关于严寒地区绿色建筑设计的思考(1)

46 绿色建筑技术与设计 Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology / 南方建筑 / South Architecture 2010.5
筑的采暖能耗。在严寒地区由于建筑布局不合 理，往往会造成住区局部风速过大，不仅严重 影响居民冬季的户外活动，同时也对建筑节能 产生不利影响，增加建筑的冷风渗透，降低室 内热环境质量。因此，对于严寒地区的建筑， 做好冬季防风是非常必要的。 合理的风环境设计，应该是根据当地不同 季节的风速、风向进行科学的规划布局，做到 冬季防风和夏季通风，并充分利用由于周围建 筑物的遮挡作用在其内部形成的风速较高的加 速区和风速较低的风影区，分析在不同季节进 行不同活动的不同人群对风速的要求，进行合 理、科学的布置，创造舒适的室外活动环境。 严寒地区建筑长轴应避免与当地冬季主导风向 正交，或尽量减少冬季主导风向与建筑物长边 的入射角度，以避开冬季寒流风向，争取不使 建筑大面积外表面朝向冬季主导风向。同时， 应合理的选择建筑布局的开口方向和位置，避 免形成局地疾风。还应根据冬季风的走向与强 度设置风屏障（如种植树木、建挡风墙等）。
计，应着重注意以下几点：
1. 根据气候条件合理布置建筑 （1）充分利用太阳能 建筑布局 严寒地区建筑群体布局除应考虑周边环 境、局部气候特征、建筑用地条件、群体组合 和空间环境等因素，保持建筑及其环境对大自 然的亲和性，体现人和自然和谐融洽的生态原 则。尤其应着重注意考虑利用太阳能，重视对 阳光、空气、水及自然风的组织利用，以达到 充分利用可再生能源及减少严寒的气候对建筑 物能耗影响的目的。 建筑朝向 建筑物朝向应以当地气候条件为依据，同 时要考虑局地气候特征。研究结果表明，同样 的多层住宅（层数、轮廓尺寸、围护结构、窗 墙面积比等均相同)，东西向比南北向的建筑 物能耗要增加5.5%左右[1]。以哈尔滨为例，冬 季1月各朝向墙面上接受的太阳辐射照度，以 南向最高为3095W/ m2·日，而在东西向则为
4．功能分区兼顾热环境分区 空间布局在满足功能合理的前提下，应进
行热环境分区。 建筑中不同房间的使用要求以及人在其中 的活动状况各不相同，因而，对这些房间室内 热环境的需求也各异。在设计中，应根据使用 者对热环境的需求而合理分区，即将热环境质 量要求相近的房间相对集中布置。这样做，既 有利于对不同区域分别控制，又可将对热环境 质量要求较低的房间（如楼梯间、卫生间、储 藏间等）集中设于平面中温度要求相对较低的 区域，把对热环境质量要求较高的主要使用房 间集中设于温度要求较高的区域，从而获得对 热能利用的最优化。 严寒地区冬季，建筑北向房间得不到日 照，是建筑保温的不利房间；与此同时，南向 房间因白昼可获得大量的太阳辐射，导致在同 样的供暖条件下，同一建筑产生两个高低不同 的温度区间：北向区间与南向区间。在空间的 布局中，显然应把主要活动使用房间布置于南 向区间，而将阶段性使用的辅助房间布置于北 向区间。这样，可以使主要使用房间充分获得 日照；同时，由于辅助房间使用时间短，对温 度要求较低，置于北侧也不影响其使用效果， 可以说位于北向的辅助空间形成了建筑外部与 主要使用房间之间的“缓冲区”，并在布局上 构成了建筑的防寒空间。
2010.5 South Architecture / 南方建筑 / Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology 绿色建筑技术与设计 45
关于严寒地区绿色建筑设计的思考
Study on Green Building Design in Severe Cold Region of China
2．控制建筑体形系数 绿色建筑的体形设计不仅要考虑建筑物的 外部形象，更应注重建筑与环境的关系，尽可 能减少建筑对环境的影响，促进建筑节能。因 此，建筑设计应在满足建筑功能与美观的基础 上，尽可能降低体形系数。有资料表明，体形 系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5%[3]。可 见，体形系数是影响建筑能耗最重要的因素， 从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数 控制在一个较低的水平。
3．紧凑平面布局，规整平面形状 建筑平面布局应充分考虑气候因素，采用 有利于保温防寒的集中式平面布置。平面形状 对建筑能耗的影响很大，因为平面形状决定了 相同建筑底面积下建筑外表面积。相同建筑底 面积下，建筑外表面积的增加，意味着建筑由 室内向室外的散热面积的增加。假设各种平面 形式的底面积相同，建筑高度为H，此时的建 筑平面形状与体形系数的关系见表1。可见，平 面凹凸过多、进深小的建筑物，散热面较大， 对节能不利。因此，严寒地区绿色建筑应尽可 能加大进深，使平面布局紧凑，建筑型体规 整。
表1 建筑平面形状与体形系数的关系
区建筑入口朝向应避开当地冬季的主导风向， 其位置应在满足功能要求基础上，根据建筑物 周围风速分布布置建筑入口，从而减少建筑的 冷风渗透，减少建筑能耗。 （2）入口的形式 从节能的角度讲，严寒地区入口的设计主 要应注意采取防止冷风渗透及保温的措施，可 采取以下做法： 设门斗 门斗可以改善门厅的热工环境。首先门斗 本身形成室外向室内的过渡空间，具有综合的 保温功能。其次它能避免冷风直接吹入室内， 减少由于风压作用下形成空气流动而损失的热 量。门斗外门的位置与开启方向对于气流的流 动有很大的影响，见图1。此外，门的开启方向 与风的流向角度不同，所起的作用也不相同。 如：当风的流向与门扇的方向平行时，具有导 风作用；当风的流向与门扇垂直或成一定角度 时，具有挡风作用，并以垂直时的挡风作用为 最大，见图2。因此，设计时应根据当地冬季主 导风向，确定外门在门斗中的位置和朝向以及 外门的开启方向，以达到使冷风渗透降到最小 的目的。 设挡风门廊 挡风门廊适于冬季主导风向与入口成一定 角度的建筑，显然，其角度越小效果越好，见 图3。 此外，在风速大的区域以及建筑的迎风 面，建筑应做好防止冷风渗透的措施。如在 迎风面上应尽量少开门窗和严格控制窗墙面积 比，以防止冷风通过门窗口或其他孔隙进入室 内。
