關于寒冷地區多層辦公建筑低能耗設計原型的探討

羅朗

（沈陽市皇姑熱電有限公司 遼寧沈陽 110035）

前言

我國大型公共建筑的面積能耗是普通建筑的十倍左右，基于當前綠色可持續發展理念的背景下，如何設計建筑低耗能原型是當前重要基礎。寒冷地區多層辦公建筑低耗能設計在很大程度上能夠實現我國節能建筑的基本目標，解決當前能耗嚴重的惡劣問題。

1 寒冷地區的基本特點

當前居民建筑的熱工設計要與氣候類型相適應，并保證室內熱環境的基本要求。我國寒冷地區的主要氣候特點為冬季嚴寒干燥，夏季炎熱濕潤，部分地區降水量相對集中且春秋季節較短。多為大風風沙、夏季多冰雹、雷暴。其中最主要的特點為冬季與夏季持續時間較長。對比多個城市的氣象數據可知，寒冷地區的主要城市在冬季平均氣溫都為0°C以下，夏季平均氣溫在26°C左右。但個別城市在夏季極端氣溫可達到40°C以上[1]。因此夏季冬季的氣候差異較大是其特點之二。而寒冷地區在秋季氣溫相對較低，空氣干濕是影響室內環境舒適度的重要原因。

在日照方面，我國絕大部門地區太陽能資源較為豐富，尤其在寒冷地區能夠充分利用日照來提升室內溫度，但與此同時也要注意夏季避免日照使得室內溫度過高。

2 低耗能多層辦公建筑設計原型研究

2.1 原型理論研究

原型概念在傳統意義上講為原始的模型，特指文學藝術作品中所塑造的人物形象等。在本文中主要指符合基本使用要求的基礎形體，也就是說辦公建筑低耗能設計階段能夠被參照的圖示或其他文字模型系統。在我國建筑節能方面的研究過程中，低耗能建筑逐漸被人們認可并接受，在不同的地域環境中要根據參照標準進行設計與修建，進而保證節能建筑的合理性與實用性。原型要具有便利性，且在設計時需要根據實際情況進行測繪，保證手段合理、內容簡單明確。設計必須滿足傳熱系數、窗墻比、遮陽系數等強制條文，并通過計算使得設計建筑能夠確保總體熱工性能，滿足節能的基本要求。而內容簡單明確是提升工作效率的基本途徑，基于建筑師的思維方式，建筑創作的束縛性越低其創新空間越大，因此建筑師應具有一定的度量，在后期的設計中將偏差降到最低。根據寒冷地區的實際情況設計低耗能建筑原型，將多專業領域滲透進去進而提升方案的可行性。降低方案不確定性，通過反復分析、推敲、研究使得工作難度簡化，提升工作效率。

2.2 場地設計

建筑能耗將受到周圍建筑以及氣候特點的影響，因此在原型設計的過程中需要結合寒冷地區的基本特點，準確把握建筑的最佳朝向以及周邊環境對能耗的影響。一般來講，道路、地形、采光等環境對朝向均有所影響，因此在一個區域內要根據太陽軌跡以及方向的穩定性數據來確定建筑物的朝向，冬天具有避寒作用且能夠獲得充足日照，而夏季則能夠保證良好通風，盡量避免人工輔助達到冬暖夏涼的效果。其次，保證建筑的自然通風，其中自然通風的主要作用分為三種：①以室外的新鮮空氣代替室內含有污染物質的空氣，進而提升室內空氣品質。②提供或改善使用者的室內舒適程度，通過對流增加體表散熱能力，為人們帶來舒適度的感覺。③當室內溫度高于室外溫度時，可以通過冷卻建筑物周圍結構調節室內溫度，也就是說室內外溫差越大其冷卻效果越好。空氣的流通能夠改善人體表面溫度，通過散熱為人們帶來舒適的體驗。因此在原型設計時應考慮建筑物的迎風面，即正壓區，其背風面為負壓區。當有風吹向建筑物時，背風面會形成風影區影響風速，周邊的氣流也將隨之受到影響。進而達到調節建筑熱環境、降低建筑能耗的基本目標。根據有關研究表明，風影的長度與進深相同的情況下，建筑越高、風影越長。在高度、進深相同時，建筑越長風影越短。因此應綜合考慮影響通風效果的有關問題，盡最大可能使用自然風降低建筑能耗。

2.3 內部空間布局

合理布局內部形式以及組合形態，能夠有效組織自然通風與采光，充分利用自然因素使得室內環境舒適。根據相關資料得到以下三種布置形式不適合作為寒冷地區的能耗建筑基本形體：無走廊式、外走廊式、雙走廊式[2]。這種形式的熱工效果較差，不建議采用。通常對走道的設計要遵從《辦公建筑設計規范》以及《建筑設計防火規范》。因此，在寒冷地區多層辦公建筑低耗能原型的確定要根據該規范。與此同時，要合理分區。辦公建筑內部分區中，根據房間使用功能的不同使得室內環境的熱量也有所差異。在建筑設計初期，要根據房間熱工環境的不同進行合理區分，以房間類型近似原則為基礎，滿足基本功能的同時盡可能將熱環境要求相似的房間布置在一起。將舒適度較高的環境以及熱環境較高的房間布置在一起。于寒冷地區而言，內部形式要考慮不同空間的結合，盡量減少大空間形式，通過聚集和規模效應來提升建筑物的溫度需求。同時，為減少空氣的突然變化，保持辦公區域內溫度的合理性，要減少建筑內滲透熱的損失。因此建議在使用的過程中盡量使得辦公室內外之間設置過渡區域，這對于寒冷地區的冬季采暖與夏季降低室內溫度具有積極意義。合理布局室內空間，小型辦公空間更受到人們的喜愛，在辦公環境中更愿意擁有自己的半私密弓箭。因此，小空間辦公室更有利于人與人之間的和諧關系。其而在小辦公區域內更有利于精神的集中，不受外界因素的影響進而提升工作效率。

3 結論

綜上所述，寒冷地區多層建筑低耗能原型設計要綜合考慮地域情況以及設計原則，根據內部空間使用情況的差異，合理布局。并注意控制建筑物的基本朝向，盡可能通過自然條件降低建筑物的耗能情況。只有通過全方位的綜合考慮才能做到建筑低耗能基本目標。

[1]任彬彬.寒冷地區多層辦公建筑低能耗設計原型研究[D].天津大學，2014.

[2]張冉.嚴寒地區低能耗多層辦公建筑形態設計參數模擬研究[D].哈爾濱工業大學，2014.