基于能效的建筑规划设计分析

谭格辉

[摘要]本文针对目前国民经济发展对于建筑物的能效要求，强化了项目规划设计过程中能效意识，分析了基于能效的建筑规划设计理论，总结新建建筑能效提升线路，结合实际分析能效提升的关键问题，并在项目规划设计工作中重点关注能效优化要点，有效促进了建筑能效管理体系并提升了建筑物整体品质。

[关键词]高层酒店建筑；能效提升体系；规划设计；整合设计

文章编号：2095-4085（2016）05-0041-02

能源和环境保护问题随着经济的高速增长而不断凸显其地位，国家已经做出了“至2020年单位GDP减排40%～50%”的重大承诺，大中型建筑物能耗普遍偏高，建筑物的能效因素受到越来越普遍的关注，在建筑规划优化设计中的节能减排提效迫在眉睫。2014版公用建筑节能设计标准要求新建项目能效提升目标为62%，特别是政府投资项目必须达到绿色建筑一星及以上标准，对建筑规划能效优化提出了较高的要求。目前建筑能效研究着重于机械设备的开展和多项设备组合，建筑规划设计的能效优化讲求系统的分析建筑能效条件，采取整合设计思路。本文从建筑能效同人体需求关联着手，遵从有效能量服从人体的原则，以系统整合设计解决单一条件的不足，将建筑体系联立，达到建筑整体能效优化的目标。

1.项目概况

广西柳州酒店项目位于柳州市三江侗族自治县桐乡大道，东南向毗邻福禄寿森林公园，西面紧邻浔江，规划用地面积为1134.21平方米，绿化率3%，容积率8.58。本项目用地受限制条件较多，建设单位对品质要求较高，提升项目品质、能效优化为本项目建筑规划设计重要考虑因素。

2.基于能效的建筑规划设计理论

建筑规划设计能效优化具有被动式特点。在能源方面，着重于冬季的太阳能辐射采暖、降低围护结构等损失，夏天则要控制建筑室内的热量、通过朝向通风组织等方法做到最大限度的自然降温，南方地区在夏季的能效措施更为重要。在交通组织等方面的规划设计着重于人体需求能效思路，最顺畅化组织整个交通体系。目前有在规划设计中存在较多的为解决能效优化的冬季与夏季矛盾的问题方案，本项目着重考虑建筑划分非被动区域与被动区域的方案。非被动区域也就是受周边环境影响较小甚至不受影响的区域，主要能量来源于人体和设备，需要设置不间断照明系统。考虑到环境因素条件和周边建筑条件直接对建筑影响的问题，通常设计被动区域进深在建筑层高两倍左右。综合考虑维持建筑内部满足人体所需光度、湿度、热度以及敏感度等能量要求，对各项规划参数统筹分析、精细设计，为本项目能效优化的整体思路。

3.能效提升关键问题分析

深入理解建筑规划能效优化的目标，区分建筑被动区域与非被动区域能效差别，即优化建筑各项参数指标，继而满足人体需求、节约能源并与环境和谐共生，基于此系统分析建筑各项参数。

建筑所在位置是能效优化最重点关注参数之一，各项气象数据对建筑影响至关重要，构思阶段进行逐个小时气温变化情况和太阳辐射数值均应纳入考虑范畴。建筑的方位和尺寸参数很大程度上决定了建筑布局、能量组织、交通组织和流体组织。建筑结构有轻型、中型和重型的区别，能效优化措施差距较大。本项目建筑功能明确，酒店项目作息时间稳定，有利于本项目的能效优化。规划阶段对设备参数的统筹主要从室内散热、供冷效率、供热效率、夏季通风方案及冬季换气方案等方面考虑。南方地区夏季制冷设备使用频繁，受酒店项目自身条件限制，对其优化难度较大。照明参数要结合住宿房间、会议房间、餐饮区域、商务区域等不同功能考虑照度需求。酒店围护结构考虑因素较多，其中屋顶传热条件、地面传热条件、外墙传热条件和窗户传热条件在规划过程中需要重点分析。热工方面着重分析冬季采暖温度、夏季空调温度、夏季过热温度，考虑热能和照度问题。

