建筑节能之规划选址

1第九章建筑规划设计与节能2第一节建筑选址一、注意地形条件对建筑能耗的影响1、选址时建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形地域。这主要是考虑冬季冷气流在凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应，微环境恶化，位于凹地的底层或半地下室层面的建筑若保持所需的室内温度所耗的能量将会增加。32、江河湖泊丰富的地区，在进行建筑设计时，充分利用水陆风以取得穿堂风的效果，对于改善夏季热环境，节约空调能耗是非常有利的。3、节能居住小区规划设计时，应有足够的绿地和水面，严格控制建筑密度，尽量减少水泥和其它光洁硬化地面，并应利用植被和水域，在夏季减少热辐射，减弱城市热岛效应，改善居住区热湿环境。4、建筑基地环境条件下不影响夏季主导风向吹向建筑物5、夏季炎热地区应注意建筑物遮荫：（1）绿化（2）其它建筑（3）地貌6、避免地形中形成槽沟及散水设计不当等，冬季雨雪堆积，融化时带走热量使环境温度降低。4二、争取使采暖建筑向阳、避风建造在居住建筑设计中应从以下几个方面争取最佳日照：(1)居住建筑的基地应选择在向阳、避风的地段上。(2)注意选择建筑的最佳朝向。(3)选择满足日照要求、不受周围其他建筑严重遮挡基地。在多排多列楼栋布置时，采用错位布置，利用山墙空隙错落布置提高日照水平。(4)利用住宅建筑楼群合理布局争取日照。比如，在点式、条式组合布置时，将点式住宅布置在好朝向位置，条式在后，有利于利用空隙争取日照。并注意建筑向阳前方无遮挡。(5)利用掩土节能：将建筑物的北侧基地升高，使建筑物底层半掩入土层中，可以防止冬季北风，并可改善室内小气候。5第二节建筑组团布局影响建筑规划设计组团布局的主要气候现象有：日照、风向、气温、雨雪等。在我国严寒地区及寒冷地区进行规划设计时，可利用建筑的布局，形成优化微气候的良好界面，建立气候防护单元，对节能很有利。设计组织气候防护单元，要充分根据规划地域的自然环境因素、气候特征、建筑物的功能、人员行为活动特点等形成完整的庭院空间。充分利用和争取日照、避免季风的干扰，组织内部气流，利用建筑的外界面，形成对冬季恶劣气候条件的有利防护，改善建筑的日照和风环境，做到节能。建筑布局主要是注意1、改善日照条件2、改善风环境（包括避开不利风向，阻隔冷风和降低风速以及避免局部疾风）6局部疾风，包括：1、下冲气流：（a)在组合建筑中，当一栋建筑远高于其它建筑时，它在迎风面上会受到沉重的下冲气流冲击；(b)在若干栋建筑组合时，在迎冬季季风方向减少某一栋建筑，均能产生由于其间的空地带来的下冲气流；这些下冲气流均会加大能量损失2、风旋：当高层与低层建筑如下图所示时，在冬季季风入侵时，会形成比较大的湍流，即风旋，使风速加大，进而增大风压，加大建筑物能量损失。73、风洞效应：当建筑规划设计时，为了满足防火通道的要求，解决人流疏散的要求，需要设计过街门洞时，冬季季风气流穿过过街门洞引起局部风速加大，风洞效应会加大能量损失，规划时应避免风洞效应的发生。4、风漏斗：在建筑布局时，若将高度相近的建筑排列在街道两边，并用宽度是其高度2~3倍的建筑与之组合会形成风漏斗，提高风速30%，加剧能量损失，规划时应避免。8第三节建筑朝向影响建筑朝向的因素很多，如当地地段环境、地理纬度、建筑用地情况等，必须全面考虑，最主要还是从日照时间和通风情况。选择的总原则是：在节约用地的前提下，要满足冬季能争取较多的日照，夏季避免过多的日照，并有利于自然通风的要求。