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摘要：随着人们对于建筑物的节能方面不断注重，目前大多建筑物都是高能耗的状况。如何利用自然资源进行节能设计，一直是建筑师的关注焦点。本文根据多年的设计经验，对建筑节能设计进行探讨，以供参考。
关键词：建筑设计；生态节能设计
中图分类号：TU201.5文献标识码： A 文章编号：
前言
上世纪六十年代开始,西方世界已有不少环境保护或生态主义的运动纷纷兴起,有的很悲观,认为环境破坏本来就如人类的原罪般不可避免,除非人类数量大幅缩减,或完全放弃现有的生活型态,对环境生态的破坏是人类存在必然的结果。有的则保持乐观,坚信透过人类自我反省自我克制及科技文明的发展,应该能安然度过所谓“寂静的春天”。
在人类开始探寻与大自然和谐相处之道或开始正视永续生存的议题,总会注意到古老传统与地域民族对建筑与环境的作法,并非是古人或原住民比较有智慧,拥有保护生态环境与大自然共生的观念,实在是在当时人力手工的时代,敬天顺天爱物惜物的作法较为有利,可以减少无效能源与物资的浪费,有利于人类的生存。以下就笔者的一些心得体会，跟大家分享一下。
一、建筑节能设计研究
（一）综合馆外遮阳与自然通风设计研究
我们在设计某综合馆时，调研走访了相类似已建成使用的综合馆，出现由于外立面整体造型需要，采用玻璃幕墙将作为交通走道的环形走廊与门厅进行封闭，玻璃幕墙的聚热效应使得环廊门厅吸收太阳辐射热后无法散热，夏季温度高达50～60℃，无法正常使用，只得采用玻璃幕墙加贴隔热膜补救方式解决使用功能。
我们将环形走廊与门厅处理成开敞式的外廊并采用百叶遮阳，保证立面完整的同时，获得通风遮阳的良好使用条件（图1）。
图1某综合馆剖面及开敞式外走廊实景
综合馆的开敞式环形走廊与门厅处，温度即为天气预报的室外气温，夏季环形外廊与门厅作为交通及辅助活动空间，类似当地的“骑楼”完全可正常使用，同时骑楼也为比赛大厅充当遮阳构件，否则当比赛大厅外墙处于阳光直接照射时，温度可提高10℃以上，尤其当气温高于27℃时，阳光下的实测气温可达50℃以上。
环廊的开敞式和封闭式设计，两种设计手法对环境气候作出不同诠释，获得结果完全不同，可见确立正确设计理念的重要性。
（二）塔式住宅自然通风设计研究
（1）户型设计思路
板式高层住宅户型，因其采光通风良好具备室内舒适性，在夏热冬暖地区倍受欢迎，但由于面宽大不利于土地利用，同时总平面布置长条形单体不利于环境通风。为兼顾土地利用，同时改善总平面通风环境，我们在厦门水晶森林项目中，尝试采用一梯三户的自然通风塔式住宅平面（图2）。该平面特点在于为每户配置的入户花园，在核心筒周边形成公共通风道，得以改善一梯多户住宅的南北通风对流。
图2自然通风塔式住宅平面
（2）户型通风模拟分析
为验证塔式住宅平面的通风性能，我们与某科研单位合作，采用phoenics软件进行通风模拟评估。方案一采用风向偏东27°，室内风场色阶图图3。
图3方案一风环境模拟色阶图
（风向偏东27度风力2.5米／秒）
从图可见，Ｂ户型由于处于迎风向，除其中一个北房间因入门通道狭长导致通风不良外，其余厅房均通风良好，风速在1.0～５.0ｍ／ｓ舒适范围（见表１）；Ｃ户型因风向偏角过大，位于西南角主房间北侧出风口不畅造成通风不良，其余厅房均通风良好，风速处于舒适范围；Ａ户型因处于背风面，且由于电梯间的阻挡作用，处于穿过入户花园的两股主导风向形成弱风区域，除客厅外其余厅房基本处于风速低于1.0ｍ／ｓ区域，人感觉不到风。方案一户型内通风条件优劣不均，但公共通道对后排建筑的通风有积极作用。
表１人的舒适感与风速之间的关系
方案二采用风向偏东20°，室内风场色阶图图4。
图4方案二风环境模拟色阶图
（风向偏东20°风力2.5米／秒）
