对建筑物体形系数与节能关系的质疑

：：纛罢ｃ篇１煮，耋黧Ｎｏ．５ｉｎ２０１３ｒＩｂｔａｌＮｏ，２６７，Ｖ０１．４１）·慧鬈竺。一洲…眦——一————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一３ＩＡｉｌｕ＾ｎ＿Ｕｏ，ｏｒＬＬｌ‘１ｕｎｌｌｕｌｌｄｕ１ＤＪｌｌＩ’ｕ建筑节能ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓＳｎ．１６７３－７２３７．２０１３．０５．０１６对建筑物体形系数与节能关系的质疑兰兵．．：。黄凌江２（１．华中科技大学，武汉４３００７２：２．武汉大学，武汉４３００７２）摘要：体形系数是制定我国建筑节能设计标准的基础。从１９８６年颁布的第一部节能设计标准到最新的标准，均将体形系数作为重要的规定性指标之一。但是欧美国家的建筑节能标准或规范均未将此列入标准或规范，关于研究建筑物体形系数与建筑节能之间关系的文献也很少。通过热工学原理推演发现，体形系数与建筑节能考核指标之间的关系需要附加前提条件。并且在采暖或空调系统部分空间、部分时间运行状态下，体形系数与节能考核指标之间并没有必然的关系。将体形系数作为考核建筑匪ｌ护结构特性的规定性指标是不准确的。如果需要一个参数表达建筑形体特征与建筑能耗之阃关系，外表面积与建筑面积之电这一无量纲参数更能准确表达这种关系。建议在今后的规范修订中予以修改。关键词：建筑节能：体形系数；建筑围护结构；Ａ外表面积与建筑面积之比文章编号：１６７３－７２３７（２０１３）０５－００６５一０６中图分类号：ｎＪ２０１．５文献标志码：ＱｕｅｒｙｏｎＲ纠ａｔｉｏｎｓｈｉｐＢｄｈⅣｅｅｎＳｈａｐｅＣｏｅｆ陌ｃｉｅｎｔｏｆＢｕｉＩｄｉｎｇａｎｄＬＡＮＢｔｎｇｕ，ＨＵＡＮｃＥｎｅｒｇｙ晰ｃｉｅｎｃｙＬｉｎｇ－】ｉ６‘粥２（１．Ｈｕａ曲ｏＤｇＵｎｉｖｅ硌时ｏｆＳｃｉ％ｃｅａｎｄＴｃｃｈｎｏＩｏ影，Ｗ１ｌｈ觚４３００７２，Ｃｈ．ｍａ；２．Ｗｌ】ｈ柚Ｕｎｊｖｅ璐ｉｔｙ，ｗｌ】ｈ纽４３００７２，Ｃｈ．ｍａ）Ａｂ武ｒａｃｔ：ｓ危印ｅ是ｅｙｃ啦膨拓ｍｏ厂６Ｈｉ胁增厶￡ｋ６∞蠡。，如ｓ劬ｊ如ｌｄｌ础扣ｒｅ聊研’咖曲，ｌｃ，，矿６ｕ抛，够ｍ吼ｉ阮＾＾珊６ｅｅｎｏ珊矿ｆｋｐ地ｓｃ却如ｅ弛ｑｕｉ碍艘穑汛妇乒ｒｓｌ儡ｄ妇武出ｓｉ黟ｓｌ勰ｄａ商如，ｅ聊研’ｔ耘拓ｗｙ巧６出驰ｉ开乎．矗幽ｅ移ｅｒ，ｓ鬼牮ｅｃ铡膨￡ｅ眦妒６珏趔ｉｎｇ６加ｆｉ眦Ｚ池ｄ讥ｅｗ７彰５细ｌｄｎ珂ｏｒｃｏ如ｓ／碲６“抛，‘伊汛池ｕ５．Ａ．∞ｄ＆正，．ｏｐＢ帆ｃＤ“ｍ庇ｓ，乃埘ｆ讹埘帆ｓｏｎｍ厶／沁细’７ｂ删ｅ６ｅｅｎ扣∞吐７‰阳妇幻珊矗咖６ｅｔｔ￡】ｅｅｎ‘＾ｅｓＪｌ叩ｅｃ哩肛拓ｍ矿６Ⅱ渤ｉ昭帆ｄｅ聊恸ｒ鼍舡拓耻，，＾珊ｃｅ倒ｎＰ旭陀ｑｕ括妇ｓ６ｙ如缸晌凡ｏ，ｆｋ丌兀一ｃ出ｕ如妇珊，ｌ＾舢缸如加ｆ∞ｃ耻ｒ以ｅ幻Ｍ纽ｅｓ蛔”ｃ班如ｍ彬洗ｅ聊啊功论拓眦觇妣ｓ．矿ｄｃ班如眦厶，ｌｅｅｄｅ吐Ｉｋｒ呵如矿６蒯胁ｎｇｅ肋ｅ卸ｅｓⅡ缸曲如．Ａ，耐口心口如ｅ流／讥￡‘ｒｅｎ阳ｏＩｏ６Ⅱ础ｄ—ｉ瑚，∥Ｄ０ｒ们ｄｓｋ以ｄ妇ｍＤｒｅｄ∞ｉ胛ｓｔ珊矗删ｓ．扣ｒｅ，塘７毋ｒ电缸掂ｒｌｃ），矿６ｕ以以，ｌ萨括ｓｕ嚣ｅｓ招吐ａｒ姐ｔｏ眦ｌｄｉｎｇａｒ瞄ｍｏＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｃｒ科ｅ茄ｃｉ胁ｃｙ：ｓｈ印ｅｃｏｅ币ｃｉｅｎｔｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ∞ｖｅｌｏｐｅ；ｂｕｉｌｄｊｎｇｅｎＶｅｌｏｐｅＯ引言建筑物的体形系数这一概念是制定我国建筑节能设计标准的重要基础。从１９８６年颁布的我国首部建筑节能设计标准ＪＧＪ２６—８６【ｌ】开始，直至最新的２０１０版的严寒和寒冷地区和夏热冬冷地区的居住建联系，而成为标准或规范的条文，也未使用这个概念。同时也发现，在国外的建筑节能研究中也很少有这样的文献将两者联系起来。这个现象引起了笔者的关注。在检索国内的相关研究文献时发现，也有文献对此提出质疑。我国对体形系数（ｓｈａｐｅＣｏｅ伍ｃｉｅｎｔｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇ或者ＳｈａｐｅＦａｃｔ０Ｉ·或者ｓｈ印ｅＣｏ蕊ｃｉｅｎｔ）②的官方定义是：建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的筑节能设计标准（ＪＧＪ２６—２０１０【２】和ＪＧ儿３４～２０１０）【３】，以及ＧＢ５０１８９—２００５《公共建筑节能设计标准》嗍，从开始时的建议性条文到强制性条文，均把体形系数作为非常重要的考核指标之一。