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城中村建设中的建筑节能分析

2012-12-18 08:00 来源:建筑节能论文 人参与在线咨询

作者:张献梅 鲁艳蕊 单位:济源职业技术学院 河南财政税务高等专科学校

豫西北城中村建设中的建筑体型选择

1体型系数的控制1)豫西北地区建筑体型系数的限值。建筑体型系数是指建筑与室外大气接触的外表面面积(不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积)与其所包围的建筑空间体积的比值。体型系数越大,单位建筑空间所分担的热损失面积越大,能耗就越大。很多资料表明,体型系数每增加0.01,能耗约增加4%~8%;每减少0.01,能耗约减少3%~3%。体型系数根据各地的气候特点有所不同,我国共分为五个热工分区,表1是豫西北居住建筑体型系数的限值。2)豫西北地区控制或降低体型系数的方法。以济源市城中村建筑为例,调查计算了济源市豫光花园12栋6层建筑,济源市金鑫帝景城3栋高层建筑,济源市济水苑18栋6层建筑,7栋高层建筑,济源市城中村2层住宅40栋建筑的体型系数,具体统计情况见表2。从表2可看出,济源市城中村中的2层住宅体型系数最大,不利于节能,随着层数的增加,体型系数逐渐降低。济源市现采取淘汰4层以下的低层住宅,提倡6层以上的多层住宅,鼓励开发高层住宅的方法降低体型系数。同时,文献研究表明[2],建筑的体型系数还随着建筑层高的增加而降低,豫西北城中村建筑在节能设计时,考虑在不影响住宅使用功能的前提下,降低建筑层高(一般为8m)来控制建筑体型系数,从而降低建筑能耗。为进一步改善豫西北城中村建筑中的室内热环境,在设计时,应尽量减少建筑体形的变化,一般采取联排建筑单元的形式,对立面变化丰富的建筑,采用封闭凹凸变化的部位或减少退台面积降低体型系数。在满足采光通风的情况下,采用加大建筑进深的方法来降低体型系数,改善室内热环境。

2考虑日辐射得热量太阳总辐射由直接辐射和散射辐射组成,经研究发现,我国寒冷地区日辐射得热量南向垂直表面冬季日最大,夏季偏小,东西向夏季最大[3],见图1。寒冷地区建筑节能设计主要体形选择应重点从冬季得热量最多的角度考虑,豫西北城中村建筑中设计朝向应采用南北方向,使南墙面吸收的辐射热量尽可能最大。

3设计有利避风的建筑形态豫西北地区冬季主导风向为西北向,夏季主导风向为东南风。冬季寒流风向的主导风向对建筑节能不利,故在建筑形态设计中应多考虑冬季避风。焦作、济源地处太行山南麓,在城中村节能建筑群设计时,建筑群布局紧凑,建筑间距与建筑高度之比控制在1∶2的范围内,且建筑物高度从南往北逐渐增加,呈台阶式布局,充分利用迎风向的建筑物风影效果,缓冲下行风,使其后排建筑物避开寒风侵袭。三门峡属丘陵地带,境内起伏不平,沟壑纵横,在城中村建筑群的设计上,尽可能地封闭西北向,常考虑用U型建筑布局形成半封闭院落或封闭院落,抵御冬季寒风的入侵。

窗墙面积比的确定

窗墙面积比是指窗洞面积与房间立面单元面积的比值。确定窗墙面积比的基本原则是依据该地区冬季不同朝向的日照情况、季风影响、室外空气温度、室内采光设计标准以及开窗面积与建筑能耗所占比例等因素综合考虑[4]。通过分析窗墙面积比与建筑能耗的关系来确定豫西北城中村建设中的窗墙面积比,选取了济源城中村不同朝向住宅进行研究,见表3。从表3可看出,随着窗墙面积比的增大,建筑耗热量指标也逐渐增大。建筑的朝向不同,相同的窗墙面积比对耗热量指标的影响也不同;其中北向窗墙面积比对耗热量指标的影响最大,东西向次之,南向最小。所以在豫西北城中村设计时,应尽量加大南向建筑的开窗面积(窗墙面积比不超过0.35),减少北向开窗。

豫西北地区日照间距

合理确定豫西北城中村建筑的日照间距,使住宅建筑拥有充分的日照时间,在冬季获得太阳辐射热,提高室温,也是豫西北城中村建筑节能设计中需关注的一个环节。GB50180—93《城市居住区规划设计规范》中对居住建筑日照标准做了明确规定。下面用日照棒影法对豫西北城中村建筑的日照间距进行研究。日照间距指为保证后排建筑在冬至日底层获得不低于2h的满窗日照而保持的最小间隔距离。根据1970年至2000年的天文资料可得,冬至日太阳赤纬角δ的最大值为-20°27'。地理纬度φ可根据有关部门的资料获得,豫西北焦作的地理纬度为35°14',济源为35°5',三门峡为34°28'。时角Ω可通过公式Ω=15(t+Tzn+Er-12)-L[4]求得,公式中:t为北京时间;L为当地经度;Tzn为时区数,取北京时区8;Er为时差。选取济源市新建的豫光花园小区19号楼作为观测点,在冬至日从日出到日落观察其太阳方位角,并进行计算。通过表4可看出,日照间距系数越大光照时间越长,济源市冬至日建筑日照间距系数为1.2时正南向的日照时间不少于2h。同时从表4还可看出,早晚时太阳高度角较小,而太阳方位角和日照间距系数较大;中午时太阳高度角较大,太阳方位角和日照系数较小。日照间距系数越大建筑的间距越大。上面所测的日照间距为济源市豫光花园正面的间距,当采用不同方位进行建筑设计时,还需要根据不同朝向的日照间距折减系数进行换算。除了合理确定日照间距外,在城中村建筑节能设计时,还应充分考虑通过合理的建筑选址争取良好日照:将建筑选在向阳、避风地段上;选择不受周围环境遮挡的地段上,来满足日照间距的要求。

结语

在豫西北城中村建设设计中,应结合豫西北的地理位置、地形特点、气候条件等,综合考虑建筑体形系数、窗墙面积比、日照间距等各种规定性指标,从设计源头做好建筑节能工作。

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