建筑平面体形设计的节能分析

摘要：随着能源的日益紧缺，建筑节能被提上日程，越来越重要。建筑设计的节能意义包括建筑方案设计的整个过程始终遵循的建筑节能思想，其中很重要的一个环节便是对建筑体形和平面形状特征设计的节能效应。本文就此作出简要的分析希望起到一定抛砖引玉的作用。

关键字：建筑设计；平面体形；节能：能耗分析；节能原则；

Abstract: Along with the lack of energy, energy saving has been put on the agenda, a more and more important. Architectural design of energy-saving significance including the architectural design of the whole process always follow the thought of construction energy conservation, which is a very important link is on building size and shape feature design of energy-saving effect. The paper makes a brief analysis of hope to play a certain role.

Key word: architectural design; plane shape; energy saving: energy consumption analysis; energy saving principle

中图分类号：TU2文献标识码：A

0.前言：

现代生活和生产对能量的巨大需求与能源相对短缺之间日益尖锐的矛盾促进了世界范围内节能运动的不断展开。今天，“节约能源，提高能源利用系数”已经成为各行各业追求的重要目标。建筑行业也不例外。节能建筑方案设计有特定的原理和概念，其中建筑平面特征的控制是建筑节能研究的一个重要方面。

体形是建筑作为实物存在必不可少的直接形象和形状，建筑所包容的空间是功能的载体，除满足一定文化背景的美学要求外，其丰富的内涵也令建筑师神往。然而，建筑平面体形选择所产生的节能效应，及由此产生的指导原则和要求却常被人们忽视。我们应该研究不同体形对建筑节能的影响，确定一定的建筑体形节能控制的法则和规律。

1.建筑节能概述以及建筑节能必要性：

1.1概述 1.1.1节能：所谓的节能，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效合理地利用能源。这既是节能法对“节能”的法律规定，也是能源委员会的节能概念。建筑节能是指在保证、提高建筑舒适性和生活工作质量的前提下，在建筑物使用的全过程中合理有效地使用能源，即降低能耗，提高能效。

1.1.2建筑能耗：我们常说的建筑能耗一般包括两个层次的含义：广义建筑能耗和狭义的建筑能耗。从广义上来讲建筑能耗包括建筑全生命周期内发生的所有能耗，从建筑材料（建筑设备）的开采、生产、运输，到建筑寿命期终止销毁建筑、建筑材料（建筑设备）所发生的所有能耗。狭义的建筑能耗是在建筑正常使用期限内，为了维持建筑正常功能所消耗的能耗。我们一般使用的建筑能耗是指狭义的建筑能耗。

1.1.3建筑节能：由于建筑能耗的含义相对应，建筑节能也衍生两个层次的概念：广义的建筑节能——在建筑全生命周期内，从建筑材料（建筑设备）的开采、生产、运输，到建筑寿命期终止销毁建筑、建筑材料（建筑设备）这一期限内，在每个环节上充分提高能源利用效率，采用可再生材料和能源，在保证建筑功能和要求的前提下，达到降低能源消耗、降低环境负荷的目的。狭义的建筑节能——在建筑物正常使用期限内，提高建筑设备的能效系数，降低建筑物通过护结构的能量损失，同时充分利用可再生能源，在保证建筑功能和要求的前提下，达到降低能源消耗、降低环境负荷的目的。

1.1.4节能内涵：无论是广义的建筑节能概念，还是狭义的建筑节能概念，其节能的内涵应该注意两个方面的内容： 首先，我们必须明确节能绝对不等同于能耗绝对数量的降低，绝对不应该以牺牲室内环境质量为代价。同时， 节能的关键因素在于能源使用效率的提高，最终的目标是实现室内人工环境与自然环境的和谐统一。

1.2建筑节能的必要性      能源是国民经济的血液和动力，关系到社会正常运行和发展，关系到国家安全，关系到生态环境，也涉及到子孙后代的生存与发展。能源安全直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定。常规能源的剩余可采储量是有限的，而且资源分布不均衡。因此，建筑节能被提上议程，关系长远。