从图中可见，除Ａ户型北房与餐厅外，Ａ、Ｂ、Ｃ户型内各厅室均拥有良好的通风条件，风速均处于1.0～５.0ｍ／ｓ舒适范围；Ｃ户型的敞开式花园为处于背风面的Ａ户型创造了通风通道，同时Ａ、Ｂ、Ｃ户型的开敞花园成为穿过本幢建筑的通风道，为总平面通风提供有利条件。Ａ户型的北房与餐厅应加大北窗的开启面积，增大出风口，以改善通风条件。
方案三采用风向偏西20°，室内风场色阶图图5。
图5方案三风环境模拟色阶图
（风向偏西20度风力2.5米／秒）
图中可见，除Ｂ户型东北角卧室的中心区域风速低于舒适范围外，Ａ、Ｂ、Ｃ户型室内均获得良好的通风环境，同时入户花园亦成为后排住户的良好通风道。Ｂ户型的東北角房间，可通过加大北向窗出风口开启面积或增设开向北露台的窗作出风口，以改善房间通风。
经过风环境模拟评估，证明水晶森林塔式通风住宅，由于设置开敞式入户花园形成的公共通风道，有效地改善各户的室内通风条件，使各户的室内通风达到人体舒适性要求，改变塔式住宅自身通风不良的缺陷，同时为后排住宅留出通风道，有利于总平面通风环境，尤其当多单元拼接时，对住宅总平面的通风环境起积极作用，达到户型设计的预期效果。
风环境模拟结果表明：除方案一外，方案二与方案三均适用，即偏东20°与偏西20°为良好主导风向。
根据地区气候从南偏西22.5°方向（SSW）至正东方向（Ｅ），风向频率为７～10范围，均可作为主导风向。按方案二及方案三通风模拟结果，建筑采用南偏西2.5°至南偏东70°时，对应建筑风向为偏东20°至偏西20°，均为建筑的通风适宜朝向（图6），由于节能要求日照朝向不应大于南偏东及偏西30°，确定本项目最佳建筑朝向为南偏西2.5°至南偏东30°范围，作为总平面布置的依据，总平面单体均采用最佳朝向布置，能同时获得较好的单体通风和总平面风环境条件，同时避开太阳辐射不利朝向。
图6建筑适宜朝向分析图
二、节能效应评价
建筑外围护结构热工性能的节能效应评价，在节能设计规范及相关建筑节能计算中，已有充分诠释与节能评价，本文不作赘述。
（一）综合馆通风遮阳节能效应评价
将综合馆开敞式环廊设计建立节能计算模型Ａ，以玻璃幕墙封闭式环廊建立节能计算模型Ｂ，作为参照建筑，分别用PKPM建筑节能软件进行能耗计算比较。计算结果图7。
图7 模型Ａ空调能耗计算结
模型Ａ，以比 赛大厅为空调室内空间，室内温度取值25℃，计算能耗为2100784Ｋｗｈ。
模型Ｂ，比赛大厅同模型Ａ室内温度取值25℃，玻璃幕墙封闭的环廊及门厅温度取值28℃，计算空调能耗为2424291 Kwh。
根据以上计算结果，模型Ａ空调能耗仅为模型Ｂ空调能耗的86.7％，即通风遮阳开敞式环廊较玻璃幕墙封闭式环廊可减少空调能耗13.3％。
（二）塔式通风住宅节能效应
根据水晶森林塔式住宅的通风模拟结果，采用最佳建筑朝向时，户内基本可达到良好的通风条件，按《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》，室外气温不高于28℃、相对湿度80％时，满足室内热舒适性可不启用空调；而通风不良的户型在室外气温高于26℃时，需要通过开启空调以满足室内热舒适性，以下将两种通风条件的住宅进行节能效应比较。
根据气象台公布气象资料，日最高气温高于26℃的４月～10月的气温资料见表２。选取最热月６、７、８月中的７月为例，全月气温高于26℃的天数为31天，其中26℃～28℃的天数２天，即户型通风不良时开启空调天数为31天，通风良好时开启空调天数为29天，29天为31天的94％，户型通风良好时可实现少开启空调日６％（表２）。
表212年度可减少空调开启日节能效应分析表
从表２统计结果可见，过渡季节的４、５月及９、10月，户型通风良好可实现少开启空调日高达23～64％，４～10月可实现少开启空调日，即全年平均可达到24％，节能效应可观。可节约的能耗，需根据当日气温变化，进行统计和能耗计算，本文不作进一步论述。
三、结束语
