基于Ecotect的福建土楼节能设计策略研究

李月榕

(西安科技大学建筑与土木工程学院 陕西 西安 710054)

引言

随着20世纪50年代最后一批土楼的兴建，当代的当地居民已经不再大量建造土楼。如今大量草根土楼长期无人居住，长久失修，濒临破败。因此，对土楼聚落的保护与更新使之能够再利用是一项可以深入探讨且亟待研究的课题。本文以南靖县土楼为研究对象，进行朝向、室内舒适度、采光等模拟分析，并提出相应优化建议，所得结论可为当地土楼节能设计策略研究提供理论依据。

一、土楼概况

福建土楼共有3000座，保存最完整，覆盖范围最广，数量最多，品种最丰富[1]。

土楼是解决人口增长与土地减少之间的矛盾的最佳方法，其具有以下独特性能：土楼外墙使用的是红壤土、砂石、竹片等材料，皆通过就地取材，用最平常的泥土和木材建造而成坚不可摧的楼堡，其历经百年屹立不倒，坚固异常[2]；废弃时归于自然，不造成污染，也极具当地特色，富有地域气息，对文脉和资源两方面的可持续发展都有重要意义。

二、软件模拟分析

(一)软件选取

本文主要采用Autodesk Revit Architecture软件对福建土楼进行3D建模(见图1)。将Revit建好的模型导入建筑环境模拟软件Ecotect中进行模拟分析。

图1 福建土楼模拟图(作者自绘)

(二)最佳朝向计算

所谓最佳朝向就是考虑到过冷时间里得到的太阳辐射较多，过热时间里得到的太阳辐射较少，二者权衡折中的一个方向。由最佳朝向图(见图2)得出土楼的最佳朝向为170°，最差朝向为80°。

图2 最佳朝向图

(三)采光分析

表1采光分析报告

Table1Lightinganalysisreport

根据《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014[3]要求“自然光的照度大于269Lux但小于5380Lux的部分，要占到总面积的75%以上”，由分析报告(见表1)中可以看出土楼房间自然采光设计并不是非常的理想。

三、节能设计策略

通过Ecotect软件模拟分析，土楼整体室内热环境情况较好，结合实际对上述存在的其他问题进行节能设计优化：

1.根据厦门地区最佳朝向，宜将主房设在夏季迎风面(南面)，辅助用房设在背风面。为防止冬季冷风的侵袭，土楼开口不宜朝向冬季主导风向，且开口不宜过大。

2.窗墙比增大为40%，不仅可以提高室内的采光，也可增加土楼的室内舒适度。北侧设置防寒绿化；减少北向开窗；增加门窗的气密性设计。为防止冬季门窗的冷风渗透，可设置防寒门斗；再门上加防风条；加设防寒窗帘、门帘以及风幕；窗上加密封垫和插销[4]。

3.厦门地区冬季气温基本在0℃以上，且晴天较多可在南向安装质量合格的太阳能光电板，既环保，又能利用太阳能这种可再生资源来提供日常的用电需求，还可保存电能，以供阴雨天气太阳能不足的情况下进行供电。

4.通过对土楼的采光模拟分析，发现土楼采光不足，32.19%的时间需要人工照明，而大多居民并没有节能的意识，故大多未选择节能灯进行照明。建议采用卤钨灯取代普通照明白炽灯(节电50%～60%)；用自镇流单端荧光灯取代白炽灯(节电70%～80%)；用直管型荧光灯取代白炽灯；直管型荧光灯的升级换代(节电70%～90%)[5]；具体可根据经济情况来选用节能灯。

四、结束语

1.本文基于Ecotect软件对土楼进行模拟分析，可直观地对建筑信息模型进行节能分析及模拟计算，有针对性地提出节能设计策略，可满足土楼居民的正常使用，并有个舒适的居住环境，保证土楼持续健康的发展。

2.土楼为我们提供了生态建筑设计的新角度：生态建筑，不是一定要通过复杂高端的技术来实现低碳节能的目的，运用最传统的材料和手法建成的原生态建筑不仅绿色环保，造价也足够经济，对文化传承和资源利用两方面的可持续发展都有重要意义。