第三节
建筑形态

节能建筑的形态不仅要求体型系数小，而且需要冬季日辐射得热多，还需要对避寒风有利。但满足这三个要求所需要的体型常不一致。而后者又受着地区、朝向和风环境的极大影响。因此具体选择节能体型受多种因素制约，包括当地冬季气温和日辐射照度、建筑朝向、各面围护结构的保温状况和局部风环境状态等，需要具体权衡得热和失热的具体情况，优化组合各影响因素才能确定。

仅从冬季得热最多的角度考虑，应尽量增大南向得热面积，往往要求栋深小，即建筑的长宽比大。但如建筑朝向偏离正南方向，长宽比对日辐射得热的影响就逐渐减少。计算得出对正南朝向（0°）建筑长宽比为5 ∶ 1时，其各向墙面的辐射总得热量为方形（长宽比为1 ∶1）的1.87倍。但随着朝向的改变，这个比例也就逐渐减少。至偏东或偏西45°时成为1.56倍。至偏东（西）67.5°时，各种长宽比体型的得热已相差不多，至东西向时，正方形的得热还比长方形得热稍多，显然，由于各朝向日辐射得热的变化给最佳体型选择增加了复杂性。最佳节能体型是以各面外围护结构传热特性的比例关系为准的，只有当建筑各面的有效传热系数相等时即K ₁₌ K ₂ =K ₃ ，则D =h =L为最佳体型。也就是正立方体为最佳体型。但在具体建筑设计中，一般来说最佳体型并不完全由体型系数确定，而应该是平均有效传热系数大的一面，其面积应相对较小，而平均有效传热系数小的一面，其面积应相对较大。

加大栋深由8m增大到14m，可使建筑耗热指标降低11%～33%，因此，对于1000～8000m ² 的南向住宅建筑栋深设计为12～14m，对建筑节能是比较适宜的。

加多层数一般可加大体量，降低耗热指标。当建筑面积在2000m ² 以下时，层数以3～5层为宜；当建筑面积为3000～5000m ² 时，层数以5～6层为宜，当建筑面积为5000～8000m ² 时，层数以6～8层为宜。

严寒地区节能型住宅的平面形式应追求平整、简洁，如直线型、折线型和曲线型。在节能规划中，对住宅形式的选择不宜大规模采用单元式住宅错位拼接、不宜采用点式住宅，不宜采用点式住宅拼接。因为错位拼接和点式住宅都形成较长的外墙临空长度，不利于节能。

设计有利避风的建筑形态。风吹向建筑物，使风的风向和风速均发生相应的改变，形成特有的风环境。分析下列建筑物形成的风环境可以发现：①风在条形建筑背面边缘形成涡流。建筑物高度越高，深度越小，长度越大时，背面涡流区越大，见图2-3-1。②风在L形建筑中，图2-3-2中的二个布局对防风有利。③口形建筑形成半封闭的院落空间，如图2-3-3的布局对防寒风十分有利。④全封闭形建筑当有开口时，其开口不宜朝向冬季主导风向和冬季最不利风向，而且开口不宜过大，如图2-3-4。⑤将迎冬季季风面作成一系列台阶式的高层建筑，有利缓冲下行风，如图2-3-5。⑥将建筑物的外墙转角由垂直相交成90°直角改为圆角有利消除风涡流，见图2-3-6。⑦低矮的圆屋顶形式，有利防止冬季季风的干扰。⑧屋顶面层为粗糙表面可以使冷风分解成无数小的涡流，既可以减少风速也可以多获得太阳能。⑨低层建筑或带有上部退层的多、高层建筑，将用地布满对节能有利。⑩建筑物高度是对风速产生影响的重要因素。当风遇到建筑物垂直的表面时，便产生下冲气流形成下行风，其风速不变，和地面附近水平方向的风一道在建筑物附近产生高速风和涡流。据英国的一项研究表明，在5层楼底部风速增加20%；在16层楼底部，风速增加50%；在35层楼底部，风速增加120%。所以建筑物高度的选择应与风环境条件有机结合。⑪不同的平面形体在不同的日期内建筑阴影位置和面积也不同，节能建筑应选择相互日照遮挡少的建筑形体，以利减少因日照遮挡影响太阳辐射得热，见图2-3-7。