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能效建筑规划设计方法应用

能效建筑规划设计方法？一、前言为了维持室内舒适的光环境和热湿环境，建筑要消耗大量的能量用于照明、采暖和空调。据统计，发达国家建筑能耗在总能耗中所占比例很大，约40%，中国目前的建筑能耗约占总能耗的23%左右，预计到2022年将提高到35%左右。建筑工业中越来越重视可持续建筑的发展，因此能效建筑规划设计（EnergyEfficientStrategicDeSignH}常重要，它将是可持续发展建筑设计的重要手段。所谓能效建筑规划设计就是根据当地的气候条件，通过建筑设计及技术手段，充分利用自然资源，减少对有机能源的依赖，达到舒适的室内环境。目前，中国的建筑设计更多的是侧重于建筑的外观和功能，而忽视建筑的能效性，即忽略了在建筑设计的初始阶段，进行建筑能效规划设计的优化方案选择。根据调查分析，能效设计概念难以在实践中实施的原因是多方面的，其中主要原因之一是缺乏能为建筑设计师所接受和使用的，在建筑设计初始阶段进行的能效设计规划计算方法和计算软件。本文介绍英国剑桥大学建筑系马丁建筑与城市研究中心开发的一种为建筑师规划设计所提供的照明及热能计算方法（LT方法，LightingandThermal），该方法在英国建筑能效规划设计中运用广泛，已有十几年的历史，特别适用于能效建筑规划设计。二、能效建筑规划设计原理1.被动式建筑概念（PaSSiVeBLlikling）具体地讲，被动式建筑就是通过建筑设计，使建筑冬季充分利用太阳辐射热取暖，尽量减少通过围护结构及通风渗透而造成的热损失；夏季尽量减少因太阳辐射及室内人员、设备散热造成的得热量。从被动式建筑设计概念出发，我们可以将整个建筑划分成被动区和非被动区（PassiveZoneandNon—passiveZone）。被动区受室外气候参数及周围建筑环境的直接影响，如太阳辐射，照明，自然通风、周围建筑的遮挡等，被动区进深一般为建筑层高的2倍。而非被动区可以认为不受外霁气候参数的影响，它只受室内人员设备散热的影响，该区白天也需要照明。LT方法就是基于这一原理，对各区建立能量方程，计算为维持室内要求的光、热、湿环境要求所消耗的能量。与目前普遍使用的建筑热模拟工具不同之处在于，LT方法简化数学模型，抓住建筑设计中主要矛盾展开研究，因而所需输入的数据限制在极小范围（在建筑规划设计中，详细建筑信息也无法获得），这样便于方案比较，使用灵活简便。当然，在建筑设计完成后，要对建筑作进一步细致的热过程分析及设备选择等工程设计时，该方法的功能受到限制。2.建筑设计参数能效建筑规划设计的目的就是通过对建筑参数的优化设计，达到既节能又满足室内热环境的目的。建筑设计参数包括4）：（1）建筑参数地点：建筑地点的输入是为了确定其气象数据。逐小时的气温、太阳辐射值已集成在软件中，随着地点的确定，气象数据即自动输入到程序中；建筑尺寸：该参数可直接从屏幕中图象输入；建筑方位：在屏幕中图象输入的同时方位即被确定；建筑结构类型：该项参数分为三类，即重型、中型、轻型；建筑功能：建筑功能分为学校、办公室、住宅等，一旦建筑功能确定，作息时间即确定，这是影响建筑能耗的因素之一。（2）设备参数供热效率：指锅炉的热效率；制冷效率：指制冷设备效率；室内散热：包括人体和设备散热；冬季换气次数：为健康要求所需的最低新鲜空气需求量；夏季通风方法：大风量自然通风/小风量自然通风/夜间通风。（3）照明参数设计照度：根据房间的使用功能输入设计数据。（4）围护结构参数屋顶传热系数、外墙传热系数、地面传热系数、窗户传热系数：按设计的要求输入数据。热能方程及照度计算所要求的其它一些参数，根据设计规范要求集成在计算软件中，大大简化了软件的使用过程。设计人员可对主要设计参数加以改变，分析由此而引起的建筑能耗的改变，计算机可对所设计的不同参数的建筑设计方案进行全年能耗比较，建筑师可通过对不同方案的比较，优化出最佳方案。3.应用举例为了便于解释，我们举一案例加以说明。所计算的建筑为位于英国南部地区的办公楼建筑，建筑使用时间为上午9：00到下午6：00，建筑结构为中型，锅炉的效率系数为O.85，制冷效率为2.5，室内人员及计算机设备散热为15W/㎡，冬季换气次数为每小时1次，室内照度要求为300lux，屋顶、外墙、地面及窗户的传热系数分别为0.25W/㎡.K、O.45W/㎡·K、O.45W/㎡.K、2.9W/㎡·K.冬季采暖设置温度为19℃，夏季空调设置温度21℃，夏季过热设置温度为23℃。（1）窗墙比（GlazingRatio）窗墙比定义为窗户面积与该外围护结构面积之比。LT计算软件可根据所输入的建筑信息运行生成不同方位的被动区窗墙比与能耗的关系曲线