如果不满足该指标要求则需要进行权衡判断以评价拟建建筑是否符合节能体积的比值。在居住建筑的外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。标准。并且建筑围护结构的各项指标如传热系数、窗墙比等均据此设定不同限值①。但是笔者在进行中外建筑节能设计标准和规范比较时发现，欧美国家建筑节能标准或规范中均没有将体形系数与节能标准相收稿日期：２０１３．０１，０５；修回日期：２０１３．叭．２９从体形系数的定义来看，分子是面积，以平方米计，分母是体积，以立方米计。这就导致了这样一种趋势：小体量建筑体形系数大，大体量建筑体形系数小。随着建筑尺度的增加，体形系数快速下降，但尺度增加到一定程度后，体形系数的变化则渐趋平缓。两者注：①在ＪＧＪ２６—２０ｌｏ和ＪＧＪｌ３４—２０１０中并未根据体形系数分另Ｕ设定不同窗墙比，但是在据此制定的各省市的地方标准中则均将窗墙比与体形系数相关联。②不同版本节能设计标准中使用的术语译文不同。呈非线性关系。绝大部分民用建筑的体形系数的变化范围在０．６～０．１之间。一般住宅的体形系数不大于０．６，一般高层建筑或大型公共建筑的体形系数则在Ｏ．１之内。匣５万方数据对于为什么将体形系数与节能相关联原因的解释，不同版本的节能设计标准中的条文解释大同小异③：在其他条件相同情况下，建筑物耗热量指标随体形系热量时，在其他计算条件相同的情况下，体形系数０．５５的住宅的单位建筑面积的耗热量并不表明是体形系数０．０５５的水立方的１０倍。数的增长而增长。从有利于节能出发，体形系数应尽可能地小。体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传熟损失越小。从降低建筑那么体形系数与建筑节能到底是怎样的关系呢？迄今为止，尚没有规范制定者就此有正式的研究报告面世。以下，本文试用建筑热工学原理推演、模拟试算及比较３种研究方法来论证这两者之间的关系。能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一个较小的水平上。因为标准的滞后效应，设计实践中常会大面积出现超出标准制定者拟定的范围的现象。例如ＪＧＪ２６—８６标准颁布后，北京等地就出现了大量多层住宅的体形系数增加到０．３５的情况（原标准设定的是０．３），《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》ＪＧＪｌ３４—２００１版颁布后，重庆就出现了超过９０％以上的住宅项目超出了规范设定的限值圆，而需要采用权衡判断的方法来评价。贵州省也因其地理和气候的原因，控制多层住宅建筑的体形系数在Ｏ．３左右有较大的困难【ｑ。通过各个版本的节能设计标准的比较也发现，随着版本的更新，对体型系数的规定也发生着某种程度的变化，表现如下：①根据居住建筑层数的不同分别规定不同的体形系数限值；②适度放宽了体型系数的限值，以适应设计实践中出现的实际情况。体形系数这一概念最初源自物理、化学和生物学领域，英语中使用Ｓｕ嘞ｃｅ．ａｒｅａ．ｔｏ．ｖ０１啪ｅ均融。这个术语。在物理化学中，体形系数是表征一种固体物质的化学反应能力的重要参数。其值越大，表明有更多的表面积可以参与化学反应。在生物学中，体形系数则是表征细胞和生物体特征的重要参数。其值越大，表明个体越小，反过来，表明个体越大。对于恒温动物而言，为了保持体温，越小的动物就必须摄取越多的能量，越大的动物就可摄取相对其体重而言越少的当量能量。如蜂鸟，每天需摄取自己两倍重量的食物。老鼠每天需进食自己体重１／５～１／ｌＯ的食物才能维持正常的新陈代谢，而大象则每天只需摄取自身体重１／２５０的食物即可，如果换算成同样的热量卡路里的话，则比例更少。但是建筑不是生物体，其考核体系和标准均有不同，因此，其规律也不尽相同。经过研究发现，建筑能耗与体形系数之间的关系并不能以体形系数的大小简单进行比较，即便是单独考量通过外围护结构的耗注：③从ＪＧＪ２卜９５到ＪＧＪ２６—２０ｌｏ，从ＪＧＪｌ３４—２００ｌ到ＪＧＪｌ３４—２０ｌＯ，以及各省市的地方标准，其关于体形系数与能耗的关系的条文说明均大同小异。