2.节能设计原则：

2.1建筑体形整体原则：作为蕴含节能意识的建筑平面体形应该具备明确的整体性特点，建筑外形具备完整意义上的鲜明特征，避免零乱、随机和平面的过分变化，应满足： 主体建筑，建议采取典型的平面特征圆形，正方形等，在此基础上 做适当的平面变化，创造一定的美学效果。 建筑平面，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划一的延长，同样可以创造出富于特点的形象。

2.2建筑体形组合原则：建筑平面做到各单元的有机结合，尽量使外墙面重叠， 以此减少外墙面积，尤其对住宅区规划设计，应在满足消防、景观等要求的前提下，对住宅单元进行有序、有致的组合，并且注意西山墙面积的有效控制，以减少夏季西晒。

2.3建筑体形定量原则：21世纪的建筑设计应注意对环境的影响及环境对建筑使用带来的制约和作用，并应十分强调必要的定量控制，其中建筑体形系数的定量评价，将成为建筑设计比学赶帮超的步骤，以实现建筑业的节能和可持续发展。

3.体形对节能的影响

3.1体形系数：体形系数是目前常用的体形控制指标之一，以比值FO/VO 来描述，物理意义是指围合建筑物室内单位体积所需建筑围护结构的面积，从节能建筑原理来讲，是用尽量小的建筑外表面积来围合尽量大的建筑内部单位体积。FO/VO越小则意味着外墙面积越小，也就是能量流失途径越少，越具节能意义。体形系数控制原则对建筑设计的影响是深刻的，所表现的规律应该成为建筑体形方案选择的依据之一，应尽量将建筑定位于具有节能意识的设计上来。

3.2基于形状因子的节能分析：对于给定容积的建筑，体形系数与建筑物底面形状、面积和建筑高度有关，而当建筑物的底面积和建筑高度确定好以后，不同的底面形状影响体形系数的值，定义形状因子，用以描述不同地面形状影响体形系数的值。定义形状确定后，此时的形状因子仅仅与建筑使用面积建筑高度等参数结合起来就可以对体形系数完整的描述也可以对建筑某一独立局部进行描述。

3.3最佳楼层数的确定：对于确定的体积的建筑，当建筑高度是定值的时候，建筑的总建筑面积是相等的，当底面积也相等的时候，形状因子值越小体形系数值也越小。对于已经确定的底面形状，形状因子是确定的并可求，此时体形系数与建筑层数成函数关系，当体形系数取最小值的时候，建筑出于最节能的状态，因此对于建筑总面积和层高是定值的时候，最佳节能楼层随着形状因子增大而减小，经计算我们可以得到一个这样的结论，如果建筑底面形状是圆形或者正方形的时候，建筑面积为3000㎡到5000㎡的时候层数以5层到6层最为节能。对于确定的形状因子，体形系数值随着建筑面积增大而减小，建筑面积确定时，体形系数值越大最佳体形系数值也越大。

3.4与其他节能方式的配合：基于对体形的设计，再通过具体的建筑科技来实现更高要求的节能。这些科技包括外墙、门窗和屋顶等节能技术，地(水)源热泵系统、置换式新风系统、地面辐射采暖和太阳能等新能源的开发利用。其中，新能源的开发利用包括太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗和光电玻璃幕墙等。实现建筑节能的过程，一是要通过设计，在建筑形体上达到最自然的通风采光保温隔热要求，二是要通过科学的施工组织设计，实现建筑机械使用效能的最大化，以此降低建筑机械使用带来的能耗和二氧化碳排放;三是要通过优化设计，促成绿色、环保、生态建筑材料和低耗能设备在建筑上的使用，以及低碳、零碳建筑产品的最终实现;四是要通过技术创新、工艺创新，在科学可行的范围内有效地节约建筑原材料，尤其是钢材、混凝土和周转材料的使用。

结束语：随着经济的发展，人们对建筑室内环境的要求不断的提高，建筑能耗也相应的增加，导致的能源紧缺日益的严重，因此作为建筑师我们需要从建筑的角度为我们的地球做一定的贡献，建筑的节能，首先是从设计的角度包含着对平面体形的推敲和对建筑高度的推敲，在此基础上在运用新技术新材料达到更高的节能要求。在满足使用要求的情况下，建筑能耗降到最低是我们每一个建筑师应该追求的境界。

参考文献

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