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建筑与日光:节能建筑规划策略

节能、健康、可负担:季节性日光几何形状的可预见性使其成为进行任何设计项目时首先要考虑的主题之一。

4月6日,2021年4月|
Legat建筑师

在20世纪70年代以来的几十年里,我们已经了解了很多关于如何利用太阳能,不仅减少建筑能源消耗,而且减少运营费用。近年来,从光伏板到太阳能热能收集,太阳能技术的使用有所增加。建筑业主们马上想到的问题当然是,“成本是多少?”

然而,在致力于利用太阳能的建筑业主开始决定具体的技术之前,他们应该考虑建筑设计的两个方面,可以最大限度地提供日光和户外视野,而不产生实际成本影响:建筑的朝向和体量——换句话说,就是建筑在场地上的位置和建筑的三维形式。在温和/凉爽的气候下,建筑物每年能源消耗的最大贡献者是供暖和照明资源。我们的星球正围绕着一个免费的加热和照明资源旋转——我们只需要花一点努力就能捕捉到它。

直接来自的夏令东方的西当太阳在天空中较低时会引起眩光,这会导致眼睛疼痛,分散人们的工作或学习。此外,这种直接日光在一天中不太一致,可能会导致过度的热负荷,迫使空调系统工作更费力。使用遮阳装置控制日光要容易得多,而窗户朝上由于阳光直射而提供漫射,温柔的日光。

适当的方向是在能源使用和人类健康和性能方面将项目设置为成功的路径。有关其他资源,请查看此通过位置计算太阳位置的工具整个建筑设计指南

下图说明了三种类型的大规模和它们对仿闪光的影响。图示可以应用于任何建筑物类型。注意图表假设芝加哥标准作为设施位置;结果将根据位置而异。此外,UP表示北方为每个图表。

图的紫色部分表示太阳能定位。紫色区域的顶部边界表示太阳的夏天光滑的天空,而底部边界显示冬至的路径。阴影区域代表极端之间的月份。该地区内的橙色线是冬至期间的日出和日落。更一般地,图形是设计人员使用的工具的抽象,以便在一年中任何一天的一天中的任何时候计算太阳的水平角度。

您可能会注意到图表显示了成角度和直线块。这显示了内置于图表中的“灵活区域”。墙壁不需要直接面对南方以获得最佳的日光交付 - 它们最多可以关闭10度,仍然表现良好。

图表显示太阳如何击中栏杆东西方向的线性体块允许最大限度地接收来自南方和北方的日光。

Lake County Leed Platinum-Certificed科学与工程建设学院举例说明了Bar Basing。简单的几何形状允许自然光线进入设施深处。


“酒吧”大规模

当谈到最大化户外空间的日光时,最简单的大规模证明是最有效的。线性质量的东/西方向最大化南部(阳光直射)和北方(间接阳光)的日光。这种建筑类型更好地使用较小,更复杂的建筑物;相反,我建议避免它对于可能更复杂的较大建筑物。

H体块使大约一半的室外空间在夏季、秋季和春季接受日光。

Waukegan的市政厅与北方的警察局联系起来,展示了H群众。


“H”集结

这种类型的大规模涉及通过较小的体积连接的两个基本平行的体积。在除冬季的所有季节,日光触及距离户外空间的50%。该策略特别适用于与“翅膀”或部门运行良好的较大建筑类型。例子包括学校,医院和办公楼。如果大部分的翼在高度高于最荒谬的翼型,也可以提高大规模的巨大,反之亦然(如果南方酒吧更高),那么条件会更糟)。

所有四个侧面的外壳,内部庭院允许额外保护东/西风,也可以减少早晨和下午的时间。

杰斐逊早期的童年中心建造在庭院周围,举例说明了o大规模。布局最大限度地提高了户外空间的视图,并阻挡了风力以创造更舒适的播放设置。


“o”大规模

在这种情况下,该设施包围了一个庭院。缺点是它将日光限制在庭院。相反,o大规模有助于阻止东部和西风,为庭院中的人提供更多的舒适度。我建议使用这种需要更灵活的循环模式的建筑类型,因为在部件之间没有单个捏合点,就像在H块中一样。此外,它适用于更喜欢完全封闭的户外空间的业主。o大规模还为从内部观察户外来创造更多的机会。

Oakton Community College的玛格丽特Burke Lee Lee Centrents科学与卫生职业中心设有东西方方向和大规模,可利用太阳在天空中的角度。


早期决定及其后果

在设计过程的早期对体量和朝向的选择会对整个设计过程产生巨大的影响。错误的选择可能会导致许多抱怨——只要问问大楼里的住户,他们必须处理机械设备的景观、冬季低日照的眩光、过热或光线不足的房间。

下次您开始规划建筑项目,请务必向您的架构询问大规模和太阳能方向。一旦提供初步巨额选项,就可以提前询问早期能源模型。

上面的图是一个开始。他们都不是总是正确的解决方案。这一切都取决于项目的规模、场地条件和业主对建筑如何与外部空间相关联的偏好。

请记住,一些大规模战略可能会导致较高的前期成本,但由于节能和减少运营和维护成本,可以有理想的投资回报。此外,建筑业主应该与建筑师讨论居住者如何接触自然和日光,从而在居住者或访客中创造更大的参与度、健康和幸福。

如果这一切都指出了任何东西,这是:建筑师需要时间和空间来思考早期决定的后果。因此,我鼓励建立业主抵制赶紧赶紧设计过程的早期部分的诱惑,以获得项目的“真实”部分。亚里士多德最好的说:“刚刚开始了一半。”

Legat建筑师

Legat Architects的博客探讨了与当今设施的编程和设计相关的问题。更多帖子:www.legat.com/blog

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