④民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）ＪＧＪ２６～８６，ＪＧＪ２５—９５和严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准ＪＧＪ２６—２０ｌｏ中采用了不同形式的公式，但是其实质内容是一样的。为简便起见，本文采用１９９５年版的公式。严寒和寒冷地区的公共建筑的耗热量计算也可采用相同的公式，只是各项所占的比例不同。蜘万方数据ｌ建筑热工学原理推演对于建筑物而言，体形系数越大，理论上单位体积通过单位外表面积的得热或消耗的热量就越高，反之亦然。并且，室内外温差越大，这一规律越发表现得明显。但是，从建筑节能考核指标的角度看，表征这一关系的不是体形系数，而是建筑外表面积与建筑面积的比值。为了计算方便，严寒和寒冷地区外围护结构的传热特征可简化为一维稳定传热，在计算该区的居住建筑的耗热量指标时，通常采用下列公式：ｑＨ＝ｑＨ．Ｔ＋ｑ孵－ｑ】．产式中：ｑＨ为建筑物耗热量指标，Ｗ／砰；ｑＨ．，为单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量，Ｗ／ｍ２；ｑ时为单位建筑面积的空气渗透耗热量，ｗ／ｍ２；ｑ卜Ｈ为单位建筑面积的建筑物内部得热（包括炊事、照明、电器和人体散热）。其中第一项：ｍｑＨ．Ｔ＝（ｆｉ—ｔｅ）（二占ｉ‘Ｋ。Ｆｉ）／氏ｉ＝Ｉ式中：ｔｉ为全部房间平均室内计算温度，℃；ｔｅ为采暖期室外平均室外温度，℃；占．为围护结构传热系数的修正系数；Ｋ为围护结构传热系数，Ｗ／（ｍ２·Ｋ），对于外墙应取其平均传热系数；Ｆｊ为围护结构的表面积，ｍ２；‰为建筑面积，ｍ２；从该式中可以看出，在既定的气候条件和建筑物的热工性能一定的条件下，通过围护结构的传热耗热量与建筑物的外围护结构表面积与建筑面积之比Ｆｉ／Ａ，成正比，表现为线性关系。也就是说，ｑＨ．，的结果与Ｆｉ正相关，与氐负相关，与体积无关。这一结果与体形系数的定义不同。面积与面积之比与面积与体积之比得出的结果大不相同。围护结构的表面积Ｆｉ意味着设计，围护结构传热系数Ｋ更多地意味着节能成本的投入。理论上，在上式中，对于既定的建筑，分子Ｆｉ不变，随着分母氏变化，则ｑＨ．，发生相应变化，而体形系数ＦｉⅣ。却不会发生任何变化。由此可以看出，用体形系数来作为规定性指标的缺陷。此外，建筑外表面积与建筑面积的比值Ｆ。／～无量纲，而体形系数是～个有量纲的数值，其量纲为１缅。这意味着两者是否可以用于比较尚值得探讨。无量纲，意味着简单的线性关系，有量纲就不能反映这种关系，因为Ｆｉ，氏和ＦｉⅣ。并非发生同步线性改变。同一体积内可以容纳不同的建筑面积，理论上相同的Ｆｉ佩值也因此可以有不同的Ｆｉ低值。因此，既然用建筑面积来衡量能耗指标⑤，那么就应该使用Ｆｉ／～这个无量纲数值来设定规定性指标。节能标准的条文解释中“体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小”是基于建筑层高一定的前提下的。实际上，体形系数越小，并非单位建筑面积对应的外表面积越小。这也就是说，体形系数用于描述建筑的体型与节能的关系时必须附加一个前提：建筑的层高是规定在一定范围内的。这个前提条件在国标中并未予以明确，但也并非是不言自明。也正因如此，在某些省市的居住建筑节能地方标准中对住宅层高纷纷做出了附加规定，这样就避免了单纯加高层高使体形系数变小而符合规定性指标，而实际上却因建筑外表面积／建筑体积的增加实际能耗反而增加的尴尬。这样，体形系数就失去了作为节能标准规定性指标的严谨性。定义和使用一个概念时，如需要附设前提条件，会让这个概念变得复杂而易生歧义，因此，如果需要，不如直接规定外表面积与建筑面积之比值Ｆ；／氏作为规定性指标更直观、更易理解，也与单位建筑面积的能耗考核指标相匹配。单纯从节能的角度考虑，外表面积／建筑面积之比比起体形系数而言更能反映节能设计标准的目的性和可操作性。在居住建筑节能设计标准中，层高就是被假想限定在２．８～３．０ｍ。Ｆ；眠与Ｆ。／～之间也因此有着相对固定的关系，即Ｆｉ／～＝层高（或平均层高）·体形系数Ｒ眠。即便是平面形状不规则的或／和退台式的建筑，也符合上述的规律。这正是节能设计标准中使用体形系数这一概念的缘由，也是制定各地能耗指标的前提。住宅设计规范ＧＢ５００９６—１９９９版、２００３年版的第３．６．１条及２０１１版的第５．５．１条对住宅的层高提出了标准：普通住宅层高宜为２．８ｍ。但均为建议性标准。实践中，北方地区常采用２．８ｍ，南方地区常用３．０ｍ。在居住建筑节能设计标准中，将这～建议标准固化为当然的标准。