采暖住宅建筑节能规划设计研究

规划节能设计是建筑节能设计的一个方面，规划节能设计应从建设选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向等方面进行深入研究。本文简要谈谈采暖住宅建筑节能规划设计要点。节能规划设计就是分析构成气候的决定因素――辐射因素、大气环流因素和地理因素的有利、不利影响，通过建筑的规划布局对上述因素进行充分利用、改造，形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。

一、建筑选址与布局

建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹地里，因冬季冷气流在凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应，位于凹地的底层或半地下层建筑若保持所需的室内温度所耗能量会相应增加。在严寒和寒冷地区的冬季，人们需要获得更多的日照。对于居住的内部空间来讲，争取日照包括争取更长的日照时数、更多的日照量和更好的日照质量三个方面。在住宅的建筑设计中，应从以下几方面争取日照：①住宅建设的基地应选择在向阳、避风的地段上，为建筑争取日照提供先决条件。②最佳建筑朝向范围的选择。“坐北朝南”是我国北方民居的建筑朝向定式。对于严寒和寒冷区住宅朝向，应以南北向为主，这样可使每户均有主要房间朝南，对争取日照有利。由于不同朝向上太阳辐射强度变化比较大，因此合理选择建筑朝向对争取更多的太阳辐射量是有利的。③选择满足日照间距要求、不受周围其他建筑严重遮挡的基址。住宅建筑高密度的开发和建造容易造成楼栋之间因间距不足形成日照遮挡，为此各地区均有针对本地区所处地理纬度、日照卫生标准及城市环境条件而确定的日照间距标准。④利用住宅楼群合理布局，争取日照。住宅楼群中各住宅的形状、布局走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，因而在规划布局时，注意从一些不同的布局处理中争取良好日照。冬天冷空气对建筑物围护体系的风压和冷风渗透均对建筑物防寒保温带来不利的影响，尤其严寒地区和寒冷地区冬季季风对建筑物和室外小气候威胁很大。住宅建筑应该选择避风基址建造；应该以建筑物围护体系不同部位的风压分析图作为进行围护体系的建筑保温与建筑节能设计以及开设各类门窗洞口和通风口的设计依据。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，对节能有利。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。

二、建筑的形态与间距

节能建筑的形态不仅要求体型系数小，而且需要冬季日辐射得热多，具体选择节能体型受多种因素制约，包括当地冬季气温和日辐射照度、建筑朝向、各面围护结构的保温状况和局部风环境状态等，需要具体权衡得热和失热的具体情况，优化组合各影响因素才能确定。严寒地区节能型住宅的平面形式应追求平整、简洁，如直线型、折线型和曲线型。在节能规划中，对住宅形式的选择不宜大规模采用单元式住宅错位拼接、不宜采用点式住宅，不宜采用点式住宅拼接。因为错位拼接和点式住宅都形成较长的外墙临空长度，不利于节能。设计有利避风时建筑形态。风吹向建筑物，使风的风向和风速均发生相应的改变，形成特有的风环境。

阳光对于建筑而言不但是个热源，还可以提高室内的光照水平。保证住宅室内一定的日照量，从而决定住宅建筑的最小间距，并结合其他条件来综合考虑住宅群的布置。对于住宅室内的日照标准，一般由日照时间和日照质量来衡量。选择住宅日照时间标准时通常取冬至日中午前后两小时日照为下限，再根据各地的地理纬度和用地状况加以调整。住宅组群中房屋间距的确定首先应以能满足日照间距的要求为前提，因为在一般情况下日照间距总是最大的。当日照间距确定后，再复核其他因素对间距的要求。太阳直射强度也是确定日照间距时必须考虑的。确定日照间距的日照时间一般取正午（一天中太阳高度角最大时）前后。另外，建筑物接受太阳直射能，与两者的方位有关，计算建筑物的日照间距时常以冬至日中午（11时～13时）2h为日照时间标准，并将其作为计算日照间距的依据。可根据不同纬度城市的冬至日正午太阳高度角计算出建筑物高度与间距的比值。

三、建筑的避风与朝向

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。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。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。设置防风墙、板，防风林带之类的挡风设施很有效果。防风墙的高度、密度与距离均影响其挡风效果。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。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。为了改善室内空气质量，提高室内空气清新度，在严冬季节，寒地建筑物应设置必要的自然通风的通气道。设置水平或垂直的通风道必然带来热损失。二者形成一组矛盾。设计中应根据当地风环境、建筑物的位置、建筑物的形态，选择合适的位置设置通气道，并通过设计计算确定通气道的断面尺寸和形式。

选择合理的住宅建筑朝向是住宅群体布置中首先考虑的问题。影响住宅朝向的因素很多，如：地理纬度、地段环境、局部气候特征及建筑用地条件等。常常会出现这样的情况：理想的日照方向也许恰恰是最不利的通风方向，或者在局部建筑地段（如道路、地形的影响）不可能成立。因此，“良好朝向”或“最佳朝向”范围的概念是一个具有地区条件限制的提法，它是在只考虑地理和气候条件下对朝向的研究结论。至于使用，则还需根据地段环境的具体条件加以修正。朝向选择需要考虑的因素有以下诸点：冬季能有适量并具有一定质量的阳光射入室内、炎热季节尽量减少太阳直射室内和居室外墙面、夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭、充分利用地形和节约用地、顾居住建筑组合的需要。其中日照和通风是评价住宅室内环境质量最主要的标准。

主导风向直接影响冬季住宅室内的热损耗及夏季居室内的自然通风。因此，从冬季的保暖和夏季降温考虑，在选择住宅朝向时，当地的主导风向因素不容忽视。另外，从住宅群的气流流场可知，住宅长轴垂直主导风向时，由于各幢住宅之间产生涡流，从而影响了自然通风效果。因此，应避免住宅长轴垂直于夏季主导风向（即风向入射角为零度），从而减少前排房屋对后排房屋通风的不利影响。在实际运用中，当根据日照和太阳辐射已将住宅的基本朝向范围确定后，再进一步核对季节主导风时，会出现主导风向与日照朝向形成夹角的情况。从单幢住宅的通风条件来看，房屋与主导风向垂直效果最好。但是，从整个住宅群来看，这种情况并不完全有利，而往往希望形成一个角度，以便各排房屋都能获得比较满意的通风条件。根据上述所应考虑的几个方面，各地区对当地的日照和风向条件进行过实测和分析，并总结出了当地住宅的最佳朝向和适宜朝向的建议，供城市规划和居住建筑群体布置时作为朝向选择的参考。