摘要：建筑體形系數(shù)反應(yīng)單位建筑空間的熱散失面積大小，對建筑耗能有直接影響。本文研究了住宅建筑不同平面形狀對建筑系數(shù)的影響，并通過實(shí)例分析了規(guī)劃方案階段建筑體形系數(shù)的控制對建筑節(jié)能的影響。

關(guān)鍵詞：建筑體形系數(shù)；綠色建筑；平面形狀；規(guī)劃方案階段；節(jié)能

引言：隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對能源的消耗也急劇增加，在能源消耗中，建筑耗能占有相當(dāng)分量，建筑節(jié)能已成為社會極度關(guān)注的現(xiàn)實(shí)問題。大力發(fā)展綠色建筑是降低建筑能耗的重要途徑，其中《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》4·2·4條文中涉及的住宅建筑的體形不僅影響住宅的外在質(zhì)量，同時(shí)也影響住宅的通風(fēng)、采光和節(jié)能等方面的內(nèi)在質(zhì)量。綠色建筑應(yīng)充分利用場地的有利條件，盡量避免不利因素，進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。建筑節(jié)能，設(shè)計(jì)是核心，其中規(guī)劃方案階段的設(shè)計(jì)與審批是重中之重。本文提出規(guī)劃方案階段就應(yīng)對建筑節(jié)能相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行控制。

一、建筑體形系數(shù)

建筑體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積即我們通常所說的圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積。圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑物及房間各面的圍護(hù)物，分為透明和不透明兩種類型：不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)有墻、屋面、地板、頂棚等；透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)有窗戶、天窗、陽臺門、玻璃隔斷等。按是否與室外空氣直接接觸，又可以分為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)[1]。在不需特別加以指明的情況下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常是指外圍護(hù)結(jié)構(gòu)[5]。不采暖樓梯間隔墻和戶門屬于圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但計(jì)算建筑體形系數(shù)時(shí)，外表面積不包括地面以及不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積。

設(shè)建筑物接觸室外大氣的外表面積為F0，其所包圍的體積V0，則建筑體形系數(shù)

S= F0/ V0[2]。

建筑體形系數(shù)中所指的外表面積不包括女兒墻，也不包括屋面層的樓梯間與設(shè)備用房等的墻體。突出墻面的構(gòu)件如空調(diào)板在計(jì)算時(shí)忽略掉，按完整的墻體計(jì)算即可。

二、建筑體形系數(shù)與能耗的關(guān)系

建筑體形系數(shù)與建筑物的節(jié)能有直接關(guān)系； 體形系數(shù)越大，說明同樣建筑體積的外表面積越大，散熱面積越大，建筑能耗就越高，對建筑節(jié)能越不利；體形系數(shù)越小對建筑節(jié)能越有利。也就是說，在其他條件相同的情況下，體積小、體形復(fù)雜的建筑，以及平房和低層建筑，

體形系數(shù)較大，對節(jié)能不利；體積大、體形簡單的建筑，以及多層和高層建筑，體形系數(shù)較小，對節(jié)能較為有利。通常寬的建筑比窄的好，高的比矮的好，外表整齊的比外表凸凹變化的好[3]。減少建筑物體型系數(shù)，也就是減少建筑物外表面積，減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，減少建筑形體的凹凸，是節(jié)能的有效措施之一。

三、不同平面形狀的住宅案例F0/V0分析研究

我國有關(guān)規(guī)范對 FO/VO 作了界限，居住建筑或類似建筑一般要求 FO/VO不大于0.3， 當(dāng) FO/VO〈0.3 時(shí)體形對節(jié)能帶來幫助，能為今后建筑實(shí)施節(jié)能目標(biāo)提供有利條件。至于 FO/VO 在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中的變化規(guī)律和應(yīng)用、在操作過程中的價(jià)值討論甚少，使建筑師對 FO/VO 了解不多，重視不夠。此次研究我們對國內(nèi)有代表意義的不同平面形式的居住建筑案例的 FO/VO 進(jìn)行比較分析和研究（表 1及圖 1），得出若干初步規(guī)律，從而便于在規(guī)劃方案階段設(shè)計(jì)與審批時(shí)對節(jié)能的考慮。

表一、典型住宅建筑F0/V0分析

圖一、表一中建筑平面形式

通過對以上案例進(jìn)行分析，得出以下基本規(guī)律：

1）聯(lián)列遞減律 建筑體形系數(shù)與建筑單元聯(lián)列情況有關(guān)。分析表明，隨著增加一個(gè)聯(lián)列數(shù)，F(xiàn)O/VO 相應(yīng)遞減 0.03，以等差數(shù)列類推，主要原因是外墻面積因聯(lián)列數(shù)增加而縮小，即可以省略山墻的面積，對降低 FO/VO 價(jià)值很大，所以對節(jié)能建筑（住宅）設(shè)計(jì)而言，適當(dāng)多的住宅單元聯(lián)列，對體形系數(shù)控制是有益的。

2）高度反比例 分析證明建筑層高的增加可以使相應(yīng)減少，這是因?yàn)殡S著層高的增加外圍面積的增加比不上其包圍體積的增加，即體積增率略大于面積增率。以節(jié)能論，住宅層高以2.8米至3.2米為宜。

