基于能效的建筑規(guī)劃設計分析

1、    基于能效的建筑規(guī)劃設計分析    譚格輝摘要本文針對目前國民經(jīng)濟發(fā)展對于建筑物的能效要求，強化了項目規(guī)劃設計過程中能效意識，分析了基于能效的建筑規(guī)劃設計理論，總結新建建筑能效提升線路，結合實際分析能效提升的關鍵問題，并在項目規(guī)劃設計工作中重點關注能效優(yōu)化要點，有效促進了建筑能效管理體系并提升了建筑物整體品質(zhì)。關鍵詞高層酒店建筑；能效提升體系；規(guī)劃設計；整合設計：2095-4085（2016）05-0041-02能源和環(huán)境保護問題隨著經(jīng)濟的高速增長而不斷凸顯其地位，國家已經(jīng)做出了“至2020年單位gdp減排40%50%”的重大承諾，大中型建筑物能耗

2、普遍偏高，建筑物的能效因素受到越來越普遍的關注，在建筑規(guī)劃優(yōu)化設計中的節(jié)能減排提效迫在眉睫。2014版公用建筑節(jié)能設計標準要求新建項目能效提升目標為62%，特別是政府投資項目必須達到綠色建筑一星及以上標準，對建筑規(guī)劃能效優(yōu)化提出了較高的要求。目前建筑能效研究著重于機械設備的開展和多項設備組合，建筑規(guī)劃設計的能效優(yōu)化講求系統(tǒng)的分析建筑能效條件，采取整合設計思路。本文從建筑能效同人體需求關聯(lián)著手，遵從有效能量服從人體的原則，以系統(tǒng)整合設計解決單一條件的不足，將建筑體系聯(lián)立，達到建筑整體能效優(yōu)化的目標。1.項目概況廣西柳州酒店項目位于柳州市三江侗族自治縣桐鄉(xiāng)大道，東南向毗鄰福祿壽森林公園，西面緊鄰潯

3、江，規(guī)劃用地面積為1134.21平方米，綠化率3%，容積率8.58。本項目用地受限制條件較多，建設單位對品質(zhì)要求較高，提升項目品質(zhì)、能效優(yōu)化為本項目建筑規(guī)劃設計重要考慮因素。2.基于能效的建筑規(guī)劃設計理論建筑規(guī)劃設計能效優(yōu)化具有被動式特點。在能源方面，著重于冬季的太陽能輻射采暖、降低圍護結構等損失，夏天則要控制建筑室內(nèi)的熱量、通過朝向通風組織等方法做到最大限度的自然降溫，南方地區(qū)在夏季的能效措施更為重要。在交通組織等方面的規(guī)劃設計著重于人體需求能效思路，最順暢化組織整個交通體系。目前有在規(guī)劃設計中存在較多的為解決能效優(yōu)化的冬季與夏季矛盾的問題方案，本項目著重考慮建筑劃分非被動區(qū)域與被動區(qū)域的方

4、案。非被動區(qū)域也就是受周邊環(huán)境影響較小甚至不受影響的區(qū)域，主要能量來源于人體和設備，需要設置不間斷照明系統(tǒng)?？紤]到環(huán)境因素條件和周邊建筑條件直接對建筑影響的問題，通常設計被動區(qū)域進深在建筑層高兩倍左右。綜合考慮維持建筑內(nèi)部滿足人體所需光度、濕度、熱度以及敏感度等能量要求，對各項規(guī)劃參數(shù)統(tǒng)籌分析、精細設計，為本項目能效優(yōu)化的整體思路。3.能效提升關鍵問題分析深入理解建筑規(guī)劃能效優(yōu)化的目標，區(qū)分建筑被動區(qū)域與非被動區(qū)域能效差別，即優(yōu)化建筑各項參數(shù)指標，繼而滿足人體需求、節(jié)約能源并與環(huán)境和諧共生，基于此系統(tǒng)分析建筑各項參數(shù)。建筑所在位置是能效優(yōu)化最重點關注參數(shù)之一，各項氣象數(shù)據(jù)對建筑影響至關重要，構

5、思階段進行逐個小時氣溫變化情況和太陽輻射數(shù)值均應納入考慮范疇。建筑的方位和尺寸參數(shù)很大程度上決定了建筑布局、能量組織、交通組織和流體組織。建筑結構有輕型、中型和重型的區(qū)別，能效優(yōu)化措施差距較大。本項目建筑功能明確，酒店項目作息時間穩(wěn)定，有利于本項目的能效優(yōu)化。規(guī)劃階段對設備參數(shù)的統(tǒng)籌主要從室內(nèi)散熱、供冷效率、供熱效率、夏季通風方案及冬季換氣方案等方面考慮。南方地區(qū)夏季制冷設備使用頻繁，受酒店項目自身條件限制，對其優(yōu)化難度較大。照明參數(shù)要結合住宿房間、會議房間、餐飲區(qū)域、商務區(qū)域等不同功能考慮照度需求。酒店圍護結構考慮因素較多，其中屋頂傳熱條件、地面?zhèn)鳠釛l件、外墻傳熱條件和窗戶傳熱條件在規(guī)劃過程

