关于寒冷地区多层办公建筑低能耗设计原型的探讨

罗朗

（沈阳市皇姑热电有限公司 辽宁沈阳 110035）

前言

我国大型公共建筑的面积能耗是普通建筑的十倍左右，基于当前绿色可持续发展理念的背景下，如何设计建筑低耗能原型是当前重要基础。寒冷地区多层办公建筑低耗能设计在很大程度上能够实现我国节能建筑的基本目标，解决当前能耗严重的恶劣问题。

1 寒冷地区的基本特点

当前居民建筑的热工设计要与气候类型相适应，并保证室内热环境的基本要求。我国寒冷地区的主要气候特点为冬季严寒干燥，夏季炎热湿润，部分地区降水量相对集中且春秋季节较短。多为大风风沙、夏季多冰雹、雷暴。其中最主要的特点为冬季与夏季持续时间较长。对比多个城市的气象数据可知，寒冷地区的主要城市在冬季平均气温都为0°C以下，夏季平均气温在26°C左右。但个别城市在夏季极端气温可达到40°C以上[1]。因此夏季冬季的气候差异较大是其特点之二。而寒冷地区在秋季气温相对较低，空气干湿是影响室内环境舒适度的重要原因。

在日照方面，我国绝大部门地区太阳能资源较为丰富，尤其在寒冷地区能够充分利用日照来提升室内温度，但与此同时也要注意夏季避免日照使得室内温度过高。

2 低耗能多层办公建筑设计原型研究

2.1 原型理论研究

原型概念在传统意义上讲为原始的模型，特指文学艺术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础形体，也就是说办公建筑低耗能设计阶段能够被参照的图示或其他文字模型系统。在我国建筑节能方面的研究过程中，低耗能建筑逐渐被人们认可并接受，在不同的地域环境中要根据参照标准进行设计与修建，进而保证节能建筑的合理性与实用性。原型要具有便利性，且在设计时需要根据实际情况进行测绘，保证手段合理、内容简单明确。设计必须满足传热系数、窗墙比、遮阳系数等强制条文，并通过计算使得设计建筑能够确保总体热工性能，满足节能的基本要求。而内容简单明确是提升工作效率的基本途径，基于建筑师的思维方式，建筑创作的束缚性越低其创新空间越大，因此建筑师应具有一定的度量，在后期的设计中将偏差降到最低。根据寒冷地区的实际情况设计低耗能建筑原型，将多专业领域渗透进去进而提升方案的可行性。降低方案不确定性，通过反复分析、推敲、研究使得工作难度简化，提升工作效率。

2.2 场地设计

建筑能耗将受到周围建筑以及气候特点的影响，因此在原型设计的过程中需要结合寒冷地区的基本特点，准确把握建筑的最佳朝向以及周边环境对能耗的影响。一般来讲，道路、地形、采光等环境对朝向均有所影响，因此在一个区域内要根据太阳轨迹以及方向的稳定性数据来确定建筑物的朝向，冬天具有避寒作用且能够获得充足日照，而夏季则能够保证良好通风，尽量避免人工辅助达到冬暖夏凉的效果。其次，保证建筑的自然通风，其中自然通风的主要作用分为三种：①以室外的新鲜空气代替室内含有污染物质的空气，进而提升室内空气品质。②提供或改善使用者的室内舒适程度，通过对流增加体表散热能力，为人们带来舒适度的感觉。③当室内温度高于室外温度时，可以通过冷却建筑物周围结构调节室内温度，也就是说室内外温差越大其冷却效果越好。空气的流通能够改善人体表面温度，通过散热为人们带来舒适的体验。因此在原型设计时应考虑建筑物的迎风面，即正压区，其背风面为负压区。当有风吹向建筑物时，背风面会形成风影区影响风速，周边的气流也将随之受到影响。进而达到调节建筑热环境、降低建筑能耗的基本目标。根据有关研究表明，风影的长度与进深相同的情况下，建筑越高、风影越长。在高度、进深相同时，建筑越长风影越短。因此应综合考虑影响通风效果的有关问题，尽最大可能使用自然风降低建筑能耗。

2.3 内部空间布局

合理布局内部形式以及组合形态，能够有效组织自然通风与采光，充分利用自然因素使得室内环境舒适。根据相关资料得到以下三种布置形式不适合作为寒冷地区的能耗建筑基本形体：无走廊式、外走廊式、双走廊式[2]。这种形式的热工效果较差，不建议采用。通常对走道的设计要遵从《办公建筑设计规范》以及《建筑设计防火规范》。因此，在寒冷地区多层办公建筑低耗能原型的确定要根据该规范。与此同时，要合理分区。办公建筑内部分区中，根据房间使用功能的不同使得室内环境的热量也有所差异。在建筑设计初期，要根据房间热工环境的不同进行合理区分，以房间类型近似原则为基础，满足基本功能的同时尽可能将热环境要求相似的房间布置在一起。将舒适度较高的环境以及热环境较高的房间布置在一起。于寒冷地区而言，内部形式要考虑不同空间的结合，尽量减少大空间形式，通过聚集和规模效应来提升建筑物的温度需求。同时，为减少空气的突然变化，保持办公区域内温度的合理性，要减少建筑内渗透热的损失。因此建议在使用的过程中尽量使得办公室内外之间设置过渡区域，这对于寒冷地区的冬季采暖与夏季降低室内温度具有积极意义。合理布局室内空间，小型办公空间更受到人们的喜爱，在办公环境中更愿意拥有自己的半私密弓箭。因此，小空间办公室更有利于人与人之间的和谐关系。其而在小办公区域内更有利于精神的集中，不受外界因素的影响进而提升工作效率。

3 结论

综上所述，寒冷地区多层建筑低耗能原型设计要综合考虑地域情况以及设计原则，根据内部空间使用情况的差异，合理布局。并注意控制建筑物的基本朝向，尽可能通过自然条件降低建筑物的耗能情况。只有通过全方位的综合考虑才能做到建筑低耗能基本目标。

[1]任彬彬.寒冷地区多层办公建筑低能耗设计原型研究[D].天津大学，2014.

[2]张冉.严寒地区低能耗多层办公建筑形态设计参数模拟研究[D].哈尔滨工业大学，2014.