3）正方極限規(guī)律 面積相同條件下，提高建筑進(jìn)深，面寬減少，F(xiàn)O/VO會相應(yīng)提高。即對直角平面而言，正方形的建筑體型系數(shù)最小。因此，在房間功能及技術(shù)許可條件下，建筑平面接近正方形對建筑節(jié)能有力。

4）高層建筑規(guī)律。高層建筑體型系數(shù)往往較小，其屋面面積相對于外墻面積小的多，可以忽略。因此可用L/A替代FO/VO簡化計(jì)算。

四、規(guī)劃方案階段住宅建筑節(jié)能

我們在規(guī)劃審批工作過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)存在一些問題，多地建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有兩種途徑達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求 。一種是滿足規(guī)定性指標(biāo) ； 另一種是滿足建筑物節(jié)能綜合指標(biāo) 。按規(guī)定性指標(biāo)設(shè)計(jì)，必須滿足標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于體型系數(shù)、窗墻面積比、門窗等各項(xiàng)規(guī)定。在規(guī)定性指標(biāo)不能全部滿足的情況下可通過計(jì)算全年的建筑物節(jié)能綜合指標(biāo)判斷是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，很大一部分建設(shè)工程項(xiàng)目是按節(jié)能綜合指標(biāo)設(shè)計(jì)，住宅建筑體型系數(shù)絕大部分超過了標(biāo)準(zhǔn)限值。由于體型系數(shù) 、窗墻面積比過大，在規(guī)劃方案設(shè)計(jì)階段沒有得到有效地控制，在建筑施工后期主要存在以下問題：①只能通過增強(qiáng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施以達(dá)到建筑節(jié)能的目的；②后期建筑節(jié)能增量成本增大 ；③保溫層設(shè)計(jì)過厚給施工帶來了很大的難度；④過厚的保溫層容易脫落，存在安全隱患：⑤ 由于在方案設(shè)計(jì)階段已確定外立面 、建筑物輪廓等，一些有效的節(jié)能措施無法實(shí)施 ，如建筑外遮陽、隔熱反射飾面層等。

在我國夏熱冬冷地區(qū) ，以萊蕪地區(qū)為代表 ，在建筑節(jié)能工作“如火如荼”開展的今天，就居住建筑整體而言，建筑體型系數(shù)普遍偏高，主要原因是在規(guī)劃階段沒有對建筑體型系數(shù)進(jìn)行有效的控制造成的，因而建筑規(guī)劃階段的體型系數(shù)控制是建筑節(jié)能工作的盲點(diǎn)，也是未來建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)。

規(guī)劃方案階段體型系數(shù)對建筑能耗和建筑節(jié)能析，通過在規(guī)劃方案階段，對建筑平面的調(diào)整，可得出不同的體型系數(shù)。分別針對不同體型系數(shù) ，通過模擬計(jì)算可得出不同的建筑能耗值，從而我們可通過控制體型系數(shù)，在規(guī)劃方案階段使建筑能耗降低。經(jīng)分析計(jì)算夏熱冬冷地區(qū)建筑物體型系數(shù)每增加 0.0l，建筑能耗增加 2%～ 5%，因此規(guī)劃方案階段決定的設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生的體型系數(shù)對建筑能耗的影響非常大。

五：結(jié)論

1）不同的建筑平面對熱傳導(dǎo)和節(jié)能效果有明顯的影響，建筑師在選擇建筑平面體形的方案構(gòu)思過程中，在滿足功能要求的前提下，應(yīng)將對節(jié)能的尊重融汝方案設(shè)計(jì)構(gòu)思之中。

2） 建筑體形形態(tài)要具備盡量少的角部，外形不宜復(fù)雜多變，宜采用接近正方形的平面能獲得較小建筑體形系數(shù)。

3）規(guī)劃方案階段建筑體形系數(shù)對建筑能耗和建筑節(jié)能影響巨大，且對建筑后期施工造成難度，因此，我們提出在規(guī)劃方案階段就加強(qiáng)對建筑體形系數(shù)控制，在工程項(xiàng)目規(guī)劃方案設(shè)計(jì)階段充分考慮建筑體形系數(shù)對建筑節(jié)能影響，合理選取建筑平面形式，減少不必要的凹凸變化，簡化外立面設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制建筑體形系數(shù)，使建筑本身有利于節(jié)能，方能在后期建筑設(shè)計(jì)時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)、適用、安全的建筑節(jié)能措施，滿足節(jié)能規(guī)定，又能大幅度降低建筑節(jié)能增量成本。

4）現(xiàn)階段國家雖開始對規(guī)劃方案階段建筑節(jié)能重視，但還未制定出具體的執(zhí)行方案，本文通過實(shí)例研究建筑體形系數(shù)對建筑耗能及節(jié)能的影響目的在于，對規(guī)劃方案階段實(shí)行建筑節(jié)能指標(biāo)審查提供理論支持，為建筑節(jié)能專項(xiàng)審查，做好基礎(chǔ)工作。

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