《表1 体形系数与能耗关联分析》

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《低能耗目标下的北方高大空间公共建筑形体导控研究》

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我国目前形体节能设计主要采用的是体形系数控制指标，定义为“建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值”。在2015年的《公共建筑节能设计标准》中，规定了严寒及寒冷地区单栋建筑面积超过800m2的公共建筑，其体形系数应≤0.4[2]。然而在设计实践中，许多研究者对于体形系数的适用性提出了质疑：赵鹏和胡卫军提出体形系数不能反映高度的影响，提出形体系数指标的概念[3]；兰兵和黄凌江论证体形系数的适用范围的局限性，并提出体形系数的替代建议[4]；高靖恺和陆凤华通过大量实验模拟和数学验证，提出体形系数并不适用于公共建筑节能的结论，并认为体形系数难以进行修订[5]。笔者研究发现，体形系数指标应用于高大空间公共建筑同样存在明显的局限性。首先，体形系数的提出主要针对的是建筑规模较小、层数较多的住宅或办公建筑，并需要在保证层高不变的前提下，才具有明显的控制效果。而高大空间往往空间单一且内部高度变化较大，体形系数不能正确反映其能耗特征。在相同的模拟条件下，比较底面同为50m×50m、高度却不同的5个矩形体样本的能耗数据（表1），发现其单位面积能耗随着体形系数的减少却大幅度提高。其次，体形系数指标的取值范围不适合高大空间建筑，体形系数并不是一个无纲常量单位，对于一个容积上万立方米的高大空间而言，体积从数值上远远大于表面积，导致其体形系数取值处于极小的区间范围内，难以形成直观的控制效果。