佳，方案1、3其次，促进自然通风自然通风的动力是压差，北京过渡季的风向主要为东南、南风，建筑朝向垂直于风向，同时不造成前后遮挡，最有利于建筑自然通风方案4、1最好，方案3、2略差自然通风另外一个要求就是建筑的进深相对较小，即建筑厚度不超过建筑层高的5倍，从这一条看方案4、3最好，方案1、2略差-505101520253035401-12-13-14-15-16-17-18-19-110-111-112-1干球温度（℃）各天干球温度统计日平均温度(℃)日最高温度(℃)日最低温度(℃)室外空气温度在15～28度的小时数约5000小时，占全年8760小时的57%，考虑到2度左右的温差足以带走普通办公室的热量，即不空调而完全利用自然通风降温的时间数在45%以上防风高层建筑群室外人行区域最容易形成再生风和二次风问题，导致冬季室外风速过大，行人难以停留建筑合理布局是改善室外行人区热舒适的关键；主要是避免在寒冷冬季室外行人区风速加速（西北风情况下），如风巷效应，同时在与西北风垂直方向最好增加裙房，加大底座尺寸，避免冲刷效应和边角效应等（见下图）方案4，1较好方案3有中间阻挡建筑，但是效果应该不佳方案2较差，形成了明显的风巷效应当然可以通过微地形和防风林、灌木丛改善采光现在办公楼的窗墙比都远远高于采光基本要求，自然采光不是问题；关键是防眩光设计，以及室内的采光均匀度控制，此外，应该尽量减少内区方案4、3最好，方案1、2略差