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硕士学位论文
以节能为导向的室内滑雪场空间形态设计
研究
RESEARCH ON SPATIAL FORM DESIGN OF
INDOOR SKI RESORT ORIENTED BY
ENERGY SAVING
2022 年12 月
国内图书分类号：TU242.9 学校代码：10213
国际图书分类号：721 密级：公开
建筑学硕士学位论文
以节能为导向的室内滑雪场空间形态设计
研究
硕士研究生
：
张明鑫
导 师
：
李铁军 教授
申请学位
：
建筑学硕士
学科
：
建筑设计及其理论
所 在 单 位
：
建筑学院
答 辩 日 期
：
2022 年12 月
授予学 位单位
：
哈尔滨工业大学
Classified Index: TU242.9
U.D.C: 721
Dissertation for the Master Degree in Architecture
RESEARCH ON SPATIAL FORM DESIGN OF
INDOOR SKI RESORT ORIENTED BY ENERGY
SAVING
Candidate：
Zhang Mingxin
Supervisor：
Prof. Li Tiejun
Academic Degree Applied for：
Master of Architecture
Specialty：
Architecture Design and Theory
Affiliation：
School of Architecture
Date of Defence：
December, 2022
Degree-Conferring-Institution：
Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- I -
摘 要
随着国家“三亿人上冰雪”目标的推动和京津冀冰雪文化旅游带对冰雪运动的
南向推广，我国滑雪人数明显增加。近几年，我国已建成的室内滑雪场数量逐渐增
多。室内滑雪场拥有庞大的体量、严苛的温度需求和制雪的环境要求，建筑运行能
耗巨大。而建筑方案设计阶段的空间形态操作是降低建筑能耗的重要环节。因此，
在方案设计阶段，从室内滑雪场的空间形态设计角度考虑节能，对室内滑雪场的节
能设计具有非常重要的参考价值。
本研究以室内滑雪场为对象，探讨室内滑雪场空间形态与建筑能耗的关系，并
对其进行定量分析。研究根据文献查阅与实地调研，总结室内滑雪场空间形态设计
特征，提取空间形态设计参数，并建立基本能耗模型。从空间形体和围护界面两个
层面进行能耗模拟实验，得出室内滑雪场空间形体要素、围护界面要素与建筑能耗
的定量关系，并依据实验结果提出以节能为导向的室内滑雪场空间形态设计方法。
本文共分为五个章节。第一章为绪论，第二章为室内滑雪场能耗与空间形态基
本解析，第三章为能耗模拟实验建构及结果分析，第四章和第五章分别为以节能为
导向的室内滑雪场空间形体设计和围护界面设计。其中，第一章分析了当前能源形
式及室内滑雪场的发展前景，指出室内滑雪场能耗问题研究的重要性。第二章对室
内滑雪场的能耗特点和用能现状进行调研，总结出影响室内滑雪场能耗的空间形
体和围护界面两大空间形态特征，并提取出空间形态设计参数。第三章是能耗模拟
实验建构及结果分析，选择 DesignBuilder 进行能耗模拟，从空间形体和围护界面
两个角度进行室内滑雪场能耗模拟实验，并分析其结果。第四章和第五章分别根据
空间形体、围护界面的能耗模拟实验结果提出相应的设计方法：在空间形体方面，
通过滑雪大厅平面集约构建、滑雪大厅剖面聚缩控制、附属空间围合灵活架构，实
现节能目标；在围护界面方面，通过表皮稳态防护、腔体梯度缓冲、构造高效阻隔，
实现节能目标。
综上所述，本研究对建筑能耗与室内滑雪场空间形态之间的关系进行了探讨，
依据定量分析结果总结了室内滑雪场空间形态节能设计的方法，为室内滑雪场的
节能设计提供了更多思路，期望这一研究有助于在建筑方案设计阶段有效地控制
室内滑雪场的能耗。
关键词：室内滑雪场；能耗；形态；空间形体；围护界面
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- II -
Abstract
With the promotion of the national goal of "300 million people on ice and snow" and
the southward promotion of ice and snow sports in Beijing-Tianjin-Hebei ice and snow
cultural tourism belt, the number of domestic participants in ski sports has increased
significantly. Indoor ski resorts have a large volume, demanding temperature
requirements and snow-making environmental requirements, and require a large amount
of energy consumption in the operation and maintenance process. The operation of spatial
form in the design phase of the building scheme is an important part of reducing the
energy consumption of the building. Therefore, against the background that the
construction of indoor ski resorts is increasing day by day, it is of great significance to
consider energy saving from the spatial form design at the scheme design stage for the
energy saving design of indoor ski resorts.
In this paper, the relationship between spatial form and building energy consumption
is studied and quantitatively analyzed, taking indoor ski resorts as the research object. On
account of literature review and field research, the study summarizes the spatial form
design characteristics of indoor ski resorts, extracts spatial form design parameters, and
establishes a basic energy consumption model, conducts energy consumption simulation
experiments on each spatial form parameter, derives the quantitative relationship between
each spatial form parameter and indoor ski resorts' energy consumption, and proposes an
energy-saving-oriented spatial form design method for indoor ski resorts based on the
experimental results.
This study is divided into five parts: Chapter 1 is the introduction, Chapter 2 is the
basic analysis of energy consumption and spatial morphology of indoor ski slopes,
Chapter 3 is the construction and analysis of energy consumption simulation experiments,
Chapter 4 is the energy-saving-oriented spatial shape design of indoor ski slopes, and
Chapter 5 is the energy-saving-oriented enclosure interface design of indoor ski slopes.
