作者：張獻梅 魯艷蕊 單位：濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南財政稅務(wù)高等專科學(xué)校

豫西北城中村建設(shè)中的建筑體型選擇

1體型系數(shù)的控制1)豫西北地區(qū)建筑體型系數(shù)的限值。建筑體型系數(shù)是指建筑與室外大氣接觸的外表面面積(不包括地面和不采暖樓梯間隔墻與戶門的面積)與其所包圍的建筑空間體積的比值。體型系數(shù)越大，單位建筑空間所分擔(dān)的熱損失面積越大，能耗就越大。很多資料表明，體型系數(shù)每增加0.01，能耗約增加4%～8%;每減少0.01，能耗約減少3%～3%。體型系數(shù)根據(jù)各地的氣候特點有所不同，我國共分為五個熱工分區(qū)，表1是豫西北居住建筑體型系數(shù)的限值。2)豫西北地區(qū)控制或降低體型系數(shù)的方法。以濟源市城中村建筑為例，調(diào)查計算了濟源市豫光花園12棟6層建筑，濟源市金鑫帝景城3棟高層建筑，濟源市濟水苑18棟6層建筑，7棟高層建筑，濟源市城中村2層住宅40棟建筑的體型系數(shù)，具體統(tǒng)計情況見表2。從表2可看出，濟源市城中村中的2層住宅體型系數(shù)最大，不利于節(jié)能，隨著層數(shù)的增加，體型系數(shù)逐漸降低。濟源市現(xiàn)采取淘汰4層以下的低層住宅，提倡6層以上的多層住宅，鼓勵開發(fā)高層住宅的方法降低體型系數(shù)。同時，文獻研究表明［2］，建筑的體型系數(shù)還隨著建筑層高的增加而降低，豫西北城中村建筑在節(jié)能設(shè)計時，考慮在不影響住宅使用功能的前提下，降低建筑層高(一般為8m)來控制建筑體型系數(shù)，從而降低建筑能耗。為進一步改善豫西北城中村建筑中的室內(nèi)熱環(huán)境，在設(shè)計時，應(yīng)盡量減少建筑體形的變化，一般采取聯(lián)排建筑單元的形式，對立面變化豐富的建筑，采用封閉凹凸變化的部位或減少退臺面積降低體型系數(shù)。在滿足采光通風(fēng)的情況下，采用加大建筑進深的方法來降低體型系數(shù)，改善室內(nèi)熱環(huán)境。

2考慮日輻射得熱量太陽總輻射由直接輻射和散射輻射組成，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，我國寒冷地區(qū)日輻射得熱量南向垂直表面冬季日最大，夏季偏小，東西向夏季最大［3］，見圖1。寒冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計主要體形選擇應(yīng)重點從冬季得熱量最多的角度考慮，豫西北城中村建筑中設(shè)計朝向應(yīng)采用南北方向，使南墻面吸收的輻射熱量盡可能最大。

3設(shè)計有利避風(fēng)的建筑形態(tài)豫西北地區(qū)冬季主導(dǎo)風(fēng)向為西北向，夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)。冬季寒流風(fēng)向的主導(dǎo)風(fēng)向?qū)ㄖ?jié)能不利，故在建筑形態(tài)設(shè)計中應(yīng)多考慮冬季避風(fēng)。焦作、濟源地處太行山南麓，在城中村節(jié)能建筑群設(shè)計時，建筑群布局緊湊，建筑間距與建筑高度之比控制在1∶2的范圍內(nèi)，且建筑物高度從南往北逐漸增加，呈臺階式布局，充分利用迎風(fēng)向的建筑物風(fēng)影效果，緩沖下行風(fēng)，使其后排建筑物避開寒風(fēng)侵襲。三門峽屬丘陵地帶，境內(nèi)起伏不平，溝壑縱橫，在城中村建筑群的設(shè)計上，盡可能地封閉西北向，常考慮用U型建筑布局形成半封閉院落或封閉院落，抵御冬季寒風(fēng)的入侵。

窗墻面積比的確定

窗墻面積比是指窗洞面積與房間立面單元面積的比值。確定窗墻面積比的基本原則是依據(jù)該地區(qū)冬季不同朝向的日照情況、季風(fēng)影響、室外空氣溫度、室內(nèi)采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及開窗面積與建筑能耗所占比例等因素綜合考慮［4］。通過分析窗墻面積比與建筑能耗的關(guān)系來確定豫西北城中村建設(shè)中的窗墻面積比，選取了濟源城中村不同朝向住宅進行研究，見表3。從表3可看出，隨著窗墻面積比的增大，建筑耗熱量指標(biāo)也逐漸增大。建筑的朝向不同，相同的窗墻面積比對耗熱量指標(biāo)的影響也不同;其中北向窗墻面積比對耗熱量指標(biāo)的影響最大，東西向次之，南向最小。所以在豫西北城中村設(shè)計時，應(yīng)盡量加大南向建筑的開窗面積(窗墻面積比不超過0.35)，減少北向開窗。

豫西北地區(qū)日照間距

合理確定豫西北城中村建筑的日照間距，使住宅建筑擁有充分的日照時間，在冬季獲得太陽輻射熱，提高室溫，也是豫西北城中村建筑節(jié)能設(shè)計中需關(guān)注的一個環(huán)節(jié)。GB50180—93《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》中對居住建筑日照標(biāo)準(zhǔn)做了明確規(guī)定。下面用日照棒影法對豫西北城中村建筑的日照間距進行研究。日照間距指為保證后排建筑在冬至日底層獲得不低于2h的滿窗日照而保持的最小間隔距離。根據(jù)1970年至2000年的天文資料可得，冬至日太陽赤緯角δ的最大值為－20°27'。地理緯度φ可根據(jù)有關(guān)部門的資料獲得，豫西北焦作的地理緯度為35°14'，濟源為35°5'，三門峽為34°28'。時角Ω可通過公式Ω=15(t+Tzn+Er－12)－L［4］求得，公式中:t為北京時間;L為當(dāng)?shù)亟?jīng)度;Tzn為時區(qū)數(shù)，取北京時區(qū)8;Er為時差。選取濟源市新建的豫光花園小區(qū)19號樓作為觀測點，在冬至日從日出到日落觀察其太陽方位角，并進行計算。通過表4可看出，日照間距系數(shù)越大光照時間越長，濟源市冬至日建筑日照間距系數(shù)為1.2時正南向的日照時間不少于2h。同時從表4還可看出，早晚時太陽高度角較小，而太陽方位角和日照間距系數(shù)較大;中午時太陽高度角較大，太陽方位角和日照系數(shù)較小。日照間距系數(shù)越大建筑的間距越大。上面所測的日照間距為濟源市豫光花園正面的間距，當(dāng)采用不同方位進行建筑設(shè)計時，還需要根據(jù)不同朝向的日照間距折減系數(shù)進行換算。除了合理確定日照間距外，在城中村建筑節(jié)能設(shè)計時，還應(yīng)充分考慮通過合理的建筑選址爭取良好日照:將建筑選在向陽、避風(fēng)地段上;選擇不受周圍環(huán)境遮擋的地段上，來滿足日照間距的要求。

結(jié)語

在豫西北城中村建設(shè)設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合豫西北的地理位置、地形特點、氣候條件等，綜合考慮建筑體形系數(shù)、窗墻面積比、日照間距等各種規(guī)定性指標(biāo)，從設(shè)計源頭做好建筑節(jié)能工作。