基于Ecotect的福建土樓節能設計策略研究

李月榕

(西安科技大學建筑與土木工程學院 陜西 西安 710054)

引言

隨著20世紀50年代最后一批土樓的興建，當代的當地居民已經不再大量建造土樓。如今大量草根土樓長期無人居住，長久失修，瀕臨破敗。因此，對土樓聚落的保護與更新使之能夠再利用是一項可以深入探討且亟待研究的課題。本文以南靖縣土樓為研究對象，進行朝向、室內舒適度、采光等模擬分析，并提出相應優化建議，所得結論可為當地土樓節能設計策略研究提供理論依據。

一、土樓概況

福建土樓共有3000座，保存最完整，覆蓋范圍最廣，數量最多，品種最豐富[1]。

土樓是解決人口增長與土地減少之間的矛盾的最佳方法，其具有以下獨特性能：土樓外墻使用的是紅壤土、砂石、竹片等材料，皆通過就地取材，用最平常的泥土和木材建造而成堅不可摧的樓堡，其歷經百年屹立不倒，堅固異常[2]；廢棄時歸于自然，不造成污染，也極具當地特色，富有地域氣息，對文脈和資源兩方面的可持續發展都有重要意義。

二、軟件模擬分析

(一)軟件選取

本文主要采用Autodesk Revit Architecture軟件對福建土樓進行3D建模(見圖1)。將Revit建好的模型導入建筑環境模擬軟件Ecotect中進行模擬分析。

圖1 福建土樓模擬圖(作者自繪)

(二)最佳朝向計算

所謂最佳朝向就是考慮到過冷時間里得到的太陽輻射較多，過熱時間里得到的太陽輻射較少，二者權衡折中的一個方向。由最佳朝向圖(見圖2)得出土樓的最佳朝向為170°，最差朝向為80°。

圖2 最佳朝向圖

(三)采光分析

表1采光分析報告

Table1Lightinganalysisreport

根據《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2014[3]要求“自然光的照度大于269Lux但小于5380Lux的部分，要占到總面積的75%以上”，由分析報告(見表1)中可以看出土樓房間自然采光設計并不是非常的理想。

三、節能設計策略

通過Ecotect軟件模擬分析，土樓整體室內熱環境情況較好，結合實際對上述存在的其他問題進行節能設計優化：

1.根據廈門地區最佳朝向，宜將主房設在夏季迎風面(南面)，輔助用房設在背風面。為防止冬季冷風的侵襲，土樓開口不宜朝向冬季主導風向，且開口不宜過大。

2.窗墻比增大為40%，不僅可以提高室內的采光，也可增加土樓的室內舒適度。北側設置防寒綠化；減少北向開窗；增加門窗的氣密性設計。為防止冬季門窗的冷風滲透，可設置防寒門斗；再門上加防風條；加設防寒窗簾、門簾以及風幕；窗上加密封墊和插銷[4]。

3.廈門地區冬季氣溫基本在0℃以上，且晴天較多可在南向安裝質量合格的太陽能光電板，既環保，又能利用太陽能這種可再生資源來提供日常的用電需求，還可保存電能，以供陰雨天氣太陽能不足的情況下進行供電。

4.通過對土樓的采光模擬分析，發現土樓采光不足，32.19%的時間需要人工照明，而大多居民并沒有節能的意識，故大多未選擇節能燈進行照明。建議采用鹵鎢燈取代普通照明白熾燈(節電50%～60%)；用自鎮流單端熒光燈取代白熾燈(節電70%～80%)；用直管型熒光燈取代白熾燈；直管型熒光燈的升級換代(節電70%～90%)[5]；具體可根據經濟情況來選用節能燈。

四、結束語

1.本文基于Ecotect軟件對土樓進行模擬分析，可直觀地對建筑信息模型進行節能分析及模擬計算，有針對性地提出節能設計策略，可滿足土樓居民的正常使用，并有個舒適的居住環境，保證土樓持續健康的發展。

2.土樓為我們提供了生態建筑設計的新角度：生態建筑，不是一定要通過復雜高端的技術來實現低碳節能的目的，運用最傳統的材料和手法建成的原生態建筑不僅綠色環保，造價也足夠經濟，對文化傳承和資源利用兩方面的可持續發展都有重要意義。