The first chapter analyzes the current energy form and the development prospect of indoor
ski slopes, and points out the importance of studying the energy consumption of indoor
ski slopes. Chapter 2 summarizes the two spatial morphological characteristics of spatial
form and enclosure interface that affect the energy consumption of indoor ski resorts, and
extracts the spatial morphological design parameters. Chapter 3 is the construction of
energy consumption simulation experiments and analysis of results. Using DesignBuilder,
the basic energy consumption model of indoor ski resort is established, and the energy
consumption simulation experiments of indoor ski resort are carried out from two
perspectives of spatial form and enclosure interface. Chapter 4 and Chapter 5 propose
corresponding design methods based on the results of energy consumption simulation
experiments of spatial form and enclosure interface respectively: in terms of spatial form,
the energy saving target is achieved through intensive construction of ski hall planes,
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- III -
organic control of ski hall sections, and flexible architecture of enclosed subsidiary spaces;
in terms of enclosure interface, the energy saving target is achieved through epidermal
steady state protection, cavity gradient buffer, and efficient barrier construction.
In summary, this study quantitatively analyzes the relationship between building
energy consumption and the spatial form of indoor ski halls, summarizes the methods of
energy-saving design of spatial form of indoor ski halls based on the quantitative analysis
results, and provides more ideas for the energy-saving design of indoor ski halls. It is
expected that this study will help to effectively control the building energy consumption
of indoor ski halls in the architectural design stage.
Keywords: Indoor ski resort; Energy consumption; Form; Spatial form; Retaining
interface
目 录
第1章 绪论............................................................................................... 1
1.1 研究背景与目的意义 ....................................................................... 1
1.1.1 研究背景 ..................................................................................... 1
1.1.2 研究目的 ..................................................................................... 2
1.1.3 研究意义 ..................................................................................... 3
1.2 国内外相关研究现状 ....................................................................... 3
1.2.1 国外研究现状 ............................................................................. 3
1.2.2 国内研究现状 ............................................................................. 6
1.2.3 国内外相关研究综述 ................................................................. 8
1.3 概念解析与研究内容 ....................................................................... 9
1.3.1 相关概念解析 ............................................................................. 9
1.3.2 研究内容 ................................................................................... 10
1.4 研究方法与研究框架 ..................................................................... 10
1.4.1 研究方法 ................................................................................... 10
