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摘要：作为耗能大户，近年来建筑行业能耗的受关注程度不断提升，建筑节能体形的优化设计也成为业界关注的焦点。基于此，本文将简单介绍建筑节能体形的优化原则与思路，并结合实例深入探讨建筑节能体形的优化设计，希望研究内容能够为相关设计人员带来一定启发。
关键词：建筑；节能体形；平面形状
前言
在建筑工程设计中，建筑体形设计属于其中的关键内容，建筑工程的外观造型与节能功能均直接受到该设计影响。在具体的建筑体形设计中，节能与美感的融合属于其中关键，建筑节能体形的优化设计便需要实现这一目标，由此可见本文研究具备的较高现实意义。
1.建筑节能体形的优化原则与思路
1.1优化原则
为实现建筑节能体形的优化，优化原则需得到重点关注，即建筑形体的组合原则、整体性原则、定量原则，由此才能够更好设计出拥有优秀节能效果的建筑。基于建筑形体的组合原则，建筑节能体形的优化需关注合理的组合设计，以外墙面设计为例，可基于若干个单元的划分开展组合设计，以此缩小外墙的占用面积，具体设计过程需关注建筑的消防、景观等要求，室内温度的组合调节、建筑功能的完整性保障也需要得到重视；基于建筑体形的整体性原则，建筑节能体形的优化应避免扭曲和变形等问题出现，以此保证建筑体形的整体性，建筑工程外造型的美观性可由此得到更好保障，建筑结构的稳定性也能够实现一定程度提升。在基于不同结构形式的建筑节能体形设计中，建筑结构存在的个性化特点同样不容忽视，设计师还需要合理保证建筑的质量和外形的美观，以此从整体角度开展设计优化；基于建筑体形的定量原则，设计师需考虑外界生态环境带来的影响，以此基于定量原则开展优化设计，保证建筑工程的可持续发展性能。在具体的优化设计中，一般需保证建筑物的体形系数控制在0.10-0.15区间，以此降低其能源消耗，外界生态环境受到的影响也能够由此得到控制[1]。
1.2体形形态控制
体形形态控制属于建筑节能体形的优化的重要思路，这里的体形形态指的是建筑物的形状，设计师需关注多种因素对建筑物形状带来的影响。建筑物的形状往往与设计师的灵感、技术限制、自身功能联系紧密，因此基于建筑物体形形态的控制需设法改变其形状，以此达成节能目标。在建筑构造和材料相同情况下，不同的形状会对建筑物受太阳影响程度及内外热交换带来较为深远影响，因此设计师需重点关注建筑节能与体形形态的联系，通过全面分析建筑体形，即可开展有效性较高的优化设计。设计师必须准确把握建筑节能与体形形态间存在的规律和关系，合理权衡二者，并结合实际提出多种设计方案，开展针对性的方案优选，即可更好达成节能目标[2]。
1.3基于平面形状的优化设计
建筑外立面的平面的优化设计出了考虑到环境因素和温度因素之外，还要考虑到太阳辐射、空气、风向和风力等因素。在平面设计中，建筑物不同的外立面朝向会使其内部受到的光照面积以及强度等都产生相应的变化。在对其规律进行分析中可以发现，建筑物南部长方形平面的建筑物会获得更高热量。所以，建筑物的节能优化设计要在确保建筑物外立面总面积不变的情况下，采取适当增加南方外立面面积减少北部外立面面积的方法，确保建筑物获取的天阳能达到最大化，在满足建筑使用需求的条件下，实现节能环保的设计目标。此外，通过理论分析也能看出，建筑物传热规律对于建筑物的节能设计也十分重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑物的传热性能会随着方式的变化而产生相应的变化，所以，在实际的设计中，设计人员不仅需要将建筑物工程项目体形系数考虑在内，还要考虑到角系数，调整角系数使其缩小以此达到建筑物节能效果的最大化。对建筑物内的通风设计进行调整，以确保在炎热夏季可带走热量，减少冬季受到寒风侵袭。
2.实例分析
基于实例，本节将围绕阻风与导风形体、自得热与自遮阳形体、自得热与自遮阳形体三种设计方式进行深入探讨。