但是随着住宅产品的多样化和差注：⑤在ＪＧＪ２６—９５标准的第３．ｏ．５～３．０６条文解释中特别说明：建筑物耗热量指标和采暖耗煤量指标是评价建筑物能耗水平的两个重要指标。这两个指标的按单位建筑面积，也可按单位建筑体积来规定。考虑到居住建筑，特别是住宅建筑的层高差别不大，故本标准这两个指标仍按单位建筑面积采规定。建筑面积是供使用者活动的二维平面，体积则是容纳使用者活动的三维空间。能耗考核指标以面积计比以体积计更能反映建筑的目的性和经ｊ齐性。万方数据异化，层高的变化远非２．８～３．０ｍ所能概括。公式的第二项：ｑ船：（ｔｉ—ｌｅ）（Ｃｐ’ｐ‘Ｎ·、厂）／Ａｏ式中：Ｃ。为空气比热容，取Ｏ．２８ｗ·Ⅳ（ｋｇ·Ｋ）；ｐ为空气密度（客观ｋ咖２），取乞条件下的值；Ｎ为换气次数，住宅建筑取０．５次／｝Ｉ；ｙ为换气体积，ｍ３；Ａ。为建筑面积，ｍ２。从公式中可以看出单位建筑面积的空气渗透耗热量与换气体积成正比，与建筑面积成反比。对于～个既定的建筑气候区而言，可以简化为只与层高或平均层高相关。从计算规则上看，该项数值理论上与建筑的围护结构热工性能没有直接的关系。假定设计的住宅无架空层，直接落地，层高相同，每层一样大小，这种假设是大多数住宅建筑的实际情况，换气体积可按照建筑体积的０．６倍计算，如此，该式就可简化为ｑ时＝（ｆｉ－名）（Ｃ，·ｐ·Ｎ·Ｖ）Ａ萨（ｆ。一名）（Ｃ，·数＝（ｆｉ．毛）（Ｃ，．ｐ·Ｎ·层高·０．６）。简化前和简化后均表明，本项与体形系数的定义无关。公式的第三项，ｑ。．Ｈ为单位建筑面积的建筑物内部｛！导热。该项往往简化为每平方米因家用电器、照明器具及炊事器具工作室产生的热量，与面积成正比。该值已从１９９５标准的３．８Ｗ／ｍ２提高到２０１０标准的４．３Ｗ／ｍ：。在公共建筑中该值则更高。从以上的分析可以看出，体形系数的定义与建筑节能指标之间缺乏必然的联系。或者说必须附加前提条件才能使两者之间的相关性紧密。在节能设计标准规定的计算条件下，笔者所做的大量的寒冷地区和夏热冬冷地区的居住建筑的能耗模拟计算结果也证实了单位建筑面积耗热量指标与体形系数呈很强的相关性。并且采暖度日数越高，这种规律越明显。但这均是基于用于相互比较的计算模型的建筑层高被假定为固定值这一前提，如果改变了这个前提，层高是非固定的、变化的，那么这种相关性就不存在了。２模拟试算以寒冷Ｂ区的北京为例，运用上述公式考察体形系数、外表面积和建筑面积的比值及层高与节能考核指标之间的关系，以验证上述的初步结论。建筑模型和计算条件设定：建筑尺度：面宽６０ｍ，进深１２ｍ，高度１８ｍ，体形系数Ｏ．２５６：采暖期室内外平均温差１７．６℃，每小时换气次数０．５次：窗墙比：南Ｏ．４、北０．３、东西Ｏ．２，外窗传热系数统一为２．８Ｗ／（ｍ２·Ｋ）；屋面：０．４５Ｗ／（ｍ２·Ｋ）；外墙：０．６删（ｍ２·Ｋ）：修正系数按照ＤＢＪｌｌ一６０２～２００６表４．０．３取值。鬯Ｊ９·Ｎ·层建筑面积·层高·层数·Ｏ．６）／层建筑面积·层计算结果如表１、图１和图２。从以上的计算结果可以清楚地看出，在建筑体量睡觉模式、工作日模式、假日模式等非恒温采暖或空调状态。在这种工况下，外围护结构对室内采暖空调不变、其他计算条件不变的情况下，其耗热量也就固定下来，改变层高时，单位建筑面积的耗热量指标将跟随改变，并且与外表面积和建筑面积的比值Ｆｉ‰呈线性关系，也可以说与建筑的层高呈线性关系。同一体形系数可以对应着不同的能耗指标。改变建筑的大小和形状及气候分区，该规律仍然成立。当层高变化复杂时，外表面积和建筑面积的比值能更方便地与建筑节能考核标准相匹配。而体形系数则无法反映这负荷影响会明显下降。随着采暖度日数的下降，体形系数与能耗指标的关系的离散度也随之增加，尤其是在夏热冬冷地区，在部分时间、部分空间的非连续采暖和空调的运行模式下Ｍ。付衡（２０１０）的研嵇·０】验证了上述的结论。该文献利用ＤｅＳＴ－ｈ动态能耗模拟软件进行了夏热冬冷地区低层、多层和高层３种各４个不同体形系数的１２个案例的住宅在间歇式采暖空调运行模式下，分别在节能设计条件和非节能设计种关系。例如，在设计中，如果出现马赛公寓式的局部两层通高式的设计，用体形系数作为规定性指标就反映不出这种特点，而用外表面积与建筑面积之比则可准确地反映出来。如果按照国标或者北京地方标准中对规定性指标的设定，该建筑满足所有的规定性指标，可以被视为满足节能标准。但是显然，如果按照实际的单位面积耗热量指标考核，当层高超过３．０ｍ时，就已经超过了１４．６５Ｗ／ｍｚ的节能６５％标准了。