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      城中村建設中的建筑節能分析

      2012-12-18 08:00 來源:建筑節能論文 人參與在線咨詢

      作者:張獻梅 魯艷蕊 單位:濟源職業技術學院 河南財政稅務高等專科學校

      豫西北城中村建設中的建筑體型選擇

      1體型系數的控制1)豫西北地區建筑體型系數的限值。建筑體型系數是指建筑與室外大氣接觸的外表面面積(不包括地面和不采暖樓梯間隔墻與戶門的面積)與其所包圍的建筑空間體積的比值。體型系數越大,單位建筑空間所分擔的熱損失面積越大,能耗就越大。很多資料表明,體型系數每增加0.01,能耗約增加4%~8%;每減少0.01,能耗約減少3%~3%。體型系數根據各地的氣候特點有所不同,我國共分為五個熱工分區,表1是豫西北居住建筑體型系數的限值。2)豫西北地區控制或降低體型系數的方法。以濟源市城中村建筑為例,調查計算了濟源市豫光花園12棟6層建筑,濟源市金鑫帝景城3棟高層建筑,濟源市濟水苑18棟6層建筑,7棟高層建筑,濟源市城中村2層住宅40棟建筑的體型系數,具體統計情況見表2。從表2可看出,濟源市城中村中的2層住宅體型系數較大,不利于節能,隨著層數的增加,體型系數逐漸降低。濟源市現采取淘汰4層以下的低層住宅,提倡6層以上的多層住宅,鼓勵開發高層住宅的方法降低體型系數。同時,文獻研究表明[2],建筑的體型系數還隨著建筑層高的增加而降低,豫西北城中村建筑在節能設計時,考慮在不影響住宅使用功能的前提下,降低建筑層高(一般為8m)來控制建筑體型系數,從而降低建筑能耗。為進一步改善豫西北城中村建筑中的室內熱環境,在設計時,應盡量減少建筑體形的變化,一般采取聯排建筑單元的形式,對立面變化豐富的建筑,采用封閉凹凸變化的部位或減少退臺面積降低體型系數。在滿足采光通風的情況下,采用加大建筑進深的方法來降低體型系數,改善室內熱環境。

      2考慮日輻射得熱量太陽總輻射由直接輻射和散射輻射組成,經研究發現,我國寒冷地區日輻射得熱量南向垂直表面冬季日較大,夏季偏小,東西向夏季較大[3],見圖1。寒冷地區建筑節能設計主要體形選擇應重點從冬季得熱量較多的角度考慮,豫西北城中村建筑中設計朝向應采用南北方向,使南墻面吸收的輻射熱量盡可能較大。

      3設計有利避風的建筑形態豫西北地區冬季主導風向為西北向,夏季主導風向為東南風。冬季寒流風向的主導風向對建筑節能不利,故在建筑形態設計中應多考慮冬季避風。焦作、濟源地處太行山南麓,在城中村節能建筑群設計時,建筑群布局緊湊,建筑間距與建筑高度之比控制在1∶2的范圍內,且建筑物高度從南往北逐漸增加,呈臺階式布局,充分利用迎風向的建筑物風影效果,緩沖下行風,使其后排建筑物避開寒風侵襲。三門峽屬丘陵地帶,境內起伏不平,溝壑縱橫,在城中村建筑群的設計上,盡可能地封閉西北向,常考慮用U型建筑布局形成半封閉院落或封閉院落,抵御冬季寒風的入侵。

      窗墻面積比的確定

      窗墻面積比是指窗洞面積與房間立面單元面積的比值。確定窗墻面積比的基本原則是依據該地區冬季不同朝向的日照情況、季風影響、室外空氣溫度、室內采光設計標準以及開窗面積與建筑能耗所占比例等因素綜合考慮[4]。通過分析窗墻面積比與建筑能耗的關系來確定豫西北城中村建設中的窗墻面積比,選取了濟源城中村不同朝向住宅進行研究,見表3。從表3可看出,隨著窗墻面積比的增大,建筑耗熱量指標也逐漸增大。建筑的朝向不同,相同的窗墻面積比對耗熱量指標的影響也不同;其中北向窗墻面積比對耗熱量指標的影響較大,東西向次之,南向較小。所以在豫西北城中村設計時,應盡量加大南向建筑的開窗面積(窗墻面積比不超過0.35),減少北向開窗。

      豫西北地區日照間距

      合理確定豫西北城中村建筑的日照間距,使住宅建筑擁有充分的日照時間,在冬季獲得太陽輻射熱,提高室溫,也是豫西北城中村建筑節能設計中需關注的一個環節。GB50180—93《城市居住區規劃設計規范》中對居住建筑日照標準做了明確規定。下面用日照棒影法對豫西北城中村建筑的日照間距進行研究。日照間距指為保證后排建筑在冬至日底層獲得不低于2h的滿窗日照而保持的較小間隔距離。根據1970年至2000年的天文資料可得,冬至日太陽赤緯角δ的較大值為-20°27'。地理緯度φ可根據有關部門的資料獲得,豫西北焦作的地理緯度為35°14',濟源為35°5',三門峽為34°28'。時角Ω可通過公式Ω=15(t+Tzn+Er-12)-L[4]求得,公式中:t為北京時間;L為當地經度;Tzn為時區數,取北京時區8;Er為時差。選取濟源市新建的豫光花園小區19號樓作為觀測點,在冬至日從日出到日落觀察其太陽方位角,并進行計算。通過表4可看出,日照間距系數越大光照時間越長,濟源市冬至日建筑日照間距系數為1.2時正南向的日照時間不少于2h。同時從表4還可看出,早晚時太陽高度角較小,而太陽方位角和日照間距系數較大;中午時太陽高度角較大,太陽方位角和日照系數較小。日照間距系數越大建筑的間距越大。上面所測的日照間距為濟源市豫光花園正面的間距,當采用不同方位進行建筑設計時,還需要根據不同朝向的日照間距折減系數進行換算。除了合理確定日照間距外,在城中村建筑節能設計時,還應充分考慮通過合理的建筑選址爭取良好日照:將建筑選在向陽、避風地段上;選擇不受周圍環境遮擋的地段上,來滿足日照間距的要求。

      結語

      在豫西北城中村建設設計中,應結合豫西北的地理位置、地形特點、氣候條件等,綜合考慮建筑體形系數、窗墻面積比、日照間距等各種規定性指標,從設計源頭做好建筑節能工作。

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