1.4.2 研究框架 ................................................................................... 11
第2章 室内滑雪场能耗与空间形态基本解析 .................................... 13
2.1 室内滑雪场能耗基本解析 ............................................................ 13
2.1.1 能耗构成 ................................................................................... 13
2.1.2 用能现状 ................................................................................... 15
2.1.3 能耗计算方法 ........................................................................... 16
2.2 影响室内滑雪场能耗的空间形态要素 ........................................ 16
2.2.1 空间形体要素与能耗关系 ....................................................... 17
2.2.2 围护界面要素与能耗关系 ....................................................... 19
2.3 室内滑雪场空间形态调研 ............................................................ 21
2.3.1 调研内容与方法 ....................................................................... 21
2.3.2 案例基本现状分析 ................................................................... 22
2.3.3 空间形态特征概述 ................................................................... 24
2.4 影响室内滑雪场能耗的空间形态参数采集与解析 .................... 25
2.4.1 空间形体参数采集 ................................................................... 26
2.4.2 围护界面参数采集 ................................................................... 30
2.5 本章小结 ......................................................................................... 33
第3章 能耗模拟实验建构及结果分析 ................................................ 35
3.1 能耗模拟实验流程与平台选取 .................................................... 35
3.1.1 能耗模拟实验流程 ................................................................... 35
3.1.2 能耗模拟平台选取 ................................................................... 36
3.2 能耗模拟实验基本模型构建 ........................................................ 36
3.2.1 基本模型建立原则 ................................................................... 37
3.2.2 基本模型构建与评价指标 ....................................................... 37
3.2.3 实验参数设定 ........................................................................... 38
3.2.4 模拟软件验证 ........................................................................... 40
3.3 空间形体能耗模拟及结果分析 .................................................... 41
3.3.1 滑雪大厅平面能耗模拟 ........................................................... 41
3.3.2 滑雪大厅剖面能耗模拟 ........................................................... 46
3.3.3 附属空间围合能耗模拟 ........................................................... 51
3.4 围护界面能耗模拟及结果分析 .................................................... 55
3.4.1 表皮能耗模拟 ........................................................................... 55
3.4.2 腔体能耗模拟 ........................................................................... 59
3.4.3 构造能耗模拟 ........................................................................... 62
3.5 本章小结 ......................................................................................... 66
第4章 以节能为导向的室内滑雪场空间形体设计 ............................ 68
4.1 滑雪大厅平面集约构建................................................................. 68
4.1.1 调配滑雪娱雪面积整合平面形状 ........................................... 68
4.1.2 优化雪道组合形式控制长宽比例 ........................................... 70
4.1.3 建筑朝向趋阴避阳 ................................................................... 73