而如果按照外条件两种状态下进行模拟计算体形系数与建筑能耗之间的关系，结果表明：①非节能设计条件下（即采用一般的而非节能保温的构造措施）体形系数与能耗的关系：全年采暖和空调能耗趋势随体形系数的增大有所增加，但是能耗增加率很小，尤其是空调耗冷量指标增加幅度很小，有些还有减少的情况；②节能设计条件下体型系数与能耗的关系：建筑能耗与体形系数相关性很弱，没有必然对应关系。笔者利用Ｅｃｏｔｅｃｔ计算工具所做的类似模拟计算也得出相类似的结论。部分时间、部分空间的非连续采暖和空调不仅是夏热冬冷地区普遍的模式，同时，也是一种节能的方式，即便生活水平得到提高，这也应是被鼓励和倡导的能源消费方式。表面积／建筑面积来考核，就不会出现这种情况。此外，即便在满足层高被限定在一定范围的前提下，如果改变室内连续采暖或空调的计算条件，体形系数与节能考核指标之间的关系也会发生变化。无论是ＪＧＪ２６系列还是ＪＧ儿３４系列标准，假定室内的计算条件是恒温状态仅是为了简化计算，使其计算结果可以相互比较，但实际上，对于绝大部分居住建筑而３与国外建筑节能标准的比较自１９７３年世界第一次石油危机后，在美国建筑规范和标准全国大会叫ａｔｉｏｎａｌＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｄｅｓａｎｄＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆＳｔａｔｅｓｏｎ言，间歇采暖或非恒温采暖及间歇空调是普遍的运行模式。在智能状态下，可设定为白天模式、傍晚模式、Ｓｔａｌｌｄａｒｄｓ，ＮＣＳＢＣＳ）的支持下，美ＮａｔｉｏｎａｌＢｕｒｅａｕｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓ，ＮＢＳ国国家标准局ｍｅ表ｌ计算结果＋通过围护结构耗热量一空气渗透耗热量＋总能耗３５～一一——一——一一～————…＋通过围护结构耗热量＋空气渗透耗热量一总能耗３５～…一一～～３ｎ４８１８１２．４８如巧加¨ｍ，４４．５５５．５６外表面积／建筑面积图ｌ层高单位面积耗热量与外表面积／建筑面积的关系图２单位面积耗热量与建筑层高的关系万方数据ｑ于１９７４年发表历史上第一部建筑节能设计和评价标准ＮＢＳ取７４－４５２，Ｄｅｓｉ印ａｎｄＥⅦ１ｕａｔｉｏｎＣｄｔｅｒｉａ氨ｗＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｉｎＮｅｗＢｕｉｌｄｉｎｇｓ。随后，美国采暖、制冷与空调工程师学会ＡＳＨＲＡＥ（缸ｎｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅ哆ｏｆＨｅａｔｉｎｇＲｅ伍ｇｅｒａｔｉｎｇａ１１ｄ加ｒｃｏｎｄｊｔｉｏｎｉｎｇＥｎ西ｎｅｅｒ）在此基础上于１９７５年８月发布了ＡＳｍｔＡＥ９卜７５标准，这就是著名的ＡＳ眦９０系列标准的源头。该标准后经多次的补充和修订，成为建筑节能领域的模式标准，不仅全美５０个州所采用建筑节能标准和规范均是基于此，同时，也被许多国家所采纳或引用，也是著名的ＬＥＥＤ评估时所使用的标准。该标准也是我国制定建筑节能设计标准时的最主要的参照标准。ＡＳ闭ｉＡＥ９０系列标准分为ＡＳｍ认Ｅ９０．１【１１Ｌ—ＥｎｅｒｇｙＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＢｕｉｌｄｉｎ簪Ｅｘｃ印ｔＬｏｗ—ｍｓｅＲｅｓｉｄｅｍｉａｌＢｕｉｌｄｉｎｇｓ（适用于美国所有建筑气候区的除低层住宅外的其他需要采暖和空调的建筑，包括居住建筑和商用建筑。这里商用建筑与我国的公共建筑涵盖的范围相类似），和ＡＳＨＲＡＥ９０．２——Ｅｎｅｒ日Ｅ伍ｃｉｅｎｔＤｅｓｉ印ｏｆＬｏｗ一酗ｓｅＲｅｓｉｄｅｎｔｉａｌＢｕｉｌｄｉＩｌｇｓ（专用于３层及以下的居住建筑）两部。该系列标准从１９７４年构想开始就调查了大量的达成节能目标的不同途径和方法，但均未将体形系数写进条文中，也未使用此概念【１２１。ＡｓＨＲＡＥ９０．１从制定规范伊始，就树立了性能导向（ｐｅｒ南ｎｍｎｃｅ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ）的思想，为建筑师预留了足够的空间发挥其创作。满足ＡＳＨＡＲＥ９０．１的途径有３种。第一种是规定性指标法（ＰｒｅｓｃｒｉｐｔｉＶｅＰａｔｈ），类似于我国的规定性指标法。