建筑节能只要设计得当，常规的甚至简单的技术应用，不需增加投资或增加不多投资即可获得很好的节能效应。重在树立设计理念，应如何让设计回归理性，使建筑顺应环境，即可获得良好的生存环境。
关键词：建筑设计；生态节能设计
中图分类号：TU201.5文献标识码： A 文章编号：
前言
上世纪六十年代开始,西方世界已有不少环境保护或生态主义的运动纷纷兴起,有的很悲观,认为环境破坏本来就如人类的原罪般不可避免,除非人类数量大幅缩减,或完全放弃现有的生活型态,对环境生态的破坏是人类存在必然的结果。有的则保持乐观,坚信透过人类自我反省自我克制及科技文明的发展,应该能安然度过所谓“寂静的春天”。
在人类开始探寻与大自然和谐相处之道或开始正视永续生存的议题,总会注意到古老传统与地域民族对建筑与环境的作法,并非是古人或原住民比较有智慧,拥有保护生态环境与大自然共生的观念,实在是在当时人力手工的时代,敬天顺天爱物惜物的作法较为有利,可以减少无效能源与物资的浪费,有利于人类的生存。以下就笔者的一些心得体会，跟大家分享一下。
一、建筑节能设计研究
（一）综合馆外遮阳与自然通风设计研究
我们在设计某综合馆时，调研走访了相类似已建成使用的综合馆，出现由于外立面整体造型需要，采用玻璃幕墙将作为交通走道的环形走廊与门厅进行封闭，玻璃幕墙的聚热效应使得环廊门厅吸收太阳辐射热后无法散热，夏季温度高达50～60℃，无法正常使用，只得采用玻璃幕墙加贴隔热膜补救方式解决使用功能。
我们将环形走廊与门厅处理成开敞式的外廊并采用百叶遮阳，保证立面完整的同时，获得通风遮阳的良好使用条件（图1）。
图1某综合馆剖面及开敞式外走廊实景
综合馆的开敞式环形走廊与门厅处，温度即为天气预报的室外气温，夏季环形外廊与门厅作为交通及辅助活动空间，类似当地的“骑楼”完全可正常使用，同时骑楼也为比赛大厅充当遮阳构件，否则当比赛大厅外墙处于阳光直接照射时，温度可提高10℃以上，尤其当气温高于27℃时，阳光下的实测气温可达50℃以上。
环廊的开敞式和封闭式设计，两种设计手法对环境气候作出不同诠释，获得结果完全不同，可见确立正确设计理念的重要性。
（二）塔式住宅自然通风设计研究
（1）户型设计思路
板式高层住宅户型，因其采光通风良好具备室内舒适性，在夏热冬暖地区倍受欢迎，但由于面宽大不利于土地利用，同时总平面布置长条形单体不利于环境通风。为兼顾土地利用，同时改善总平面通风环境，我们在厦门水晶森林项目中，尝试采用一梯三户的自然通风塔式住宅平面（图2）。该平面特点在于为每户配置的入户花园，在核心筒周边形成公共通风道，得以改善一梯多户住宅的南北通风对流。
图2自然通风塔式住宅平面
（2）户型通风模拟分析
为验证塔式住宅平面的通风性能，我们与某科研单位合作，采用phoenics软件进行通风模拟评估。方案一采用风向偏东27°，室内风场色阶图图3。
图3方案一风环境模拟色阶图
（风向偏东27度风力2.5米／秒）
从图可见，Ｂ户型由于处于迎风向，除其中一个北房间因入门通道狭长导致通风不良外，其余厅房均通风良好，风速在1.0～５.0ｍ／ｓ舒适范围（见表１）；Ｃ户型因风向偏角过大，位于西南角主房间北侧出风口不畅造成通风不良，其余厅房均通风良好，风速处于舒适范围；Ａ户型因处于背风面，且由于电梯间的阻挡作用，处于穿过入户花园的两股主导风向形成弱风区域，除客厅外其余厅房基本处于风速低于1.0ｍ／ｓ区域，人感觉不到风。方案一户型内通风条件优劣不均，但公共通道对后排建筑的通风有积极作用。
表１人的舒适感与风速之间的关系
方案二采用风向偏东20°，室内风场色阶图图4。
图4方案二风环境模拟色阶图
（风向偏东20°风力2.5米／秒）
从图中可见，除Ａ户型北房与餐厅外，Ａ、Ｂ、Ｃ户型内各厅室均拥有良好的通风条件，风速均处于1.0～５.0ｍ／ｓ舒适范围；Ｃ户型的敞开式花园为处于背风面的Ａ户型创造了通风通道，同时Ａ、Ｂ、Ｃ户型的开敞花园成为穿过本幢建筑的通风道，为总平面通风提供有利条件。Ａ户型的北房与餐厅应加大北窗的开启面积，增大出风口，以改善通风条件。