4.2 滑雪大厅剖面聚缩控制................................................................. 74
4.2.1 调节坡度缩短建筑落差 ........................................................... 74
4.2.2 缩减高度避免空间浪费 ........................................................... 75
4.2.3 屋顶上凸削减内部容积 ........................................................... 76
4.2.4 接地设计减少空气暴露 ........................................................... 77
4.3 附属空间围合灵活架构................................................................. 79
4.3.1 相对位置与冷区顶端相邻 ....................................................... 80
4.3.2 依据使用需求减少窗墙比 ....................................................... 81
4.3.3 适度控制底界面围合程度 ....................................................... 81
4.4 本章小结 ......................................................................................... 83
第5章 以节能为导向的室内滑雪场围护界面设计 ............................ 84
5.1 表皮稳态防护 ................................................................................. 84
5.1.1 非透明围护结构低传热 ........................................................... 84
5.1.2 透明围护结构高效隔热 ........................................................... 86
5.1.3 生态介质表皮增强散热 ........................................................... 88
5.2 腔体梯度缓冲 ................................................................................. 90
5.2.1 利用建筑结构扩大腔体深度 ................................................... 90
5.2.2 方向选择考虑腔体得热能力 ................................................... 91
5.2.3 核心式腔体布局促进热流通 ................................................... 92
5.3 构造高效阻隔 ................................................................................. 93
5.3.1 门窗洞口精准抵御热交换 ....................................................... 93
5.3.2 界面保温构造复合多层次 ....................................................... 94
5.3.3 光伏功能构件多样化配置 ....................................................... 96
5.4 本章小结 ......................................................................................... 99
结论 ......................................................................................................... 100
参考文献 ................................................................................................. 101
附录 ......................................................................................................... 108
附录 1 室内滑雪场研究样本统计表 ................................................ 108
附录 2 能耗模拟结果统计表 ............................................................ 113
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 1 -
第1章 绪 论
1.1 研究背景与目的意义
1.1.1 研究背景
（1）冬奥背景下室内滑雪场大量兴建
第24 届北京冬奥会的申办为冰雪体育运动带来了巨大的发展机会，普及冰雪
体育运动已经被纳入全民健身的国家战略，冰雪产业格局正不断完善。同时，处在
经济新常态的形势下，我国经济不断发展，人均可支配收入不断增加，人们比较愿
意为休闲活动和更高层次的精神体验付费。这种巨大的消费潜力，为冰雪体育运动
的发展创造了良好的前提条件，我国滑雪人数正快速持续增长。
我国冰雪运动虽然起步晚，但群众基础良好，发展潜力巨大。随着国家“三亿
人上冰雪”目标的推动和京津冀冰雪文化旅游带对冰雪运动的南向推广，我国参与
滑雪运动的人数显著增加（图 1 - 1），其中，室内滑雪人数的占比逐渐增大，在
2020 年已经超越总滑雪人数的 20%，越来越多滑雪爱好者的需求经过室内滑雪场
得到了满足。与室外滑雪场相比，室内滑雪场不受地区限制和季节限制，具有四季
滑雪的优点。截止 2020 年，我国已投入运营的室内滑雪场有 36 家（图 1 - 2），
建设量领先于其他国家[1]（图 1 - 3）。
图 1 - 1 我国滑雪人次统计
[1]
图 1 - 2 我国已开业室内滑
雪场数量[1]
图 1 - 3 全球室内滑雪场
数量排名[1]
（2）低碳视角下室内滑雪场能耗巨大
建筑是能源消耗的重要领域，也是温室气体的主要排放来源之一。随着人们生
活品质的提高，建筑能耗也有逐年增大的趋势。建筑节能将是我国在实现碳达峰与
碳中和之路上的重要环节之一[2]。室内滑雪场作为公共建筑分支下冰雪体育建筑的
1998 2003 2008 2013 20181995 2000 2005 2010 2015 2020
0
500
1000
1500