2.1阻风与导风形体
建筑外形设计一定程度决定了建筑物的风环境基础，通过调整迎风面的凹凸程度可直接决定室内风压、通风情况和风速等。利用建筑外观促进或抑制室内通风情况的形体被称为导风或阻风形体，当建筑围护造型设计是扭曲、变形或倾斜时，可根据当地风向调整倾斜角度、扭曲程度等，对室内风况进行控制。以BIG事务所设计的哥本哈根8号住宅为例，该建筑周边几乎没有视线障碍物，整体开阔，有着较好的景观视野，同时室内风速较高。哥本哈根主导风向是西南风，设计师在设计时利用8字形的外观形态，降低了建筑物西南角，能对西南方向的风起到缓冲作用，并增大室内的光照面积，加速空气流动。这一建筑同时作为住宅和商业使用，通过设计倾斜屋面形成一个连续通道，连接地面和屋面，人们可一路骑行至屋顶。相较于传统建筑形态而言，它将多个成分叠加在同个水平层中，构成一个立体的城市空间。观察屋面倾斜部分的剖面，倾斜角度为30-40°，满足室内风环境设计要求，可有效降低建筑室内的风速[3]。
2.2自得热与自遮阳形体
在采用自得热形体的建筑节能体形优化设计中，托马斯·赫尔佐格设计的雷根斯堡住宅属于其中典型，设计采用大面积玻璃，并将南面的墙体与坡屋面连为一体，坡屋面一直延伸到地面，创造了室内室外空间密切相连的透明空间。雷根斯堡住宅的侧面为三角形，具有很强热收集功能的大面积玻璃屋面可较好辅助冬季采暖，由于建筑处于寒冷地区，建筑物的节能性能可由此大幅提升；而在采用自遮阳形体的优化设计中，伦敦市政大楼属于其中典型，诺曼·福斯特采用了向南倾斜的变形球体建筑体形设计，基于建筑南立面热倾斜角，建筑南向遮阳效果极为优秀，北向的得热也基于北向底部外延式的倾斜大幅增加，设计实现了夏季热量的控制与冬季内部热量损耗的延缓。
2.3热压竖井
在采用热压竖井的建筑节能体形优化设计中，布达佩斯中欧大学改建项目属于其中典型，设计师采用了重新营建负体形的优化设计方式，优化设计围绕原各自独立相邻的大楼展开，通过采用系列序列清晰的庭院，新建和原有建筑得以连接起来，通过负体形的置入、组合更新流线、原有建筑立面改造、斜向玻璃屋顶覆盖负体形顶部设计，这些都使得建筑的节能效果大幅提升。而在中欧大学的弗雷德里克兰切斯特图书馆优化设计中，设计采用了不同形状、不同尺度的负体形，以此用于不同相邻使用空间的优化设计，为改善原有设计存在的自然通风效果不佳问题，设计师将建筑平面分为4个部分，并为每个部分设置6个通风用烟囱，配合原有的通风天井，即可缩小出风口与进风口的距离，设计师基于导风负体形高宽比吻合设计排风烟囱高宽比、排风中央天井高宽比，通过热压竖井平面排布，热压竖井最终实现了建筑工程通风效率的大幅提升，由于工程处于太阳高度角较高的低纬度地区，因此热压竖井的优势得以实现最大化发挥，基于热压竖井的建筑节能体形优化设计实用性可见一斑。
结论
综上所述，建筑节能体形的优化设计需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的体形形态控制、基于平面形状的优化设计、自得热与自遮阳形体等内容，则提供了可行性较高的优化设计路径。为更好实现建筑节能体形优化，风、热、光性能协同的优化设计同样需要得到重视。
参考文献：
[1]陈静.节能设计在民用建筑设计中的有效应用[J].建材与装饰，2019（32）：65-66.
[2]张永红.民用住宅建筑设计中的节能因素分析思路构建[J].建材与装饰，2019（32）：88-89.
[3]吴群艳.绿色建筑设计理念在建筑设计中的整合与应用方法初探[J].建材与装饰，2019（31）：71-72.
论文作者:李宇霞
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/17
标签：体形论文; 建筑论文; 建筑物论文; 优化设计论文; 建筑节能论文; 形体论文; 节能论文; 《建筑细部》2019年第14期论文;