朝向选择需要考虑的因素：（1）冬季有适量并具有一定质量的阳光射入（2）炎热季节尽量减少阳光直射室内和居室外墙面（3）夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭（4）充分利用地形并注意节约用地（5）照顾居住建筑组合的需要9一、朝向对建筑日照及接收太阳辐射量的影响充分的日照对居住建筑是不可缺少的，各种建筑朝向墙面及居室内可能获得的日照时间和日照面积，决定接受太阳辐射热量的多少。冬季因为太阳方位角变化的范围小，在各朝向墙面上获得的日照时间的变化幅度很大。应选择在最冷月有较长的日照时间和较大日照面积，而在最热月有较少的日照时间和较小日照面积的朝向。在我国，冬季，南向附近接收太阳辐射量最高，，东南和西南次之，东西很少，而在北向附近很大角度范围接收不到太阳辐射热，夏季则以东西最多，南向次之，北向最少。太阳光谱中的紫外线，有杀菌及改善室内卫生条件的效果。在一天中阳光紫外线的成份，是随太阳高度角的增加而增加，所以一天正午前后紫外线最多，日出以后及日没以前为最少。在冬季各朝向居室内接受紫外线，以南向、东南和西南朝向较多，东、西朝向较少，从接受紫外线多少来考虑，南偏东45°到南偏西45°朝向的范围内为较佳的建筑朝向。10二、主导风向与建筑朝向的关系主导风向与建筑朝向的关系。主导风向对冬季室内热损耗程度及夏季室内自然通风影响很大，因此选择建筑朝向，应在考虑日照的同时注意主导风向。在北方寒冷地区，冬季为了建筑防寒，大部分主要居室的布置，应避免对着冬季主导风向，以免热损耗过大，影响室内温度。如北京地区，冬季主导风向是北风和西北风，从南偏东60°到南偏西60°朝向的范围内，处于背风面，是冬季建筑物防寒的适宜朝向。在南方炎热地区，争取良好自然通风是选择建筑朝向的主要因素之一。应将建筑物朝向尽量布置在与夏季主导风向入射角小于45°的朝向上，使室内得到更多的穿堂风。综合考虑诸多因素，可以给出我国各个地区建筑的推荐朝向，见下表：1112三、建筑体型与建筑朝向建筑体型不同会使建筑物在不同朝向有不同的太阳辐射面积。通过对长方形、正方形和Y形建筑平面形式的研究，得到以下结论：（1）不同体型的建筑物对朝向变化的敏感度不同，3种体型中，长方形最敏感，Y形次之，正方形最小。（2）不论朝向变化如何，总辐射面积多大，建筑上总有一个辐射面的平均辐射面积最大。（3）板式体型的建筑以南北主朝向时获得的太阳辐射最多。（4）点式体型与板式相同，但总辐射面积小于板式建筑。（5）Y形体型由于自身遮挡，总辐射面积小于另外两种体型。13第四节建筑间距建筑间距主要根据所在地区的日照、通风、采光、防止噪声和视线干扰、防火、防震、绿化、管线埋设、建筑布局形式，结合建筑节能和节约用地等要求，综合考虑确定。我国大部分地区的住宅布置，通常以满足日照要求作为确定建筑间距的主要依据；确定公共服务设施中的托儿所、幼儿园、医院病房等建筑的正面间距，也适用这一原则。居住建筑的日照标准以日照时间和日照质量来衡量（1）日照时间：居住建筑一般为行列式，考虑到前排建筑物对后排房屋的遮挡，为了使居室获得最低限度的日照，一般以底层获得的日照为标准。北半球太阳高度角在全年最小值出现在冬至，因此，选择居住建筑日照标准通常取冬至日正午前后有两小时日照为下限，再根据各地地理纬度和用地环境加以调整。14概念：太阳高度角和方位角–太阳光线与地平面间的夹角hs称为太阳高度角。–太阳光线在地平面上的投射线与地平面正南线所夹的角As称为太阳方位角。（2）日照质量：居住建筑的日照质量是通过日照时间内日照面积的累计而达到的。根据各地的测定，在日照时间内居室内每小时地面上阳光投射面积的积累来计算。日照面积的大小对于北方居住建筑冬季提高室温有显著作用。15一、平地日照间距计算日照间距指前后两排南向房屋外墙之间，为保证后排房屋在冬至日底层获得满足日照标准的日照而保持的最小间距。日照间距的计算，一般以冬至这一天正午房屋底层窗台以上墙面，能被太阳照到的高度为依据。日照间距的计算方法：在平坦的地面上，前后有正南朝向的建筑物，如图，以正午太阳照到后排房屋底层窗台为依据来进行计算。