6、中需要重點分析。熱工方面著重分析冬季采暖溫度、夏季空調(diào)溫度、夏季過熱溫度，考慮熱能和照度問題。4.項目能效優(yōu)化整體規(guī)劃設計分析設計初期進行了大量的運算，并對比了多個方案，整體把握，同時精細化考慮被動區(qū)域與非被動區(qū)域差異，總結能效優(yōu)化方面的條件。人體活動對于外界能量在室內(nèi)的動態(tài)及室內(nèi)溫度影響較為明顯，開關門頻率較高條件下，室內(nèi)瞬時溫度波動較大。照度分析過程受陽光充足與否影響較大，陽光充足條件下室內(nèi)照明對人體所需照度基本沒有影響。室內(nèi)能量較少收到人體活動的影響，外部能量的輸入更容易引起室內(nèi)能量的突變。窗墻比是建筑窗戶面積同側外部圍護結構面積比值，對于被動區(qū)能耗影響較明顯，通常以基本能量來表示。既有

7、設計結論表明，窗墻比的增加可能減少因照明帶來的建筑能量損失，特別是在低于35%窗墻比條件下，影響結果更為顯著，在此條件下提升窗戶面積可以很好的降低照明能耗，通常高于40%窗墻比條件下，受自然采光充足影響而降低對能耗影響效果。窗墻比影響太陽輻射能量大小，因此對供熱能耗有一定的影響，南向和東西向部分均隨著窗墻比增大而降低能耗，但在北向部分由于受采暖控制能耗，所以窗墻比越大能耗反而也提升。外墻、窗戶和屋頂?shù)葒o結構傳熱系數(shù)對于建筑保溫性能影響顯著，提升圍護結構傳熱系數(shù)成為能效優(yōu)化的重點之一。通風是符合人體能量規(guī)律的降溫方案，其能夠排除建筑室內(nèi)的散熱，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。通風又分為自然通風和夜間通風，規(guī)劃過

8、程中需要對比方案來決定通風的選取與否以及通風的執(zhí)行情況。通常每天高于人體舒適溫度時間超過兩個小時即屬于過熱天，項目所在地過熱天數(shù)較多，散熱降低空調(diào)能耗，利于能效優(yōu)化。規(guī)劃設計過程中對能效優(yōu)化影響的多項因素需要統(tǒng)籌考慮、綜合設計，各項因素之間也是互相制約或互相促進，需要參數(shù)化解決方案，本項目在考慮各項參數(shù)過程中均引入被動區(qū)域與非被動區(qū)域的區(qū)別，獨立分析。提高窗墻比能夠更好的應用自然光照明，降低照明能耗，但室內(nèi)降溫所需的空調(diào)能耗提高較大，而在被動區(qū)域與非被動區(qū)域影響更為復雜，需要對照明、供熱、降溫等能耗結合所在區(qū)域進行全面考慮，尋求平衡處理。綜合各項參數(shù)分析結論，在建筑場地布置、朝向設置及布局方面

9、引入能效優(yōu)化思路，精細化設計。建筑遵循最大化的利用項目場地及景觀資源的原則，結合場地原有的形態(tài)進行建筑規(guī)劃布置，主要朝向為東南方向，結合項目場地形狀布置了“l(fā)”型，東南方向面山、西北方向面江。建筑布局方面，底層設置為服務用房，塔樓設置為酒店用房。綜合分析能效優(yōu)化，總體來講本項目南向和東西向窗墻比宜取25%30%，北向部分宜取30%40%，被動區(qū)域與非被動區(qū)域參數(shù)選取差距較大。交通系統(tǒng)對于能效優(yōu)化作用明顯，本項目遵循適用且高效的交通規(guī)劃原則，人行及車行出入口設置于基地西北側道路上。人行人口由道路進入架空過渡性灰空間，繼而介入接待大廳?？紤]到項目用地緊張及交通能效因素，車行線路采取穿越架空層進入基地內(nèi)部方案，形成明確而順暢的功能流線。5.結語通過分析、計算和設計流程分析發(fā)現(xiàn)，在建筑規(guī)劃設計過程中的引入能效提升思路有助于提