基于节能方案的小区规划设计探索

基于节能方案的小区规划设计探索【摘要】通过结合工程设计实践理解，分析基于节能前提下的小区规划设计布局，针对此本文主要介绍了住宅小区规划与设计中的一些节能方法，以供同行参考。

【关键词】小区规划；节能；优化设计；方案设计

1.引言

规划设计影响建筑节能。小区规划应从建筑选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑体形、建筑间距、冬季风主导风向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面综合、深入研究，以改善小区的微气候环境，利于节能。因此，在规划设计阶段，应充分研究、比较构成小区微气候的决定性因素（辐射、大气环流、地理因素等）的有利与不利影响，通过小区规划布局上的调整、改造，形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。有关小区规划中的节能问题，设计面较广，问题也比较复杂，限于篇幅，本书仅讨论小区布局与通风、热岛现象的防止以及如何更多获取日照等问题。

2.建筑选址

首先，建筑选址应根据气候分区进行选择。对于严寒或寒冷地区，为防止“霜洞”效应，一般不建议建筑布置在山谷、洼地、沟底等凹地处。因为冬季冷气流容易在此处聚集，形成“霜洞”，使得位于凹地的底层或半地下层建筑为保持相同的室内温度而多消

耗一部分采暖能量。然而，对于夏季炎热的地区而言，建筑布置在

上述地方却是相对有利的，因为在这些地方往往容易实现自然通风，尤其是到了晚上，高处凉爽气流会“自然”地流向凹地，把室内热量带走，在节约能耗的基础上还提高了室内的热环境。

其次，建筑选址还需注意向阳问题。日照与人们的日常生活、健康、工作效率关系紧密，因此在规划设计中要注意合理利用太阳辐射。例如针对寒冷地区的冬季，住宅规划设计应在满足冬至日规定最低日照小时数的基础上尽可能争取更长的日照时间，为此应在基地选择、朝向选择和日照间距上仔细考虑。

此外，建筑选择还应注意冬季防风和夏季有效利用自然通风的问题。在寒冷地区，考虑冬季防止冷风渗透而增加采暖能耗，住宅建筑应选择避风基址建造；而在夏季炎热地区，则

应顺应当地的盛行风向，尽可能利用自然通风。对于绝大多数地区而言，由于冬夏两季盛行风向的不同，住宅小区的选址和规划布局可以通过协调与权衡来解决防风与通风的问题，实现节能的目标。

3.小区布局

合理设计小区的建筑布局，可形成优化微气候的良好界面，建立气候“缓冲区”，对住宅节能有利。因此，小区规划布局中要注意改善室外风环境，在冬季应避免二次强风的产生以利于建筑防风，在夏季应避免涡旋死角的存在而影响室内的自然通风。此外，小区规划中还应注意热岛现象的控制与改善，以及如何控制太阳辐射得热等。

3.1 风环境优化设计

住宅小区室外空气流动情况对小区内的微气候有着重要的影响，局部地方（尤其是高层）风速太大可能对人们的生活、行动造成不便，在冬季冷风渗透变强，导致采暖负荷增加。例如据测算，在冬季如果建筑保持0.5～1/小时的换气次数，那么冷风渗透造成的采暖负荷将占总采暖负荷的1/4～1/3；并随着风速的增加成e指数增加，对采暖负荷影响巨大。此外，也有可能在某些地方形成旋涡和死角，不利于小区污染物的消散和室内的自然通风的进行。因此，需要分析预测小区内的空气流动情况，以对小区内微气候做出合理的评价；必要时对规划设计进行优化改进。

3.2 热岛现象的防止

受住宅设计中建筑密度、建筑材料、建筑布局、绿地率和水景设施等因素的影响，住宅区室外有可能出现“热岛”现象，即小区气温会高于其他地方、尤其是郊区的气温的现象。“热岛”现象在夏季的出现，不仅会使人们高温中暑的概率变大，同时还促使了光化学烟雾的形成，加重污染，并增加建筑的空调能耗，无疑给人们的工作生活带来严重的负面影响。

通过合理的建筑设计和布局，选择高效美观的绿化形式及水景设置，可有效地降低热岛效应，获得清新宜人的室外空气温湿度和适当的辐射环境。在提供给居民一个美观、舒适、健康、便利的室外活动环境的同时，也通过传导、辐射、对流、自然通风等形式降低住宅围护结构的外表温度及室内气温，有效地降低住宅的采暖空

调能耗，减少人类对于自然资源的消耗。同时通过采用辐射、对流、导热、传质过程联合求解，即传热与空气流动联立计算的方法，把太阳辐射、风、建筑结构和类型、下垫面状况、人员情况和各种排热状况等因素综合考虑在内，并获得温度场（分布参数）或温度集总参数的输出结果。在此基础上，可对小区热岛效应和绿化、水景等园林设计结果进行定量的评价。从国内外的工程应用来看，美国大学、日本东京大学、国内清华大学等都分别利用自己开发的软件对城市、住宅区室外的热环境进行过预测和研究，并对住宅区的规划设计进行了优化。

3.3 日照辐射影响

太阳辐射直接影响居室热环境和建筑能耗，同时也是影响住户心理感受的重要因素。因此在节能住宅的设计中，日照分析是一个不可缺少的环节。我国《城市居住宅区规划设计规范》规定，在大寒日大城市居住宅区住宅的每套住宅至少应有一个居住空间能够

获得日照，而有效日照时间不应低于2小时。根据这一规定，设计得日照单位应在设计初期进行日照间距的计算。普遍的做法是沿用住宅间距系数的方法估算，即日照间距=建日的高度x日照间距系数。然而，模拟计算发现，当建筑平面布置不规则、体筑的高度形复杂、条式住宅长度超过50m、高层点式住宅布置过密时，日照间距系数难以作为标准，必须进行严格的模拟计算才能得出正确的结论。此外，常规的日照分析方法还无法有效解决复杂建筑的自遮挡问题和互遮挡问题。自遮挡是指由于建筑物的外形设计，特别是凸

凹变化的外形，而引起的建筑实际接受的日照减少的问题；相应地，互遮挡则是指由于建筑或建筑群布局过于复杂而导致建筑物间相

互影响其的日照效果。

所以，要想较好地在住宅区规划设计阶段解决建筑采光、日照问题，应根据当地地理与气象条件，通过计算机模拟地球公转，根据太阳高度角、建筑布局以及单体构造的相对关系来进行建筑群日照、遮阳以及自然采光分析，考察全年不同时刻互遮挡与自遮挡的状况，检验是否满足日照和遮阳的要求。

4.建筑朝向及其他设计思路

选择合理的住宅建筑朝向是住宅群体布置中优先考虑的问题。影响住宅朝向的因素很多，如地理纬度、地段环境、局部气候特征及建筑用地条件等。值得指出的是，所谓“最佳朝向”的提法蕴含着明显的地域特征，它是在综合考虑了当地地理、气候条件下对朝向的研究结论。朝向选择需考虑的因素有：冬季日照和防风，夏季防晒和自然通风，降雨，利用地形和节约用地等。根据以上考虑，总结了我国主要城市的住宅最佳朝向和适宜朝向，供规划设计时参考。

5.结语

小区规划与建筑节能技术相比，在几乎不增加建设投资的条件下，通过科学合理地规划设计，就可以改善住宅建筑热工环境，从而达到节能的目的。因此，在做小区规划的时候应该充分地考虑上述因素，尽可能地在小区功能布局，外观设计和节能这三方面之间