方案三采用风向偏西20°，室内风场色阶图图5。
图5方案三风环境模拟色阶图
（风向偏西20度风力2.5米／秒）
图中可见，除Ｂ户型东北角卧室的中心区域风速低于舒适范围外，Ａ、Ｂ、Ｃ户型室内均获得良好的通风环境，同时入户花园亦成为后排住户的良好通风道。Ｂ户型的東北角房间，可通过加大北向窗出风口开启面积或增设开向北露台的窗作出风口，以改善房间通风。
经过风环境模拟评估，证明水晶森林塔式通风住宅，由于设置开敞式入户花园形成的公共通风道，有效地改善各户的室内通风条件，使各户的室内通风达到人体舒适性要求，改变塔式住宅自身通风不良的缺陷，同时为后排住宅留出通风道，有利于总平面通风环境，尤其当多单元拼接时，对住宅总平面的通风环境起积极作用，达到户型设计的预期效果。
风环境模拟结果表明：除方案一外，方案二与方案三均适用，即偏东20°与偏西20°为良好主导风向。
根据地区气候从南偏西22.5°方向（SSW）至正东方向（Ｅ），风向频率为７～10范围，均可作为主导风向。按方案二及方案三通风模拟结果，建筑采用南偏西2.5°至南偏东70°时，对应建筑风向为偏东20°至偏西20°，均为建筑的通风适宜朝向（图6），由于节能要求日照朝向不应大于南偏东及偏西30°，确定本项目最佳建筑朝向为南偏西2.5°至南偏东30°范围，作为总平面布置的依据，总平面单体均采用最佳朝向布置，能同时获得较好的单体通风和总平面风环境条件，同时避开太阳辐射不利朝向。
图6建筑适宜朝向分析图
二、节能效应评价
建筑外围护结构热工性能的节能效应评价，在节能设计规范及相关建筑节能计算中，已有充分诠释与节能评价，本文不作赘述。
（一）综合馆通风遮阳节能效应评价
将综合馆开敞式环廊设计建立节能计算模型Ａ，以玻璃幕墙封闭式环廊建立节能计算模型Ｂ，作为参照建筑，分别用PKPM建筑节能软件进行能耗计算比较。计算结果图7。
图7 模型Ａ空调能耗计算结
模型Ａ，以比 赛大厅为空调室内空间，室内温度取值25℃，计算能耗为2100784Ｋｗｈ。
模型Ｂ，比赛大厅同模型Ａ室内温度取值25℃，玻璃幕墙封闭的环廊及门厅温度取值28℃，计算空调能耗为2424291 Kwh。
根据以上计算结果，模型Ａ空调能耗仅为模型Ｂ空调能耗的86.7％，即通风遮阳开敞式环廊较玻璃幕墙封闭式环廊可减少空调能耗13.3％。
（二）塔式通风住宅节能效应
根据水晶森林塔式住宅的通风模拟结果，采用最佳建筑朝向时，户内基本可达到良好的通风条件，按《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》，室外气温不高于28℃、相对湿度80％时，满足室内热舒适性可不启用空调；而通风不良的户型在室外气温高于26℃时，需要通过开启空调以满足室内热舒适性，以下将两种通风条件的住宅进行节能效应比较。
根据气象台公布气象资料，日最高气温高于26℃的４月～10月的气温资料见表２。选取最热月６、７、８月中的７月为例，全月气温高于26℃的天数为31天，其中26℃～28℃的天数２天，即户型通风不良时开启空调天数为31天，通风良好时开启空调天数为29天，29天为31天的94％，户型通风良好时可实现少开启空调日６％（表２）。
表212年度可减少空调开启日节能效应分析表
从表２统计结果可见，过渡季节的４、５月及９、10月，户型通风良好可实现少开启空调日高达23～64％，４～10月可实现少开启空调日，即全年平均可达到24％，节能效应可观。可节约的能耗，需根据当日气温变化，进行统计和能耗计算，本文不作进一步论述。
三、结束语
建筑节能只要设计得当，常规的甚至简单的技术应用，不需增加投资或增加不多投资即可获得很好的节能效应。重在树立设计理念，应如何让设计回归理性，使建筑顺应环境，即可获得良好的生存环境。