2000
2500
滑雪人数-万人
年份
滑雪人数-万人
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 20212013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
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5
10
15
20
25
30
35
40
室内滑雪场数量
年份
室内滑雪场数量
中国 印度 芬兰 荷兰 英国 德国 日本
0
5
10
15
20
25
30
35
40
室内滑雪场数量
国家
室内滑雪场数量
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一部分，其拥有庞大的体量、严苛的温度需求和制冷造雪的环境要求，从室内外环
境、空间功能、体量形态等方面都与常规民用建筑具有较大差异，在运营过程中需
要耗费更大量的能源。
自我国第一部《绿色建筑评价标准》发布至今，陆续出现了各种建筑类型的绿
色评价体系。2019 年，京津冀地方《绿色雪上运动场馆评价标准》也正式开始施
行，这是第一部雪上运动场馆领域的相关标准，对雪上运动场馆的绿色发展起到了
引领和规范作用[3]。但该标准评价的是室外雪上运动场馆，不能完全适用于室内滑
雪场的绿色建筑评价。对于室内滑雪场这类超高能耗建筑，还缺乏相关标准，随着
室内滑雪场的大量建成，控制其运行能耗，成为亟需解决的问题。
（3）空间形态操作是降低能耗的重要环节
建筑的全生命周期包括方
案设计、初步设计、施工图设
计、设备招标、施工和调试、运
行管理、建筑改造等七个阶段
[5]，其中，方案设计是建筑全寿
命的源头，是决定建筑空间形
态的重要阶段（图 1 - 4）。空
间形态在设计阶段一旦确定，
基 本 就 决定 了 建 筑 的 耗 能 状
况，因此建筑方案设计阶段的
空间形态操作是降低室内滑雪
场能耗的重要环节。目前，针对室内滑雪场节能的研究多数集中于建筑材料性能和
主动式设备的改善，其结果虽相对直接有效，但建筑自身适应环境和调节气候的能
力没有得到充分发挥。随着建筑节能理论的发展，建筑师开始重视通过建筑自身合
理的空间布局、体量形态等方面实现对室内气候的调节，在不用能或少用能的情况
下实现对建筑能耗的有效控制。
在建筑设计层面，空间形态设计相对自由，如果在设计形态的时候更多地考虑
到其对空间内能量的分布影响，通过建筑空间形态设计，针对建筑类型和使用需求
采取对应的调整手段，将会对建筑节能效果产生较大提升。
1.1.2 研究目的
在冬季奥林匹克运动会背景和国家相关政策领域的支持下，室内滑雪场应运
而生，由于特殊的物理环境需求和庞大的建筑体量，室内滑雪场的能源消耗非常惊
图 1 - 4 建筑设计各阶段节能潜力[4]
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人，其节能设计值得引起各界的广泛关注。因此本研究从室内滑雪场的节能设计出
发，具体研究目标如下：
（1）总结室内滑雪场空间形态特征与空间形态设计参数 对室内滑雪场
进行调研，总结空间形态设计特征。同时，根据能耗构成，总结出对室内滑雪场建
筑能耗产生影响的空间形态设计参数，并以此为依据制定能耗模拟实验分组。
（2）量化分析空间形态要素影响下的室内滑雪场能耗规律 以调研所得
室内滑雪场空间形态参数为能耗模拟的自变量，进行能耗模拟。分析空间形态与室
内滑雪场建筑能耗的关系。
（3）针对实验结果提出室内滑雪场空间形态设计方法 分析室内滑雪场
空间形态参数与能耗间的定量关系，提出设计方法，以期为室内滑雪场的节能设计
提供指导性意见。
1.1.3 研究意义
（1）理论意义 从现有的研究成果来看，大部分室内滑雪场还停留在实例
研究与技术应对上，对室内滑雪场节能方面的研究较少，还没有形成较为系统的理
论框架。本研究试图弥补这段空白，结合国内外先进案例和技术手段，理清室内滑
雪场空间形态与节能设计之间的关系，丰富以节能为导向的室内滑雪场空间形态
设计的相关研究理论。
（2）实践意义 本研究对空间形态特征进行调研与分析，经模拟计算提出
从建筑空间形态参数出发的设计方法，为室内滑雪场的节能设计提供参考，具有一
定程度的实践意义。
（3）社会意义 室内滑雪场的节能建设有利于促进我国雪上运动项目的长
效发展，有利于我国全民健身政策的高效实施。室内滑雪场因其功能特质和体量特
点，一直以来都是高能耗建筑的代表，开展节能研究将为我国其他地区、其他类型
的大空间冰雪体育建筑设计提供参考，更有助于建筑行业节能设计的推广。
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 国外研究现状
（1）室内滑雪场节能的相关研究
19 世纪 80 年代后期，滑雪运动在欧洲和美国山区开始流行，1927 年，维也纳
开设了第一座室内滑雪场，此后，室内滑雪场开始在巴黎、伦敦、波士顿等城市建
造[6]。早期的相关专利阐述了部分与室内滑雪场节能有关的技术（表 1 - 1）。
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 4 -
表 1 - 1 早期的相关专利对室内滑雪场节能的研究
相关专利
内容
Morioka K 等（1992）
在室内形成和维护人造雪层的方法[7, 8]
Morioka K 等（1998）
在雪道附近保留冷空气层，以防止雪融化[9]
Morioka K 等（1999）
将建筑空间中已完成循环的空气与外部空气和来自天花
板空间的暖空气混合在一起，通过空调进行再循环[10]
Morioka K 等（2000）
将冷气孔布置在滑雪场上端，排气孔布置在滑雪场下端[11]
Takenaka Komuten KK（1999）
用于室内滑雪的人工造雪方法[12]
Takenaka Komuten KK（2000）
如何有效和最大限度地利用冷空气[13]
国外对室内滑雪场节能方面的研究主要集中在制冷系统、空调系统和造雪系
统应用的技术层面。Matsumoto S（1994）、Kayo M（1994）介绍了 1993 年开业的
东京 SSAWS 室内滑雪馆，该滑雪馆对制冷系统、空调系统和造雪系统进行了创新
性使用，包括为空调系统引入热电联产系统、空调系统使用计算机、在全自动条件
下运行等措施[14, 15]。Aittomaeki A 等（2010）以芬兰 Vahterus 滑雪隧道为例，介绍
了CO2制冷剂在滑雪道中的应用，液态 CO2被泵送到滑雪道和空气热交换器下的
冷却管道，利用相变能量，通过蒸发 CO2来达到冷却效果[16]。Bergwitz-Larsen（2017）
在其硕士论文中探讨了提高造雪设备能效的方法，将不同的造雪技术与制冷、热回
收系统相结合，强调使用环保制冷剂[17]。Zhi Wu 等（2018）探究了半地下滑雪场
的朝向与能耗之间的关系，使用 DesignBuilder 软件模拟了不同朝向的半地下滑雪
场的能源消耗[18]。Fredheim S（2019）在其硕士论文中，以滑雪隧道为例，认为能
源消耗的重要方面是维持雪质，并认为减少空气的泄露有助于降低能耗[19]。
（2）建筑节能与空间形态的相关研究
Baker 和Steemers（2000）认为，建筑物的能源消耗取决于五个因素：气候、
城市形态、建筑设计、系统效率和使用者行为，其中建筑设计引起的能耗变化达到
2.5 倍，对建筑物的节能设计具有至关重要的作用[20]
（图 1 - 5）。建筑空间形态设
计与日照辐射得热量和围护结构失热量直接相关，是建筑节能设计的重要环节。
图 1 - 5 建筑物能源消耗取决因素
