基于日照辐射的严寒地区高层办公建筑形态节能研究

基于日照辐射的严寒地区高层办公建筑形态节能研究

王志平

天津建华工程咨询管理公司300074

摘要：严寒地区，整体的气候和温度因素对于人们的日常生活和工作会带来非常严重的影响，日照辐射是严寒地区建筑设计和建设中需要考虑的一个非常典型的核心问题和因素。从现阶段建筑设计的要求上来看，建筑设计的要求中，越来越重视设计应用中的节能效果，本文以严寒地区这一特殊的气候区域和地理环境为研究的重点，从日照辐射的角度，研究如何优化高层办公建筑的节能实现效果。从而为改善严寒地区的高层办公建筑环境，实践绿色节能建筑的要求打好基础，切实达到通过优化建筑形态设计，提高建筑应用中的节能效果的目的。

关键词：日照辐射；严寒地区；高层办公建筑；节能设计

引言：

建筑形态是建筑设计中的一部分重要的设计环节和内容，形态学作为一门独立的学科，在建筑设计中发挥着重要的作用。日照辐射则是影响严寒地区温度和气候变化的一个重要因素，只有在建筑设计中结合严寒地区的实际情况，提高建筑形态设计中的节能效果，才能更好地为严寒地区的高层办公建筑环境优化提供帮助。

一、严寒地区的气候特征阐述

首先，关于严寒地区的气候划分方法，主要是依照编号为GB50352-2005的《民用建筑设计通则》进行划分的，划分的地区类型主要包括了炎热地区和严寒地区两种类型，其中，所谓的严寒地区，主要是指平均气温小于等于零下10℃。且器乐平均气温小于等于25℃的地区。从地理位置的角度分析，我国的严寒气候地区主要集中在我国的东北地区，即黑龙江省、吉林省；辽宁部分地区等。从气候区域上分析，这些地区处在温带季风气候的气候带上[1]。季节性特点表现为，夏季温暖但时间段，冬季寒冷且漫长的特点，而这些地区又普遍具有日照时间长的特点，这也就意味着其所拥有的太阳能资源是相当丰富的。因此，在从专业的建筑领域来说，其建筑设计工作的开展，需要结合这一气候特点进行建筑形态以及结构的设计。

其次，从严寒地区的气候特征对建筑设计的影响因素的角度分析，可知能够造成影响的因素主要包括了气温变化因素和日照时间因素。在建筑设计中，需要从形态学的角度出发，结合这两方面因素开展此地区的高层办公建筑设计。

二、高层办公建筑设计的要点阐述

基于本文探讨的建筑类型为高层办公建筑，因此，其建筑设计工作的开展，应当遵循这种类型的办公建筑设计的原则和要求。并把握住关系到建筑设计效果的几方面要点。

（一）按照不同的建筑分为开展设计

这一点主要是从办公建筑的具体功能的角度来讨论的，按照其不同的应用功能，办公建筑可分为独立的，只承担办公场所功能的建筑类型，另外，还包括了一种综合兼顾了其他多种类型用途的综合性办公建筑[2]。其中，独立的写字楼（高层办公楼）的设计，只需要依照办公楼建筑设计的相关规则和方法开展设计即可。而具有综合性功能的办公楼在设计时小儿需要考虑不同功能空间的设计方法，并通过分析实现其功能的整合，从而达到在宏观上协调统一，在微观上各自独立运行的建筑设计效果。

（二）做好平面布局维度的设计

平面布局的设计主要是从建筑设计的内部空间的角度讨论的，在高层建筑的平面布局中，分别存在思安个不同的功能空间，即主体的办公空间、公共空间以及辅助交通空间。在设计工作开展的过程中，一般选取独立办公空间与交通空间相结合的设计方式，两者在布局关系上可以通过以下几种类型实施布局设计。第一，将交通空间设置在整体建筑设计的中心位置上。第二，将交通空间设置在整体建筑布局的两侧位置上，呈筒状分布。第三，将交通空间设置在主体办公空间的一侧。在侧向设计的结构类型中，交通空间的设计可分别按照内侧和外侧两种形式设计。另外，具体到办公空间的角度分析，可知，其办公空间的设计，也可区分为独立办公、组合办公以及开放式办公的方式。

