建筑工程节能设计手册(建筑节能系列丛书)
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第二节 建筑布局

一、改善日照条件

建筑的合理布局,有利于改善日照条件。以住宅楼群为例,住宅楼群中不同形状、布局走向的住宅其背向都将产生不同的阴影区,地理纬度越高,建筑物背向的阴影区的范围也越大,因而在住宅楼组合布置时,应注意从一些不同的布局处理中争取良好日照。

(1)在多排多列楼栋布置时,采用错位布局,利用山墙空隙争取日照,如图2-3所示。

图2-3 错落布置,利用山墙间隙提高日照水平

(2)点、条组合布置时,将点式住宅布置在好朝向位置,条状住宅布置在其后,有利于利用空隙争取日照,如图2-4所示。

(3)在严寒地区,城市住宅布置时可通过利用东西向住宅围合成封闭或半封闭的周边式住宅方案。这种布局可以扩大南北向住宅间距,可以形成较大的院落,对节能节地有利。南北向与东西向住宅围合一般有四种情况,如图2-5所示。这四种情况从对争取室内日照,减少日照遮挡来看,方案2、方案4最好。

图2-4 条式和点式住宅结合布置改善日照效果

图2-5 东西向住宅四种拼接形式比较

(4)全封闭围合时,开口的位置和方位以向阳和居中为好。

二、建立气候防护单元

建筑群的布局可以从平面和空间两个方面考虑。一般的建筑组团平面布局有行列式、错列式、周边式、混合式、自由式几种,如图2-6所示。

图2-6 建筑组团形式

利用建筑的布局,形成优化微气候的良好界面,建立气候防护单元(图2-7),对节能有利。气候防护单元的建立,应充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征、建筑物的功能、人的行为活动特点,也就是建立一个小型组团的自然——人工生态平衡系统。图2-8采用单元组团式布局,形成较封闭、完整的庭院空间,充分利用和争取日照,避免季风干扰,组织内部气流,利用建筑外界面的反射辐射,形成对冬季恶劣气候条件的有利防护,改善建筑的日照条件和风环境做到节能。

建筑布局时,尽可能注意使道路走向平行于当地冬季主导风向,这样有利于避免积雪。

图2-7 气候防护单元

图2-8 单元组团式布局

三、改善风环境

(一)避开不利风向

我国北方城市冬季寒流主要受来自西伯利亚冷空气的影响,所以冬季寒流风向主要是西北风。而各地区最冷月(即一月份)的主导风向也是不利的风向(表2-1)。故建筑规划中为了节能,应封闭西北向,合理选择封闭或半封闭周边式布局的开口方向和位置,使得建筑群的组合避风节能(图2-9)。

表2-1 我国寒地主要城市一月最多风向频率及冬季平均风速

注:1.此表根据《建筑气象资料标准》有关数据整理。
2.表中C—静风频率,NNW—北西北方向,N—北向,SN—南北向,NW—北东向。

(二)阻隔冷风与降低风速

(1)通过适当布置建筑物,降低冷天风速,可减少建筑物和场地外表面的热损失,节约热能。

图2-9 建筑避风方案

1)建筑物紧凑布局,使建筑间距在1∶2的范围以内,可以充分发挥风影效果,使后排建筑避开寒风侵袭,如图2-10所示。

图2-10 建筑物的紧凑布置具有良好的防风效果

2)利用建筑组合将较高层建筑背向冬季寒流风向,减少寒风对中、低层建筑和庭院的影响,以利节能,并创造适宜的微气候。

(2)设置防风墙、板,防风林带之类的挡风设施很有效果。

1)防风墙的高度、密度与距离均影响其挡风效果,如图2-11所示。

2)以实体围墙作为阻风设施时,应注意防止在背风面形成涡流,可在墙体上作引导气流向上穿透的百叶式孔洞,使小部分的风由此流过,而大部分的气流在墙顶以上的空间流过,这样就不会形成涡流。也可用常绿植物作成风障,如图2-12所示。

图2-11 风障

图2-12 不同密度障碍物的挡风效果

(三)避免局地疾风

(1)在组合建筑群中,当一栋建筑远高于其他建筑时,它在迎风面上会受到沉重的下冲气流的冲击,如图2-13(b)所示。另一种情况出现在若干栋建筑组合时,在迎冬季来风方向减少某一栋,均能产生由于其间的空地带来的下冲气流,如图2-13(c)所示。这些下冲气流与附近水平方向的气流形成高速风及涡流,从而加大风压,造成热损失加大。

图2-13 建筑物组合产生的下冲气流

(2)当低层与高层建筑如图2-14所示布局时,在冬季季风的入侵时,会形成比较大的湍流,称为风旋,使风速加大,进而增大风压,造成热能损失大。对此,有人进行过研究,研究结果为:设高层建筑物前方有低层建筑物,则在行人高度处的风速与在开敞地面上同一高度处自由风速之比值见表2-2。其风旋风速扩大1.3倍,建筑物拐角处气流风速扩大2.5倍。

图2-14 低层与高层建筑物之间的相互作用

表2-2 建筑物附近的风速比

(3)当建筑在规划设计时,为了满足防火通道要求,以及解决人流疏散要求需要设计过街门洞时,由过街门洞穿过的冬季季风气流,引起局部风速加大,称为风洞效应(图2-15)。由建筑物下方门洞穿过的气流使自由风速扩大3倍。

图2-15 风洞

(4)在建筑布局时,若将高度相似的建筑排列在街道的两侧,并用宽度是其高度的2~3倍的建筑与其组合会形成风漏斗现象,如图2-16所示。这种风漏斗可以使风速提高30%左右,加速建筑热损失,所以在布局时应尽量避免。

图2-16 风漏斗改变风向与风速