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
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Andersson B 等（1985）对美国的 25 种气候进行了研究，使用 BLAST 能耗模
拟软件模拟了不同朝向住宅建筑的能耗区别[21]。Inanici M N、Demirbilek F N（2000）
分析了居住建筑中间层的 6种不同建筑平面比例和南向窗尺度对居住建筑总能耗
的影响，从节能降耗的角度建立住宅建筑的最佳建筑平面比例和南向窗尺度[22]。
Aksoy U T 等（2006）从建筑形状和朝向位置两个角度出发探讨其对建筑能耗的影
响[23]。Zerefos S C 等（ 2012）研究了建筑形式在能耗中的作用，认为棱柱形比多边
形建筑更加节能，并且，根据建筑朝向的不同，能耗差异在 2.51%~16.01%之间[24]。
随着能耗模拟平台和统计方法的广泛使用，近年来，学者对空间形态与建筑能
耗的关系进行了更加广泛的研究。Vásquez C 等（2015）认为圣地亚哥的办公建筑
能耗水平与建筑形状和立面开窗等高度相关[25]。Sim J（2016）将 DesignBuilder 与
EnergyPlus 仿真工具结合使用，认为带有小窗户的传统建筑显示出更好的能耗结
果[26]。Marino C 等（2017）探讨了窗墙比与建筑能耗的关系，认为建筑围护结构
会影响室内外环境之间的热交换，如果设计得当，将能够有助于降低能源消耗[27]。
（3）建筑能耗模拟相关研究
建筑能耗模拟分析和敏感度分析是设计人员提高建筑性能的有效工具，将建
筑能耗模拟应用到建筑设计早期阶段有助于评估设计备选方案的性能[28]。20 世纪
70 年代，全球石油危机导致建筑能耗模拟逐渐成为学者们研究的热点，欧洲的 ESP-
r[29]，美国的 BLAST[30]、DOE-2[31]等多个建筑能耗模拟软件相继出现。20 世纪 90
年代，计算机硬件和软件的图形用户界面和计算机建模都得到了飞速发展，导致计
算机模拟工具和计算技术取得了全面进展，下一代建筑能耗模拟软件，如
EnergyPlus[32]和中国的 DeST[33]相继开发出来，目前已经成为工程设计和科学研究
中的常用工具。
其中，EnergyPlus 采用的热平衡方法有可能成为解决建筑物中冷热负荷的最准
确方法，因为它以最基本的形式考虑了所有能量流，并且不会对解决方案技术施加
任何简化。几十年来，计算机模拟工具和计算技术已广泛地应用于建筑设计、施工、
运营、性能优化等方面。Tsikaloudaki 等（2012）使用 EnergyPlus 评估窗户的物理
性能和光学特性[34]。 Goia F 等（2013）使用 EnergyPlus 开发了一种方法，用于确
定低能耗办公建筑立面单元中的最佳窗墙比[35]。
基于 EnergyPlus，DesignBuilder 是一种对使用者更加友好的平台，包括额外的
模块，例如用于室内和室外气流仿真的 CFD 计算，允许对各种建筑系统（空调系
统、照明系统、生活用热水系统）和建筑材料进行能源分析和自动优化，计算其他
关键性能指标。在 IMPULSE 项目的框架内，它已被优先考虑用于希腊伊拉克利翁
市公共建筑的逐步能源升级计划（根据欧盟指令 2012/27 / EU）的改造措施[36]。该
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工具还成功地用于为埃及的高等教育建筑制定以建筑围护结构为重点的改造策略，
为确保热舒适性和能源效率之间平衡的设计规范提供了有用的建议[37]。
1.2.2 国内研究现状
（1）室内滑雪场节能的相关研究
我国对室内滑雪场的节能研究始于 1994 年，旅日华人学者张辉从造雪方式、
恒温保雪措施等角度出发，以千叶县船桥市 SSAHS 人造室内滑雪场为例，从造雪、
落地过程、恒温保雪等节能技术和设备的角度为我国室内滑雪场节能设计打下了
基础[38]。对室内滑雪场节能设计的研究主要集中于建筑设计层面和施工技术、制
冷技术层面。
在建筑设计层面，谢嫒雯、梅洪元（2020）提出将使用过的雪重新用于室内空
调系统，利用空腔围护界面进行余温循环利用等方法减少能源的消耗[39]。汪鑫
（2020）在其硕士论文中，对当代室内滑雪场的空间功能和空间形态进行了系统性
的介绍，在室内滑雪场节能研究方面，提出了对空间形体进行压缩的设计策略[40]。
同时，费腾、汪鑫等（2020）从生态位的视角出发，提出了拓展生态位宽度和减少
生态位重叠的室内滑雪场生态化设计原则，提出了适宜的群体组合方式、趋阴避阳
的建筑朝向、控制体型系数、利用可再生能源、利用土地资源等设计策略，为室内
滑雪场的绿色可持续设计提供了新思路[41]。孙逊（2014）在其博士论文中，设计了
冰雪体育建筑的生态化框架，从建筑形体、自然采光、地下空间、等角度介绍了冰
雪体育建筑的生态化设计[42]。谷海东（2011）在其硕士论文中，指出朝向、体型和
围护结构等是影响室内滑雪场能耗的重要因素，利用能耗模拟软件对各影响要素
与滑雪馆能耗之间的关系进行了模拟[43]。杜爽、张葵、庄惟敏（2005）提出保温和
冷桥等是室内滑雪馆节能设计的重要环节，二者缺一不可，并结合北京乔波冰雪世
界这一实践项目提出了具体的保温节能设计方案[44]。
在施工技术和制冷技术层面，何昌杰、粟元甲等（2020）介绍了与深矿坑崖壁
结合建设的长沙冰雪世界雪乐园的绿色建造技术[45]。何昌杰、李璐等（2021）认为
室内滑雪场中不同业态的转换衔接处是保温和气密性的薄弱环节，与建筑运营能
耗密切相关[46]。孟凡宇、赵宝国等（2018）介绍了 CO2制冷系统在节能降耗方面
的优势和应用实例[47]。郑大禹、于海峰等（2015）提出了一种新型的制冷量回收装
置，充分利用室内排出的空气冷却能力减少能源的消耗，并配合 CFD 仿真模拟其
在室内滑雪场中的应用效果，证实了砾石冷藏技术的优越性[48]。李百公、贺聚丰等
（2009）以上海某冰雪世界为例，估算出了冰雪世界中各功能业态的空调系统能耗，
提出了使用片冰机造雪、选择 COP 值较高的制冷主机、选择性使用地埋管、注意
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围护结构的保温、防潮设计、避免出现冷桥等节能措施[49]。
（2）建筑节能与空间形态的相关研究
20 世纪 80 年代，郑忱、胡璘等就从体形尺寸、建筑平面、建筑朝向、建筑形
状等角度提出了节能设计方案[50-52]。2009 年，刘加平、谭良斌等也强调，在建筑
创作过程中应充分考虑建筑体形、平面设计在节能降耗方面的重要作用[53]。
不同的建筑空间形态设计要素会对建筑物理环境性能产生较大影响，目前，我
国对于空间形态与建筑能耗关系的研究主要集中在宏观的城市尺度层面、中观的
街区尺度层面和微观的建筑尺度层面。
其中，街区尺度层面对空间形态与建筑能耗的耦合关系的研究主要集中在街
区空间形态与居住区空间形态上。范小利、罗涛等（2022）提出居住建筑周边的道
路密度、开发密度、容积率、水面率、土地利用混合度等都与居住建筑能耗局有较
大关联[54]。林琳、陆涛（2020）探究了乡村聚落空间形态与建筑能耗的关系[55]。刘
畅（ 2020）在其硕士论文中，从建筑布局模式和建设强度等角度出发，探讨小城镇
中心商业区不同的空间形态参数与建筑能耗的关联[56]。胡珊、燕达等（2015）认为
建筑能耗与建筑空间布局、围护结构形式有较大关联[57]。
对微观建筑尺度层面的研究主要集中于图书馆、会展建筑、商业综合体等空间