针对建筑围护结构（ＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎＶｅｌｏｐｅ）有强制要求（ＭａＩｌｄａｔｏｕＰｒｏｖｉｓｉｏｎｓ）和规定性要求（ＰｒｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）之分。在强制性条款中主要对围护结构的保温水平、门窗的热阻和太阳得热系数及围护结构的气密性提出了要求：在规定性要求中主要对不透明部分（ＯｐａｑｕｅＥｌｅｍｅｎｔｓ）和透明部分（Ｆｅｎｅｓ缸吼ｉｏｎ）做出了规定，包括屋顶、墙体、楼板和地面的最小热阻，垂直外门窗、屋顶天窗的窗墙比及最小热阻和太阳得热系数，气密性要求３个部分。版本的更新意味着各项要求的更加严格和节能目标值的提高。以上两项要求均未提及体形系数这一概念。其规定性指标简单明了，种类少且变量少，非常有利于节能审查的审核，也保证了大多数的拟建建筑通过简明的途径达到节能的目标。第二种（Ｂｕｉｌｄ．ｍｇＥｎｖｅｌｏｐｅＴｒａｄｅ—ｏｆｒ０巾ｔｉｏｎ）和第三种（Ｅｎｅｒ科ＣｏｓｔＢｕｄｇｅ￡Ｍｅｔｈｏｄ）达成节能标准的方法则类似我国的权衡判断法。需要指出的是本应每３年更新的ＡＳ舢９０．２很大程度上是因为其规定性指标体系过于复杂而招万方数据致众多的反对，２００７版迟至今日尚未更新。美国还有另一个被广泛采用的建筑节能规范ｍＣＣ【１３】（ＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＣｏｄｅ），该规范与ＡＳＨＲＡＥ９０系列标准非常相似【Ⅻ。该规范也未将体形系数列入规定性指标，甚至未使用这个术语。此外，基于ＡＳⅢｔＡＥ９０系列标准的加拿大建筑节能标准ＮＥＣＢ（ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｅ哟‘ＣｏｄｅｆｏｒＢｕｉｌｄｉｎｇｓ）也未使用体形系数这一概念。英国的建筑节能标准（ＴｌｌｅＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｇｕｌａｔｉｏｎ旷℃ｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＦｕｅｌａｎｄＰｏｗｅｒ）和爱尔兰的居住建筑节能标准（ＴｈｅＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ－ＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＦｕｅｌａｎｄＥｎｅｒｇ）ｒ－Ｄｗｅｌｌｉｎｇｓ）均未使用体形系数这一概念。国际上标准编制的总体趋势已从技术规定型逐步转向性能导向型，将目前告诉技术人员如何做的标准内容，改变成为今后告诉技术人员标准的最终要求和目标是什么，至于如何实现目标，技术人员可以发挥自己的创造性。对于建筑节能技术中的围护结构部分而言，建筑材料和构造技术及利用可再生能源技术的进步为建筑师和工程师达成节能目标提供了更多的可能性，也为发挥建筑师和工程师的创造性提供了多种可能。４总结我国的居住建筑节能设计标准中，在住宅层高被预设的前提下，将体形系数与建筑节能联系起来，并作为重要的规定性指标，其现实意义在于为建筑师提供了简便的途径达到节能目标，也为设计审查者提供简便的核查方法。规范制定者也通过大量的调查和模拟计算来分门别类将体形系数与其他的规定指标相联系，无需建筑师自己计算，使用居住建筑节能设计文件检查表就能达到目的。这种思路看似减轻了建筑师和审查者的负担，但是复杂的组合关系和应用前提条件也使建筑师和设计审查者感到困惑。笔者也从设计审查第一线的建筑师那里得到反馈，目前复杂的规定性指标的设定使得节能专项审查令人头痛。层高的假定虽然符合多数普通住宅的实际情况，正如普通住宅的层高并非真如表ｌ中那样变化，但是预设其层高范围无疑也就限定了住宅设计的自由度。层高的变化远非２．８～３．Ｏｍ所能概括，体形系数的细分与居住建筑层数的对应关系也非低层、多层和高层所能概括。．据此将体形系数与节能指标联系起来也是不准确的，其实是不必要的和不符合实际的。这样制定规范标准的思路总也赶不上未来可能发生的变化。武汉城市圈低能耗居住建筑设计标准ＤＢ４２一Ｔ５５９—２００９因不相信动态模拟计算的结果，干脆取消了权衡判断法，将满足规定性指标作为唯一达到节能目标的途径，走向了极端。在公共建筑节能设计标准中，对严寒和寒冷地区匣９的公共建筑的体形系数提出了０．４的限值。