building energy consumption, improves living environment and promotes sustainable development in such region. KEY WORDS severe cold region, green building, design consideration, sustainable development 中图分类号 TU14 文献标识码 Ａ 文章编号 1000-0232(2010)05-0045-03
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1193W/ m2·日，北向为673W/ m2·日[2]。因 此，为了冬季最大限度的获得太阳辐射，在严 寒地区以选择南向、南偏西、东向为最佳。此 外，确定建筑物的朝向还应考虑利用当地地 形、地貌等地理环境，充分考虑城市道路系 统、小区规划结构、建筑组群的关系以及建筑 用地条件，有利于节约建筑用地。 建筑间距 决定建筑间距的因素很多，如日照、通 风、防视线干扰等，显然建筑间距越大越好， 但考虑到我国土地资源紧张的实际情况及土地 利用的经济性问题，无限加大建筑间距是不实 际的。根据严寒地区所处地理位置与气候状况 以及居住区规划实践表明：在严寒地区，只要 满足日照要求，其它要求基本都能达到。因 此，严寒地区确定建筑间距，应主要以满足日 照要求为基础，综合考虑采光、通风、消防、 管线埋设与空间环境等要求。 （2）注重冬季防风，适当考虑夏季通风 自然风能加强热传导和对流，有利于建筑 的通风散热，但在严寒地区的冬季，则增加建
金虹
Jin Hong
摘要 本文针对严寒地区地域特点、气候特 征、经济技术以及建筑建设特点等，提出： 严寒地区绿色建筑设计除符合我国绿色建筑的 有关标准、导则的要求与规定外，尚应注意若 干问题，即：根据气候条件合理布置建筑，控 制建筑体形系数，紧凑平面布局，规整平面形 状，功能分区兼顾热环境分区，合理设计建筑 入口，围护结构构造注重保温节能设计，充分 利用可再生资源。旨在为严寒地区绿色建筑的 设计提供参考，以降低建筑能耗、改善人居生 态环境，促进严寒地区建设的可持续发展。 关键词 严寒地区 绿色建筑 设计思考 可 持续发展 ABSTRACT Aiming at the specific geographic and climatic features, economic levels, technology conditions, as well as
5．合理设计建筑入口 入口是建筑的主要开口之一，是使用频率 最高的部位。严寒地区冬季，入口成为建筑的 唯一开口部位，对入口的设计应以减小对流热 损失为主要目标。在入口的设计中既要不使室 外的冷空气直接吹入建筑中，又要最大限度的 防止建筑室内热量的散失。 （1）入口的位置与朝向 入口在建筑中的位置应结合平面的总体布 局，它是建筑的枢纽，通常处于建筑的功能中 心。同时因它是连接室内外空间的桥梁，是室 内外的过渡空间，它既是室内外空间相互渗透 的“眼”，也是“进风口”，其特殊的位置及 功能决定它在整个建筑节能中的地位。严寒地
construction characteristics in severe cold region of China, this paper brings forward several aspects on green building design in this region, which are not included in the national criterion but deserve proper attention. These aspects are: optimizing building location and orientation that fits local climate, the reduction of surface to volume ratio, compact and orderly layout, functional zoning combined with thermal environment zoning, suitable building entrance design, reinforced insulation, energy conservation properties of structure envelop and the full utilization of renewable energy. The study provides a reference for green building design in severe cold region of China, in order to reduce
作者简介 哈尔滨工业大学建筑学院教授（哈 尔滨，150001）
我国严寒地区，冬季气候严寒漫长，夏季 凉爽短促，建筑采暖能耗巨大。有资料显示， 采暖能耗占全国能源消费总量的11.5%。据 测，北方城市采暖期空气污染严重，SO2增加 5~6倍，NxO、CO增加2倍。同时，居民的健康 状况要比非采暖期下降2~3个级别。在现有城 镇建筑中，满足绿色生态要求的不到5%，能源 和资源浪费情况严重。因此，急需研究绿色建 筑设计与技术，以指导严寒地区建筑的建设， 从而使严寒地区建筑走向舒适、健康、节能、 环保的绿色之路。 绿色建筑的发展不是一蹴而就的，需要一 个循序渐进的发展过程。目前严寒地区的绿色 建筑设计仍停留在概念炒作阶段，缺少踏实稳 健、因地制宜的技术推进，因此，还有待于从 现有基础做起，深入研究，逐步实施。严寒地 区绿色建筑除应具备普通建筑的基本特性，满 足建筑的一般需求外，还需符合我国《绿色建 筑技术导则》和《绿色建筑评价标准》的规定 与要求。此外，设计人员尚需结合严寒地区的 气候特征、地域特点等进行因地制宜的建筑设