尺度多样、形态界面多元的大型公共建筑，既研究建筑单体的空间布局组织，也探
讨具体空间单元的形态设计，研究涉及到建筑科学与环境设计等相关专业，具有较
强的综合性。吕宵、张伶伶等（2019）从形态尺寸（展厅面宽、展厅进深、展厅平
面比例、展厅高度）和界面开窗（展厅屋顶天窗、立面侧窗）的角度出发，探讨会
展建筑展厅单元空间形态参数与建筑能耗的关联[58]。高欣妍（2019）在其硕士论文
中，从尺度要素与形态要素的角度出发，分层级的探究建筑空间形态与采暖能耗、
制冷能耗与总能耗的关联规律[59]。罗琳（2018）在其硕士论文中，在保证学习效率
的前提下，从建筑朝向、体形尺寸、窗墙比等三个角度出发，探讨了图书馆空间形
态对建筑能耗的影响[60]。朱赛鸿、张续龄（2014）从商业综合体的选址与交通流线、
平面布局（体型系数、平面功能）、剖面布局（功能空间的竖向布局、中庭设计、
楼梯间设计）等角度出发，定性地探讨了商业综合体空间形态与建筑能耗的关系
[61]。王欢（2008）在其硕士论文中，从空间构成方式（类型、平面特征、竖向特征、
尺度）、室外环境（气候环境、景观环境、中庭周边构筑物）、实体建筑（空间界
面、比例）、采光界面（结构形式、材料、构造、开启设计、遮阳设计）的角度出
发，探讨了中庭空间形态与建筑能耗的关系[62]。
（3）建筑能耗模拟相关研究
伴随改革开放的步伐和经济发展水平的提升，我国的暖通空调行业在 20 世纪
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80 年代开始发展，计算机能力不断提高，编程语言也不断改进，众多学者开始对
建筑能耗模拟展开研究[63]。
EnergyPlus、DeST、DOE-2、Ecotect 等能耗模拟软件都已形成较为成熟的研究
体系。张海滨（2012）在其博士论文中，对全能耗模拟软件进行了充分比较，认为
EnergyPlus 的性能在各个方面都非常出众，但由于其缺乏可视化的图形界面，软件
使用具有一定的难度。因此，基于 EnergyPlus 的第三方接口 DesignBuilder 和
OpenStudio 、 以 EnergyPlus 为计算内核的 Grasshopper 插件程序开源的
Ladybug+Honeybee 性能模拟软件等在我国应用的较为广泛[64]。
丁典（2020 ） 在 其 硕 士 论 文 中 ， 以 Rhino+Grasshopper 作为建模平台、
Ladybug+Honeybee 作为能耗模拟平台，能耗模拟结果在 Design Explorer 平台进行
可视化分析，探讨空间布局与能耗的关系[65]。李岚（2020）在其硕士论文中，使用
Ladybug 和Honeybee 进行参数化性能建模[66]。
在DesignBuilder 的应用方面。张天宇（2019）在其硕士论文中，从场地设计、
建筑形体、空间布局、内部空间、窗墙比、遮阳等六方面进行了能耗模拟，并提出
相应设计策略[67]。谢童安（2018）在其硕士论文中，以昆明市某购物中心为研究对
象，分别探讨单因素和多因素组合对购物中心能耗的影响[68]。刘畅（2013）在其论
文中，从平面形状、剖面形状、建筑朝向等三个角度进行分析，并提出了针对严寒
地区体育馆的形体设计策略[69]。
1.2.3 国内外相关研究综述
对国内外相关文献进行整理，发现国内外对于室内滑雪场节能设计的重视程
度正在不断提高。在国内，越来越多的学者开始关注建筑节能设计，但室内滑雪场
作为一种新兴的、产生超高能耗的建筑类型，由于其发展年代较短，尚未得到系统
性的研究，也很少有研究从空间形态设计的角度提出室内滑雪场节能设计的具体
设计方案。国外虽然具有较为久远的滑雪运动历史和室内滑雪场的建设历史，但由
于室内滑雪场分散地建设在各个国家和地区，在各国都尚未有形成体系的关于室
内滑雪场节能方面的研究成果。既有的研究具有以下特点：
（1）室内滑雪场在建筑设计层面的研究相对缺乏，未形成完善的理论体系。
国外主要从构造与设备方面进行了较为完善的研究。我国对室内滑雪场的研究起
步于本世纪初期，相关理论研究不慎详尽，主要集中在消防设计、设备构造和案例
介绍等方面。
（2）对于室内滑雪场这一新兴领域，节能研究相对较少。 对既有研究目标
缺乏系统性梳理，国内外研究成果大多聚焦于制冷系统、空调系统和造雪系统等技
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术层面的节能研究，较少有研究针对建筑空间形态设计要素的节能效果进行比较
与分析，难以从空间形态角度提出有针对性的设计策略。
（3）室内滑雪场在实际运行中存在很多能源浪费的问题。 建筑能耗的过度
浪费问题仍然存在，既有标准不完善、相关规范未落实也是室内滑雪场节能设计面
临的重大问题，在建筑设计层面如何向现代公共建筑标准靠拢还有待进一步研究。
1.3 概念解析与研究内容
1.3.1 相关概念解析
（1）建筑节能
室内滑雪场具有特殊的室内物理环境要求，其本质上是一个高耗能建筑，对于
室内滑雪场的节能设计是以节能为导向的，而不是严格意义上的低能耗，节能导向
建筑的标准并没有那么严格（表 1 - 2）。
在本研究中，建筑节能是指通过选用合理的空间形态、实施先进的节能手段，
尽量减少使用能源，最大程度的降低能耗。以节能为导向是指在室内滑雪场的方案
设计阶段,通过优化空间形态，使得室内滑雪场在建造完成后达到建筑运行过程能
耗数值更低的效果。
表 1 - 2 建筑能耗相关概念辨析[70]
相关概念
表现形式
能耗水平
节能建筑
基本表现形式
最大程度的降低能耗
超低能耗建筑
初级表现形式
建筑能耗水平应比《公共建筑节能标准》降低 50%以上
近零能耗建筑
中级表现形式
建筑能耗水平应比《公共建筑节能标准》降低 60%～75%
零能耗建筑
高级表现形式
建筑全年用能小于等于可再生能源年产能
（2）室内滑雪场
室内滑雪场指的是通过创造室内低温物理环境，模拟室外滑雪道，可供使用者
进行室内滑雪的建筑场所。与室外滑雪场相比，室内滑雪场具有四季滑雪的特点，
既不受季节变化的限制，也不受地域环境的限制，可以满足南方人的滑雪需求，具
有良好的适应性与发展前景。本研究中，旱雪和室内模拟滑雪不在研究范围之内。
（3）空间形态
空间，从物质角度来讲，是一种三维立体的容积。形态则是一种外在表现。形
态经由时间、空间、形状、质地等要素显现出来，呈现出特定的物象。建筑的体量
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穿插与组合、外表皮开窗与装饰、墙体的围合与分隔等因素都是建筑形态的表现方
式。建筑空间形态既决定了建筑外部体量、界面等表现形式，也决定了建筑内部的
空间组合。在本研究中，将空间形态分为空间形体和围护界面两个要素，来加以描
述相应的设计方法。
1.3.2 研究内容
本研究以室内滑雪场为对象，通过对室内滑雪场空间形态设计要素与建筑能
耗关联机制的解析，结合对室内滑雪场空间形态设计问题的调研，建立以节能为导
向的室内滑雪场空间形态能耗模拟实验，依据实验结果的量化结果和可视化分析，
制定以节能为导向的室内滑雪场空间形态设计方法。
第一部分为绪论，是文章的提出问题部分。分析我国当前能源形式及室内滑雪
场发展前景，指出室内滑雪场能耗问题研究的重要性。依据社会发展需求与政策背
景，确定本文的研究对象是室内滑雪场，依据相关领域的现有研究成果，提出今后
在室内滑雪场的建筑设计中应该充分考虑节能降耗问题。
第二部分基本解析，是文章的分析问题部分。首先，对室内滑雪场的能耗构成
与用能现状进行调研和解析，分析其不足之处；其次，从空间形态的角度出发，分