因为无法对公共建筑的层高做出限定，往往只会对其室内净空提出最低要求，因此，同一体形系数也会如上述的计［２】ＪＧＪ２６—２０ｌＯ，严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准【ｓ】．［３】ＪＧＪｌ３４—２０１０，夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准［Ｓ］．［４】ＧＢ５０１８９．＿２００５，公共建筑节能设计标准［Ｓ］．算一样，因层高的变化而对应着很大范围的Ｆｉ／‰值和相应的很大范围的单位建筑面积的耗热量。例如，一个超市和差不多体量的办公楼，其体形系数一样，［５】莫天柱，宋竹厦热冬冷地区规划方案阶段控制体型系数的研究们．建筑节能，２０１０（４）：４．７．［６］ＤＢＪ５２／４９—２００８，贵州省居住建筑节能设计标准（修订版）【ｓ】．【７］ＪＧＪ２６＿＿９５，民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）【Ｓ］．【８］张声远．中国七城市个人消费领域能耗及个人行为模式调查研究ＤＤ０．北京：清华大学，２０１０．【９】清华大学建筑节能研究中心．中国建筑节能年度发展研究报告２０ｌＯ口咽．北京：中国建筑工业出版社，２０１０．因建筑面积／层高的不同，Ｆ。‰却可能相差１倍，那么其单位建筑面积耗热量指标理论上也可能相差一倍。这样也就很大程度上失去了设立体形系数限值的实际意义。武汉天河机场新的Ｔ２航站楼的体形系数就因其建筑体量和高度远大于旧的Ｔ１航站楼而大大小于Ｔ１航站楼的体形系数，但实际运行结果表明，Ｔ２的单位建筑面积的耗热量和耗冷量指标却远大于Ｔ１航站楼。在这里，体形系数的降低并没有带来能耗指标的降低，其结果却恰恰相反。如果拿建筑外表面积与建筑面积的比值的变化来衡量，增加的耗热量和【ｌＯ】付衡，龚延风，许锦峰，等厦热冬冷地区居住建筑体形系数对建筑能耗影响的分析【Ｊ］新型建筑材料，２０１０（１）：４４．４７．【ｌ１］ＡＮＳ凇Ｓ腿ＡＥ，ⅢＳｄａｒｄｆｏｒＢｕｉｌｄｉｎｇｓＳｔａＩｌｄａｒｄ９０．１－２００４，一２００７，一２０ｌＯ，ＥｎｅｒｇｙＳｔａｌｌ—ＲｅｓｉｄｅＩｌｔｉａｌＥｘｃ印ｔＬｏｗ－础ｓｅＢｕｉｌｄｉｎｇｓ［Ｓ】．Ａｍｅｒｉｃ如Ｓｏｃｉｅｔ），ｏｆＨｅａｔｉｎｇＲｅ衔ｇｅｍｔｉｎｇａｎｄＡｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＥｎ百ｎｅｅｒ，ＩＩｌｃ，ｕＳＡ．［１２】Ｈｅｌｄｅｎｂｒ孤ｄｔｉｏｎｉｎＮｅｗＪＬ．Ｄｅｓｉ印ａＩｌｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎＣｒｉｔｅｒｉａｆｏｒＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａ．耗冷量就容易理解得多。Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ【Ｒ］．Ｎａｔｉｏｎａｌ０６ＢｕｒｅａｕｏｆＳｔ锄ｄａｒｄｓ，ｗ弱ｈｉｎ殍ｏｎ，Ｄ．５结论（１）体形系数与建筑节能之间并不存在必然的联系，或附加条件才能使联系成立。体形系数的定义与节能指标的定义之间的不匹配，导致了该术语的缺陷。（２）如果要将建筑的形体特征与建筑能耗考核指Ｃ．（ＵＳＡ），２００８Ｆｅｂ【１３】ⅢＣＣ一２００６，－２００９，一２０１２，ＩｎｔｅｒＩｌａｔｉｏｎａｌＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＣｏｄｅＣｏｕｎｃｉｌ，ＩＩｌｃ，ＵＳＡＥｎｅｆｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＣｏｄｅ【Ｓ］．【１４］ＥｒｉｃＭａｌｃｅｌａ，ＪｅｌｌｌｌｉｆｃｒＷｉｌｌｉａｍｓｏｎ，ＥｒｉｎＭａｋｅｌａ．Ｃｏｍｐ撕ｓｏｎｄａｒｄｏｆＳｔ柚·９０．１—２０ｌＯ柚ｄｔｌｌｅ２０１２正ＣＣ、ｖｉｔｌｌＲｅＳｐｅｃｔｔｏＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＢｕｉｌｄ—ｏｆｉｎｇｓ［Ｒ】．ｕ．Ｓ．Ｄ印ａｒｔｒｎｅｍＥｎｅｒｇｙ，ｈｔｔｐ：／＾＾几＾冈，．ｅｎｅ暇一０ｄｅｓ．ｇｏ“ｓｉｔｅ“标体系建立起联系，本文建议将体形系数替换为外表面积与建筑面积之比的无量纲系数。ｄｅｆａｕｌ饰ｌｅ“ｄｏｃｕｒｎｅｎ吲２０１２ＩＥＣＣ－ＡＳ职ＡＥ％２０９０％２０１—１０Ｃｏｍｐ撕ｓｏｎＴａｂｌｅ．