三、基于日照辐射的建筑形态设节能优化策略

通过上文分别对严寒地区的气候特点以及建筑设计的要点进行分析，下文重点从建筑形态合理设计的角度，基于日照辐射背景研究严寒地区的建筑形态设计的优化对策。

（一）提高建筑设计朝向的合理性

首先，结合严寒地区实际情况分析可知，在这一地区，建筑设计中的各个朝向的夏季辐射量和辐射力度较冬季都显示出显著增大的趋势，并且辐射量指标只有在东南和正南妨碍你跟上呈现同步性特点，因此，要想合理的利用日照辐射资源，取得良好的建筑采光以及节能效果，则可以在建筑设计中，通过针对性的增大这两个朝向建筑的外表面设计面积来获取更大的辐射量。而在其他方向方面，朝向正北、东北以及东面方向的建筑，其辐射量指标呈现出相对的稳定性，不会随着季节的变化发生过大的变化。对于正西方向和西北方向的高层办公建筑而言，其夏季的日照辐射较之冬季明显提升，意味着夏季时辐射量会造成较明显的负面影响。因此，在建筑设计中，应当针对此方向的建筑酌情减少设计面积[3]。

其次，根据不同的建筑楼层形态，在朝向设计时需要采取不同的设计朝向策略，例如，对于点式分布的高层办公建筑设计方法，其设计中如有异形的平面的设计要求，且其在建筑形态中的体现比较突出，则应当在正南或东南发朝向的设计中应用这种方法进行设计，一方面促进整体建筑平面设计的协调性，另一方面，也有利于表面积的控制。而对于本身的建筑结构呈现板式结构的建筑而言，应当注意在建筑朝向上选取正西或西北方向进行建筑设计，如其内部结构存在弯折区域，则应当注意控制弯折角的角度。

（二）建筑形体的科学选择与设计

在这个方面，应当根据建筑主体的形体特点，选择不同的设计方案，例如，如高层建筑的外部主体形体呈现规则圆柱体，则当日照辐射量的边数等于或者高于3的阶段，辐射量将达到最高点，但最后的增长趋势并不十分明显。而如果建筑主体的形体发生扭转的现象，则辐射量会依据扭转发生的角度而发生变化。因此，从设计的角度上来说，应当综合考虑设计中的视觉效果和辐射量的因素，在设计中提高科学性和有效性[4]。从边数的角度分析，当建筑主体的边数不断增多，则意味着渐消程度呈现不断扩大的趋势，这就会造成日照的辐射值不断的减小。但这种设计方法的消极形象比较明显。在设计中通常不优先选择这种方法进行设计。

（三）针对建筑立面的倾角范围进行研究优化设计

关于立面倾角指标的租用，在实际设计中，其可以通过取值范围的优化确定建筑外部异形形体的总体形态，并且为建筑总体轮廓的优化提供指导意见。另外，从水平角度分析，建筑形体的凹凸角度也可以借鉴立面倾角的变化范围进行设计和优化。因为对于高层办公建筑来说，建筑表皮结构的设计，实际上也是发挥辐射吸收作用的一方面重点内容。

四、结束语

总之，对于严寒地区来说，不仅气候因素是影响其建筑设计形态的重要因素，辐射量也会随着建筑外部形态的设计变化而发生相应的变化，因此，只有研究和分析不同形态的建筑主体在辐射量的吸收和利用中的效果和节能环保功能的规律和特点，才能达到提高分析设计的节能环保性能，促进建筑设计满足严寒地区要求，并达到相应的节能设计效果。

参考文献：

[1]邹德志,闻艺.严寒地区办公建筑围护结构节能实验性研究[J].门窗,2018(1):248-248.

[2]邢凯,张洪瑞,高亮.建筑传热系数和窗墙比对严寒地区办公建筑能耗影响研究[J].城市建筑,2017(19):118-121.

[3]袁一美,韩昀松,梁静,等.基于太阳辐射利用的寒地建筑组团形态优化设计研究[J].南方建筑,2018,No.184(02):16-20.

[4]郝妙琦,谢晓琳,高睿阳.严寒地区既有建筑的节能优化设计探究[J].中国房地产业,2017(29):181.