寒冷地區(qū)低能耗辦公建筑設(shè)計策略

1、<p>　　寒冷地區(qū)低能耗辦公建筑設(shè)計策略</p><p>　　【摘要】：通過分析寒冷地區(qū)辦公建筑能耗特點以及寒冷地區(qū)氣候特點，從形體設(shè)計、采光通風(fēng)、維護結(jié)構(gòu)等幾個方面對寒冷地區(qū)辦公建筑進行綜合考慮，初步探討寒冷地區(qū)低能耗辦公建筑的設(shè)計策略。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū) 辦公建筑 低能耗設(shè)計策略 </p><p>　　中圖分類號：TU2文獻標(biāo)識

2、碼： A </p><p><b>　　一、背景 </b></p><p>　　進入21世紀(jì)以來，隨著我國城市化進程的加快，建筑能耗在總能耗中所占比重越來越大。其已逐漸與工業(yè)能耗、交通能耗并列，成為我們?nèi)竽茉聪闹弧Ｔ谖覈?，建筑的總能耗已?jīng)占到全社會總能耗的25.5%左右?？v觀建筑全生命周期，建筑材料生產(chǎn)耗能和運輸耗能只占總能耗的20%左右，大部分的能耗消耗發(fā)生在

3、建筑運行的過程中。 </p><p>　　我國大型公共建筑的單位建筑面積能耗大約是普通居住建筑的10倍左右，辦公建筑是公共建筑中一個重要的建筑類型。在我國，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各個城市都在興建新辦公樓，如果不注意控制辦公建筑的節(jié)能問題，那么后果將是非常嚴(yán)重的。 </p><p>　　二、寒冷地區(qū)辦公建筑的能耗特點分析 </p><p>　　2.1辦公建筑的功能及組合形式

4、 </p><p>　　辦公建筑通常由主要使用空間、次要使用空間和交通聯(lián)系空間三個部分組成?，F(xiàn)代辦公建筑主要使用空間包括具有辦公功能的辦公空間及與辦公功能密切聯(lián)系的會議空間、展示空間。辦公建筑中的交通聯(lián)系部分可以分為水平交通、垂直交通、交通樞紐三個部分。在使用行為上,辦公建筑也不相同于其它建筑,如其使用時間主要集中在白天,通常是上午8點到下午17點,且周末休息。 </p><p>　　在辦

5、公建筑單體設(shè)計中，由于不同的功能要求出現(xiàn)多種空間組合形式。不同的空間形式會影響到使用和建筑的能耗。按照辦公建筑空間布局特點劃分，可以分為以下幾類（見圖2-1）：外廊式辦公樓、內(nèi)廊式辦公樓、核心筒式辦公建筑、帶內(nèi)院的辦公建筑、以中庭為核心的辦公建筑等幾大類。 </p><p>　　2.2寒冷地區(qū)辦公建筑的能耗特點 </p><p>　　防寒保溫是我國寒冷地區(qū)內(nèi)辦公建筑寒冷地區(qū)的首要任務(wù)，對于

6、大型城市的辦公建筑，夏季的隔熱通風(fēng)問題也不容忽視。如北京、天津、石家莊、鄭州等這些人口超過百萬的大型城市,夏季極端氣溫可達40℃以上。所以再對這些城市的建筑進行防寒保溫的同時也須兼顧夏季的防熱以及自然通風(fēng)等方面的問題。 </p><p>　　現(xiàn)代辦公建筑多依賴于建筑設(shè)備對室內(nèi)空間環(huán)境進行調(diào)節(jié)，其主要的能源消耗為冬季采暖與夏季制冷。此外，大型辦公建筑的能耗過大的另一主要原因是大量使用比較落后的玻璃幕墻技術(shù)。另一方面

7、，部分大型辦公建筑的形體設(shè)計方面存在問題，內(nèi)部空間與外界環(huán)境處于隔離狀態(tài)，空調(diào)使用時間較其它辦公建筑相比時間過長。 </p><p>　　三、寒冷地區(qū)低能耗辦公建筑設(shè)計策略 </p><p>　　3.1寒冷地區(qū)低能耗辦公建筑的形體設(shè)計策略 </p><p>　　對于寒冷地區(qū)輻射與熱損失而言,建筑物周長與面積之比(P/A)越大,在白天輻射的熱就越多,夜間熱損失也越大。

8、同樣P/A值越小,白天得熱就越小,夜間熱損失也越小。在寒冷地區(qū)P/A應(yīng)最小。另一個重要的參數(shù)為體形系數(shù)(S/V):建筑表面積與體積之比。體型系數(shù)是決定其熱量得失的重要因素。建筑表面積越大,通過它的熱量得失就越多,所以小的體型系數(shù)也就意味著小的熱量得失。相同體積的情況下通過減少表面積降低熱傳遞,有利于節(jié)能。 </p><p>　　3.2寒冷地區(qū)低能耗辦公建筑的采光與通風(fēng)設(shè)計策略 </p><p&

9、gt;<b>　　a.采光 </b></p><p>　　人工照明是辦公室中能源消耗大的主因之一，占據(jù)了電力消耗的50%。自然光線無疑具有電力照明所不具備的種種優(yōu)點。使用自然光照明,例如通過修建天井和設(shè)計進深較窄的樓面,可以部分的代替人工照明,這樣大約能夠節(jié)省40%-50%的能耗。 </p><p>　　對現(xiàn)代辦公建筑來講，不能完全的用自然光線取代電力照明,但是可以通