4.项目能效优化整体规划设计分析

设计初期进行了大量的运算，并对比了多个方案，整体把握，同时精细化考虑被动区域与非被动区域差异，总结能效优化方面的条件。人体活动对于外界能量在室内的动态及室内温度影响较为明显，开关门频率较高条件下，室内瞬时温度波动较大。照度分析过程受阳光充足与否影响较大，阳光充足条件下室内照明对人体所需照度基本没有影响。室内能量较少收到人体活动的影响，外部能量的输入更容易引起室内能量的突变。

窗墙比是建筑窗户面积同侧外部围护结构面积比值，对于被动区能耗影响较明显，通常以基本能量来表示。既有设计结论表明，窗墙比的增加可能减少因照明带来的建筑能量损失，特别是在低于35%窗墙比条件下，影响结果更为显著，在此条件下提升窗户面积可以很好的降低照明能耗，通常高于40%窗墙比条件下，受自然采光充足影响而降低对能耗影响效果。窗墙比影响太阳辐射能量大小，因此对供热能耗有一定的影响，南向和东西向部分均随着窗墙比增大而降低能耗，但在北向部分由于受采暖控制能耗，所以窗墙比越大能耗反而也提升。外墙、窗户和屋顶等围护结构传热系数对于建筑保温性能影响显著，提升围护结构传热系数成为能效优化的重点之一。通风是符合人体能量规律的降温方案，其能够排除建筑室内的散热，调节室内温度。通风又分为自然通风和夜间通风，规划过程中需要对比方案来决定通风的选取与否以及通风的执行情况。通常每天高于人体舒适温度时间超过两个小时即属于过热天，项目所在地过热天数较多，散热降低空调能耗，利于能效优化。规划设计过程中对能效优化影响的多项因素需要统筹考虑、综合设计，各项因素之间也是互相制约或互相促进，需要参数化解决方案，本项目在考虑各项参数过程中均引入被动区域与非被动区域的区别，独立分析。提高窗墙比能够更好的应用自然光照明，降低照明能耗，但室内降温所需的空调能耗提高较大，而在被动区域与非被动区域影响更为复杂，需要对照明、供热、降温等能耗结合所在区域进行全面考虑，寻求平衡处理。综合各项参数分析结论，在建筑场地布置、朝向设置及布局方面引入能效优化思路，精细化设计。建筑遵循最大化的利用项目场地及景观资源的原则，结合场地原有的形态进行建筑规划布置，主要朝向为东南方向，结合项目场地形状布置了“L”型，东南方向面山、西北方向面江。建筑布局方面，底层设置为服务用房，塔楼设置为酒店用房。综合分析能效优化，总体来讲本项目南向和东西向窗墙比宜取25%～30%，北向部分宜取30%～40%，被动区域与非被动区域参数选取差距较大。交通系统对于能效优化作用明显，本项目遵循适用且高效的交通规划原则，人行及车行出入口设置于基地西北侧道路上。人行人口由道路进入架空过渡性灰空间，继而介入接待大厅。考虑到项目用地紧张及交通能效因素，车行线路采取穿越架空层进入基地内部方案，形成明确而顺畅的功能流线。

5.结语

通过分析、计算和设计流程分析发现，在建筑规划设计过程中的引入能效提升思路有助于提升建筑品质，为客户创造更舒适更友好的产品。规划阶段要以人体需求为出发点，细致考虑建筑位置、体型、气候等，确定能效优化定位；能量路径、窗墙比、通风形式等参数对于建筑能效优化影响显著，需精细化分析；建筑规划设计中的能效优化是系统工作，需要统筹分析、全面考虑、综合决策。