基于低能耗目標(biāo)的嚴(yán)寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計(jì)研究.pdf

1、中國嚴(yán)寒地區(qū)漫長而寒冷的冬季氣候，使得建筑能耗比其他地區(qū)高出很多，根據(jù)相關(guān)調(diào)查可知該地區(qū)建筑能耗占據(jù)全部能耗的一半以上。體育館建筑能耗更是由于其巨大的建筑體量與嚴(yán)格的室內(nèi)環(huán)境要求，而成為建筑能耗大戶。在可持續(xù)綠色建筑設(shè)計(jì)愈發(fā)受到關(guān)注的當(dāng)今世界，為減少體育館建筑對(duì)自然環(huán)境與能源造成的負(fù)面影響，基于低能耗的體育館建筑設(shè)計(jì)是一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方法，在體育館設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使各建筑設(shè)計(jì)要素最大限度地與當(dāng)?shù)貧夂驐l件相適應(yīng)。在優(yōu)化體育館建筑室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的

2、同時(shí)，關(guān)注自然環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)，以返璞歸真的設(shè)計(jì)思路推動(dòng)體育館建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展，并達(dá)到建筑節(jié)能的目的。
　　本文通過理論分析、計(jì)算機(jī)模擬和建筑實(shí)測等方法，對(duì)基于低能耗的嚴(yán)寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，試圖建立并完善體育館建筑低能耗設(shè)計(jì)研究的理論框架，進(jìn)一步深化我國在體育建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域和綠色節(jié)能方面的理論研究，為嚴(yán)寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。通過本文對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計(jì)的研究，可以對(duì)我國嚴(yán)寒地區(qū)體育館建筑的設(shè)計(jì)、建設(shè)及管理

3、、使用進(jìn)行具體的指導(dǎo)，提高體育館建筑的使用效率，減少能源消耗，增強(qiáng)綜合效應(yīng)。更好地滿足使用者的要求，延長使用壽命。有助于拓寬我國體育館建筑創(chuàng)作的思路，并使原有嚴(yán)寒地區(qū)建筑設(shè)計(jì)思想、原則、方法得到發(fā)展。
　　首先，針對(duì)本論文需要進(jìn)行論述的內(nèi)容進(jìn)行概念及理論解析。第一，嚴(yán)寒地區(qū)體育館低能耗設(shè)計(jì)的系統(tǒng)構(gòu)成，主要為熱環(huán)境下的適溫設(shè)計(jì)、光環(huán)境下的適光設(shè)計(jì)、風(fēng)環(huán)境下的適風(fēng)設(shè)計(jì)與多環(huán)境下的耦合設(shè)計(jì)。第二，分析了體育館特征對(duì)建筑低能耗設(shè)計(jì)的影響，

4、主要有三個(gè)方面：比賽空間的尺度巨大，室內(nèi)環(huán)境的需求嚴(yán)格以及使用模式的功能多樣。第三研究了體育館低能耗的建筑設(shè)計(jì)變量。依據(jù)氣候條件、周邊環(huán)境及體育館自身功能、室內(nèi)環(huán)境需求對(duì)體育館建筑設(shè)計(jì)變量產(chǎn)生影響的范圍與效果，將體育館低能耗的建筑設(shè)計(jì)變量劃分為三個(gè)層面，即：宏觀層面，中觀層面，微觀層面。最后研究了嚴(yán)寒地區(qū)體育館建筑低能耗設(shè)計(jì)特性的四個(gè)方面：經(jīng)濟(jì)節(jié)能的合理性是其最直接且最首要的特性；健康適宜的科學(xué)性是其直接且次要的特性；功能組織的高效性與

5、地域創(chuàng)作的真實(shí)性是間接特性。
　　第二，研究了嚴(yán)寒地區(qū)體育館熱環(huán)境下的低能耗適溫設(shè)計(jì)。通過對(duì)熱環(huán)境適溫設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ)的分析，即體育館室內(nèi)熱環(huán)境要求、體育館熱環(huán)境的冷熱負(fù)荷影響因素及體育館熱環(huán)境的建筑設(shè)計(jì)變量研究，挑選出了體育館建筑低能耗適溫設(shè)計(jì)的主要建筑設(shè)計(jì)變量。利用線性回歸方法得出以體育館最小建筑尺寸為因變量，觀眾人數(shù)為自變量的計(jì)算公式，用以在建筑設(shè)計(jì)初期便于建筑師快速進(jìn)行體育館建筑尺寸確定。通過計(jì)算機(jī)模擬及理論分析等方法，來進(jìn)行

6、各個(gè)建筑設(shè)計(jì)變量的可行域求解，并進(jìn)一步建立包含5個(gè)影響因素，哈爾濱、漠河及西寧全部體育館建筑級(jí)別的熱能耗簡化計(jì)算。最后根據(jù)以上的模擬計(jì)算及相關(guān)理論分析，得出嚴(yán)寒地區(qū)體育館低能耗適溫設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。
　　第三，研究了嚴(yán)寒地區(qū)體育館光環(huán)境下的低能耗適光設(shè)計(jì)。通過對(duì)光環(huán)境適光設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ)的分析，即體育館室內(nèi)光環(huán)境要求、體育館光環(huán)境的照度與照度均勻度計(jì)算及體育館光環(huán)境的建筑設(shè)計(jì)變量研究，挑選出了體育館建筑低能耗適光設(shè)計(jì)的主要建筑設(shè)計(jì)變量。通過計(jì)

7、算機(jī)模擬及理論分析等方法，進(jìn)行各個(gè)建筑設(shè)計(jì)變量的可行域求解，并進(jìn)一步建立包含4個(gè)影響因素，哈爾濱、漠河及西寧全部體育館建筑級(jí)別的采光窗面積快速計(jì)算公式。最后根據(jù)以上的模擬計(jì)算及相關(guān)理論分析，得出嚴(yán)寒地區(qū)體育館低能耗適光設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。
　　第四，研究了嚴(yán)寒地區(qū)體育館風(fēng)環(huán)境下的低能耗適風(fēng)設(shè)計(jì)。通過對(duì)風(fēng)環(huán)境適風(fēng)設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ)的分析，即體育館室內(nèi)風(fēng)環(huán)境要求、體育館風(fēng)環(huán)境的自然通風(fēng)計(jì)算和體育館風(fēng)環(huán)境的建筑設(shè)計(jì)變量研究，挑選出了體育館建筑低能耗適風(fēng)

8、設(shè)計(jì)的主要建筑設(shè)計(jì)變量為：通風(fēng)窗面積及通風(fēng)窗位置。再利用模擬計(jì)算與理論分析得出了嚴(yán)寒地區(qū)體育館低能耗適風(fēng)設(shè)計(jì)下，各個(gè)建筑設(shè)計(jì)變量的可行域及低能耗適風(fēng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。
　　第五，研究了嚴(yán)寒地區(qū)體育館多環(huán)境下的低能耗耦合設(shè)計(jì)。通過對(duì)多環(huán)境耦合設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ)的分析，嚴(yán)寒地區(qū)體育館耦合建筑設(shè)計(jì)變量的分析，篩選出了耦合建筑設(shè)計(jì)變量。通過計(jì)算機(jī)模擬及理論分析等方法，計(jì)算出嚴(yán)寒地區(qū)三座城市哈爾濱、西寧與漠河，體育館全年窗系統(tǒng)下的人工照明能耗、熱能耗及二