10、過科學(xué)的設(shè)計最大限度的利用自然光線。我國的北方地區(qū)日照較為充足,設(shè)計中應(yīng)減少辦公建筑的進深,利用光反射系統(tǒng)或者采用中庭、采光井來減少晝間對電能的依賴。同時恰當(dāng)?shù)奈蓓斝问揭材転榻ㄖ畲笙薅鹊貭幦〉阶匀还饩€。如(圖3-1)所示，經(jīng)過優(yōu)化的屋頂設(shè)計將有效地提高建筑中庭冬季日照的區(qū)域。 </p><p><b>　　b.通風(fēng) </b></p><p>　　自然通風(fēng)能夠改善室內(nèi)

11、熱舒適和空氣質(zhì)量。夏季利用自然通風(fēng)進行被動式降溫可以減少空調(diào)的能耗,進行被動式降溫有兩種途徑,一是將室外空氣引入室內(nèi),直接吹過人體,加速水分的蒸發(fā),從而使人感到?jīng)鏊?；二是夜間通風(fēng)降溫。即把夜晚的涼風(fēng)引入室內(nèi),使室內(nèi)蓄熱材料充分散熱。第二天，蓄熱材料可以使減緩室內(nèi)的溫度的上升。 </p><p>　　自二十世紀(jì)六十年代末,波特曼中庭理論問世以來,中庭作為“富有生活氣息、充滿人性的場所,猶如一個室內(nèi)的城市廣場”而存在

12、。但同時由于設(shè)計者對節(jié)能問題的認識不當(dāng)或缺乏足夠的技術(shù)支持造成了許多建筑物的中庭成為建筑高能耗的“黑洞”。 </p><p>　　對于北方地區(qū)的中庭,應(yīng)同時兼具采暖和降溫功能。采用的具體策略如下:對于夏季辦公建筑,應(yīng)為中庭采取一定的遮陽措施并在頂部設(shè)置電動換氣扇,良好組織中庭通風(fēng),防止室內(nèi)熱量聚集,降低空氣溫度；利用中庭空間阻擋陽光直接輻射進入室內(nèi),在阻擋強光直射的同時,利用反射光為相鄰房間提供照明；在空調(diào)狀況下

13、,辦公建筑房間夏季吸熱,因此保持建筑平面緊湊布局,盡量漸少主體建筑外圍護面積是最有效的節(jié)能手段。 </p><p>　　3.4寒冷地區(qū)低能耗辦公建筑的維護結(jié)構(gòu)設(shè)計策略 </p><p>　　北方寒冷地區(qū)建筑的冬季防寒保溫對建筑的節(jié)能意義重大。具體說來,就是除改善采暖設(shè)備能耗以外,還需加強建筑外維護結(jié)構(gòu)的保溫性能。建筑維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)是影響建筑采暖能耗的重要因素。 </p>

14、<p><b>　　a.外墻系統(tǒng) </b></p><p>　　墻體是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體。單一墻體材料在作為主要承重結(jié)構(gòu)的同時,往往難以滿足較高的保溫、隔熱要求。因此復(fù)合墻體越來越成為當(dāng)代墻體的主流。復(fù)合墻體一般用磚或鋼筋混凝土作承重墻,并與絕熱材料復(fù)合，或者用鋼或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),用薄壁材料夾以絕熱材料作為墻體。復(fù)合保溫墻體構(gòu)造主要分為外保溫、內(nèi)保溫和夾心保溫三種類型。其中外

15、保溫做法效果較好,是目前較常見的一種保溫構(gòu)造做法。外保溫構(gòu)造可防冷(熱)橋,不僅冬季保溫性能好,而且夏季隔熱性能優(yōu)良。 </p><p>　　如今“玻璃幕墻”似乎成了辦公建筑的代名詞,但是閃亮的幕墻背后卻隱匿著巨大能耗的缺口?，F(xiàn)在許多辦公建筑的保溫隔熱處理是通過采用裝有遮陽系統(tǒng)的雙層通風(fēng)玻璃幕墻（簡稱DSF）實現(xiàn)的。但是現(xiàn)階段DSF在我國國內(nèi)推廣條件還不成熟,主要是因為我國無論是設(shè)計院還是幕墻公司都不具備設(shè)計出熱

16、物理性能良好的DSF所需要的相應(yīng)知識和經(jīng)驗。同時DSF的造價較高,一般為普通幕墻的4倍以上。因此,在我國現(xiàn)階段的條件下,中空玻璃與斷熱型材組成的單層幕墻和外遮陽系統(tǒng)相結(jié)合的外表皮結(jié)構(gòu)是值得推廣的方式之一。 </p><p><b>　　b.外窗系統(tǒng) </b></p><p>　　窗是建筑中一個特別而重要的外圍護結(jié)構(gòu),和其他所有外維護結(jié)構(gòu)一樣,窗戶也要保證室內(nèi)的環(huán)境不受

17、或者少受室外環(huán)境的不利影響，對于一般性的辦公建筑窗戶仍然是室內(nèi)進行通風(fēng)的主要途徑。 </p><p>　　窗戶曾經(jīng)是節(jié)能建筑設(shè)計中的一個薄弱構(gòu)件,其傳熱系數(shù)可達墻體傳熱系數(shù)的2-3倍,我國節(jié)能法規(guī)中對窗戶面積有一定的控制。限制窗戶面積可以減少窗戶引起的熱損失。毋庸置疑,窗戶的選擇直接影響著建筑的節(jié)能效率,在工程項目中外窗系統(tǒng)的選擇與設(shè)計必須綜合考慮造價、保溫性能、材料特性等因素。在此基礎(chǔ)之上提出相應(yīng)的外窗系統(tǒng)方案