Ｄｄｆ参考文献：【１］ＪＧＪ２６－８６，民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）［Ｓ】作者简介：兰兵（１９６７），男，湖北人，毕业于清华大学，副教授，建筑学专业，从事建筑设计及其理论研究（碍ｒｈｕｌ强ｄ＠１６３．ｃｏｍ）。行业资讯《自保温混凝土复合砌块》行标下月实施《自保温混凝土复合砌块》产品标准，２０１３年２月２８日由国家住房和城乡建设部批准发布，属中华人６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００；自保温砌民共和国建筑工业行业标准，标准号Ｊ∽４０７—２０１３，实施日期２０１３年６月１日。该标准将产品分为：Ｉ、ＩＩ、ⅡＩ三类，即Ｉ类：在骨块强度等级分为五级：ＭＵ３．５、删５．０、ＭＵ７．５、ＭＵｌ０．０、ＭＵｌ５．０；自保温砌块砌体当量导热系数等级分为七级：ＥＣｌ０、ＥＣｌ５、ＥＣ２０、ＥＣ２５、ＥＣ３０、ＥＣ３５、ＥＣ４０；自保温砌块砌体当量蓄热系数等级分为七级：ＥＳｌ、ＥＳ２、ＥＳ３、ＥＳ４、ＥＳ５、ＥＳ６、ＥＳ７。料中复合轻质骨料制成的自保温砌块；ＩＩ类：在孔洞中填插保温材料制成的自保温砌块：ⅡＩ类：在骨料中复合轻质骨料且在孔洞中填插保温材料制成的自保温砌块。按自保温砌块孔的排数分为三类：单排孔（１）、双排孔（２）、多排孔（３）。等级分：自保温砌块密度等级分为九级：５００、原材料分：普通骨料和轻质骨料。本标准由福州大学、上海市建筑科学研究院（集团）有限公司、广西壮族自治区建筑科学研究设计院、福建省建筑工程技术研究中心、温州秦汉陶粒轻墙材有限公司等１２家单位参与起草。ｆ施震雷浙江省温州市新墙办２０１３—０５一１４）理万方数据对建筑物体形系数与节能关系的质疑

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

兰兵， 黄凌江， LAN Bing， HUANG Ling-jiang

兰兵,LAN Bing(华中科技大学,武汉430072;武汉大学,武汉430072)， 黄凌江,HUANG Ling-jiang(武汉大学,武汉,430072)

建筑节能

Building Energy EFFICIENCY2013(5)

1.民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)2.严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准3.夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准4.公共建筑节能设计标准

5.莫天柱;宋竹 夏热冬冷地区规划方案阶段控制体型系数的研究[期刊论文]-建筑节能 2010(04)6.DBJ52/49-2008贵州省居住建筑节能设计标准(修订版)7.民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)

8.张声远 中国七城市个人消费领域能耗及个人行为模式调查研究 20109.清华大学建筑节能研究中心 中国建筑节能年度发展研究报告2010 2010

10.付衡;龚延风;许锦峰 夏热冬冷地区居住建筑体形系数对建筑能耗影响的分析[期刊论文]-新型建筑材料 2010(01)11.ANSFASHRAE/IES Standard 90.1-2004,-2007,-2010,Energy Standard for Buildings Except Low-Rise ResidentialBuildings

12.Heldenbrand J L Design and Evaluation Criteria for Energy Conservation in New Buildings13.International Energy Conservation Code

14.Eric Makela;Jennifer Williamson;Erin Makela Comparison of Standard 90.1-2010 and the 2012 IECC with Respect toCommercial Buildings

本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_fcyyy201305018.aspx