由图可知：ctgh=D/(H-H1),由此得日照间距应为：D=(H-H1)ctgh如居室所需日照时数增加时，其间距就相应加大，或者当建筑朝向不是正南，其间距也有所变化。在坡地上布置房屋，在同样的日照要求下，由于地形坡度和坡向的不同，日照间距也会随之改变。16二、坡地日照间距计算在坡地上布置住宅时，其间距因坡度朝向而异，向阳坡上房屋间距可以缩小，背阳坡则需加大。同时，又因建筑物的方位和坡向变化，都会分别影响到建筑物之间间距。一般来说，向阳坡的建筑以东南或西南向间距最小，南向次之，东西向最大，北坡则以建筑南北向布置时间距最大。向阳坡间距：背阳坡间距：cossincos]H-tgisin)'([10tgitghddHDcossincos]H-tgisin)'([10tgitghddHD17第五节建筑与风环境风向以22.5°为间隔划分了16个方位，我国的风向类型分为：季节变化型、主导风向型、无主导风向型和准静止风型。（1）季节变化型：风向随季节而变，冬、夏两季基本相反，风向相对稳定。（2）风向主导型：该类地区全年风向几乎不变。（3）无主导风向型：该类地区全年风向不定，各风向频率相差不大，一般在10%以下。（4）准静止风型：该类地区静风频率全年平均在50%以上，有的甚至达到75%，年平均风速只有0.5m/s。建筑节能设计应根据当地气候条件作相应处理。18风力等级表:风力等级名称相当于开阔平坦地面10米高处风速浪高米/秒公里/时海里/时（米）0静风0－0.211－1软风0.3－1.51－51－30.12轻风1.6－3.36－114－60.23微风3.4－5.412－197－100.64和风5.5－7.920－2811－161.05清劲风8.0－10.729－3817－212.067强风10.8－13.839－4922－273.0疾风13.9－17.150－6128－334.08大风17.2－20.762－7434－405.59烈风20.8－24.475－8841－477.010狂风24.5－28.489－10248－559.011暴风28.5－32.6103－11756－6311.512飓风32.71186414.019一、建筑主要朝向应避开不利风向我国北方有主要以西北风为主要风向的冬季寒流，从建筑节能角度上看，建筑应该在规划设计时应避开不利风向。减轻寒冷气候产生的建筑失热。同时对朝向冬季寒冷风向的建筑立面应多选择封闭设计和加强围护结构的保温。二、利用建筑的组团阻隔冷风通过合理布置建筑物，降低寒冷气流的风速，可以减少建筑失热，节约能源。迎风建筑物背后会产生一个叫风影区的背风涡流区，这部分区域内风力弱，风向不稳定。充分利用前排建筑的风影区风力弱的特点，将后排建筑布置在背风涡流影响范围内，使后排建筑避开寒风的侵袭。20三、减少建筑物冷风渗透耗能建筑物门窗缝隙冷风渗透量与风压有关，而风压Pw：与风速平方成正比。建筑在受风面上，产生风的正压区，而在产生背面负压区。当高层建筑与低层建筑间隔布置时，在建筑物之间会形成较大的涡流区，使风速加大，增大建筑热损失。如下图所示。)(613.02PavPw21分析下列建筑物形成的风环境可以发现：1、条形建筑物越长、越高、进深越小，其背面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速风压有利。2、L型建筑，右图布局对防风有利。3、U型建筑，右图布局对防风有利。4、全封闭型建筑有开口时，其开口方向不宜朝向冬季主导风向和冬季最不利风向。5、将迎冬季季风面做成台阶状，可以缓冲下行风。6、建筑物高度对风速产生影响的重要因素。楼层越高，其底部风速增加越大。所以，建筑物高度的选择应与风环境条件相适应。7、屋顶面层为粗糙表面，可以使冷风分解成无数小的涡流，既可以减少风速，也可以多获得太阳能。