建筑体形系数对建筑节能的影响

建筑体形系数对建筑节能的影响

建筑体形系数与哪些因素有关呢？为什么在建筑节能设计规范会对建筑的体形系数进行限制呢？怎样改变体形系数才有利于建筑节能呢？

一般认为体形系数越小越有利于建筑节能。本文计算冬季采暖时期的能耗为例来证明这样简单的处理是不严格的。

建筑体形系数的定义为：建筑物与室外大气接触的外表面与其所包围的体积的比值，公式为：0

0V F c =。 其中c 为建筑的体形系数，单位为m -1；F 0为建筑的外表面积，单

位m 2；V 0为建筑的体积，单位m 3。

1.建筑的体形系数（考虑一般情况下） nh a b nh s b s a h ns s nh b a V F c 1)11(21)(2)(2/000000++=++=++== （1）

其中n 为层数；h 为建筑层高，单位m ；a 为建筑物底面长度，单位m ；b 为建筑物底面宽度，单位m ；s 0=a ×b 为建筑的底面积，单

位m 2。

从（1）式可以看出建筑的体系系数与建筑的层数、层高、长度、宽度有关系，而且都是随着建筑层数、层高、长度、宽度的增大而减小的。

在我们的直观印象中建筑的体形系数越小，越有利于建筑节能，那么是不是以上的几种方式都是有利于建筑节能的呢？

2.单位建筑面积上对应的围护结构的能耗T H q ⋅

由《民用建筑节能设计标准》可知

单位建筑面积上对应的围护结构的能耗T H q ⋅为:

()01./A F k t t q m

i i i i e i T H ∑=-=ε （2）

T H q ⋅为采暖时单位建筑面积通过围护结构的耗热量；t i 为采暖期平

均室内计算温度；t e 为采暖期室外平均温度；i ε为围护结构各部分的

传热系数的修正系数；K i 为围护结构各部分的传热系数；F i 为围护结构各部分的面积。

外围护结构只考虑外墙、外窗、屋顶时，窗墙面积比固定，则令窗户和墙的平均传热系数和修正系数分别为K 1和1ε，屋顶的传热系数

和修正系数分别为K 2和2ε。计算其单位建筑面积对应的围护结构的能

耗： ])11(2[)(]

)(2[)(2211002211n

k b a h k t t ns s k nh b a k t t q e e HT i i εεεε++⨯-=++⨯⨯-=(3) 从3式可以看出通过建筑围护结构的耗热量与建筑的层数、层高、长度、宽度、建筑各部位的传热系数（建筑各部位的传热系数的修正系数一般只有地域有关）有关系，而且随着建筑层数、长度、宽度的增大而减小的；随着建筑层高、建筑各部位的传热系数增大而增大。

3.结论：

a.从（3）式的最后一项n k 2

2ε中，我们可以看出n 越大，最后一项

越小，因此在有些标准中规定：层数小于3层时，传热系数有更严格的要求。在其他情况相同的情况下，高层更利于建筑节能。

b.体形系数的减小是通过增大建筑层数、长度、宽度这三种方式时，是有利于建筑节能。

c.体形系数的减小是通过增大建筑层高这种方式时，体形系数是减小了，但却增大了建筑能耗。

减小体形系数并不一定有利于建筑节能，因此在建筑节能设计时，当体形系数不满足节能要求时，不能用增加层高的方式减小体形系数，这样会适得其反的。