析影响室内滑雪场能耗的空间形态要素；接着以大量实际案例调研为基础，采集空
间形态参数，为进一步的研究做好铺垫。
第三部分为能耗模拟实验建构及结果分析，是解决问题的前提。确定选择
DesignBuilder 平台。并构建能耗模拟实验基本模型，从空间形体要素和围护界面
要素两个角度进行室内滑雪场能耗模拟实验，并分析其结果。
第四部分为以节能为导向的室内滑雪场空间形体设计，是解决问题部分。基于
模拟结果分析，从空间形体要素角度提出滑雪大厅平面集约构建、滑雪大厅剖面聚
缩控制、附属空间围合灵活架构的设计方法。
第五部分为以节能为导向的室内滑雪场围护界面设计，是解决问题部分。基于
模拟结果分析，从围护界面要素角度提出表皮稳态防护、腔体梯度塑造、构造高效
阻隔的设计方法。
1.4 研究方法与研究框架
1.4.1 研究方法
设计科学合理的技术路线，对研究问题展开探索。
（1）文献研究法 搜寻国内外相关文献资料，主题覆盖室内滑雪场设计、
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室内滑雪场空间形态、建筑能耗等方面。并对 DesignBuilder 软件进行学习，两者
相结合，对本研究进行理论和技术支持。
（2）调查研究法 对全国范围内 36 家室内滑雪场实际情况进行网络调查
和实地调研，在此基础上进行总结归纳，构建室内滑雪场相关数据库。
（3）归纳分析法 通过对室内滑雪场的理论研究和案例分析，归纳出室内
滑雪场能耗现状和空间形态特征，进而以此为基础建立室内滑雪场能耗模拟实验
的典型能耗模型。
（4）模拟分析法 使用 DesignBuilder 能耗模拟软件，以室内滑雪场空间形
态为自变量，进行模拟实验，得到可视化的建筑能耗结果。
（5）定性与定量结合分析法 对室内滑雪场空间形态的分析为定性研究，
对室内滑雪场进行的能耗模拟与可视化分析为定量研究。二者有机结合，故为定性
与定量结合分析法。
1.4.2 研究框架
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第2章 室内滑雪场能耗与空间形态基本解析
对能耗现状和能耗构成进行基本解析，去寻找影响室内滑雪场能耗的空间形
态要素。实地调研和网络调研相结合，确定空间形态设计要素的取值范围，为第三
章能耗模拟实验做准备，并在后续章节中对这些空间形态参数进行控制变量的实
验与分析。
2.1 室内滑雪场能耗基本解析
2.1.1 能耗构成
室内滑雪场具有特殊的使用需求和空间特征，雪区与非雪区室内环境需求不
同，两个区域的能耗构成也存在较大差别。雪区主要包括制冷造雪系统产生的能耗
和建筑内各种活动（照明、电梯、各种服务设施等）产生的能耗。非雪区的能耗构
成与一般商业及公共建筑用能大致相同，包括采暖能耗、制冷能耗和建筑内活动
（照明、电梯、各种服务设施等）产生的能耗。
（1）雪区能耗分析
室内滑雪场雪区能耗主要包括制冷造雪系统产生的能耗和建筑内各种活动
（照明、电梯等）产生的能耗。其中，制冷造雪系统产生的能耗占据室内滑雪场建
筑能耗的重要部分，包括低温制冷、低温室内环境和造雪等三个系统（表 2 - 1）。
表 2 - 1 制冷造雪系统构成[71]
室内系统
构成元素
作用
低温制冷系统
乙二醇循环系统
冷却系统
制冷主机
为室内提供冷源，并通过冷
凝热回收的方式为系统提供
热源
低温室内环境系统
新风除湿系统
地冷盘管系统
冷风机系统
维持室内环境的低温，保证
雪质良好和人员舒适
造雪系统
室内造雪机
压缩空气冷却系统
造雪用水冷却系统
完成室内造雪
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对现有研究成果进行统计发现，室内滑雪场对温度的需求分为造雪时段和营
业时段，造雪时段温度要求≤-6℃，营业时段温度要求-3℃~-1℃，一般为-3℃。还
有部分研究对室内温度的要求较为宽松，造雪时段和营业时段温度保持-3℃~0℃即
可（表 2 - 2）。室内温度的要求不同主要取决于造雪方式的不同。目前存在的造
雪方法有两种：①使用喷雪枪喷出雪核，这种雪的质地和形状都接近天然的雪花，
为了保证雪质，这种造雪方式要求室内温度低于-5℃，哈尔滨融创雪世界、广州融
创雪世界、成都融创雪世界等场馆均选择了这种造雪方式；②利用片冰机将片冰粉
碎后，经空气输送系统送到雪区各处，并使用铲雪车进行雪的整理和疏松，这种造
雪方式要求室内温度不高于 0℃，但造出的雪含水量较大，比较容易结冰，迪拜滑
雪场、北京乔波冰雪世界滑雪馆等都采用这种造雪方式[49]。造雪方式的选择应根
据雪质要求、雪场用途等因素决定。
表 2 - 2 温度设计比较
研究对象
造雪时段
营业时段
保冷时段
室内人工滑雪场[71]
室内温度-6℃
室内温度-3℃
室内温度-3℃
哈尔滨万达娱雪乐园[72]
室内温度≤-6℃
室内温度-3℃~-1℃
-
滑雪馆建筑[43]
室内温度-6℃
室内温度-3℃
-
乔波冰雪世界滑雪馆[73]
室内温度-3℃
室内温度-3℃
-
上海某冰雪世界[49]
室内温度-3℃~0℃
-
-
为保证雪质，室内滑雪场要求室内恒温，这也意味着无论是营业时间还是非营
业时间，制冷主机要 24 小时不间断制冷，空调负荷全年均为冷负荷。空调冷负荷
构成比例见表 2 - 3[49]。
表 2 - 3 室内滑雪场空调冷负荷构成
时段
围护结构
人员
灯光
缆车
新风除湿
雪维护设备
造雪
造雪时段
25~35
15~25
17~27
3~7
15~25
-
-
营业时段
20~30
-
12~22
-
10~20
12~22
20~30
（2）非雪区能耗分析
室内滑雪场除雪区外，其余部分（服务区、设备区等）均为舒适性空调区域。
该区域的冷、热源及空调系统相对雪区独立，与一般商业及公共建筑用能大致相同。
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2.1.2 用能现状
对室内滑雪场的用能现状进行相关调研。刘加根公布了一组实测数据，严寒地
区某建筑面积约 80 000 m2，雪上面积约为 30 000 m2的室内滑雪场，其单位面积电
耗270.6 kWh/m2。各分项能耗构成比例如图 2 - 1。其中，制冷造雪系统为滑雪场
总电耗的最主要组成部分，占比 80%。2017 年8月到 2018 年8月全年各月的实测
能耗数据如图 2 - 2。基于当地严寒的气候条件，1月~4 月建筑能耗处于较低水平，
2月能耗最低；8月~10 月建筑能耗处于较高水平，8月份建筑能耗最高[74]。
图 2 - 1 能耗构成比例
图 2 - 2 各月能耗实测数据
另外，郑州平原室内滑雪场总建筑面积 45 000 m2，冷区面积约 35 000 m2，设
计测算年运行能耗达到 899.6 万度电，单位面积耗电量约为 257.03 kWh/ m2。其制
冷造雪系统各分项能耗构成比例如图 2 - 3。其中，制冷主机、制冷系统循环泵、
冷风机系统产生的能耗大约占据制冷造雪系统能耗的 90%，而造雪系统、新风除
湿系统对整体能耗产生的影响较小。同时，上海某冰雪世界的主题戏雪馆建筑面积
7 500 m2，单位面积耗电量是 285 kWh/m2，各设备能耗设计测算比例如图 2 - 4。
其中，制冷主机、乙二醇泵和冷风机的能耗仍然占据了总能耗的极高比例[49]。
图 2 - 3 室内滑雪场能耗构成
图 2 - 4 室内滑雪场能耗构成
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通过对以上三个案例的实测数据和设计测算数据的比较研究，发现室内滑雪
场的用能现状具有以下几个特点：
（1）制冷造雪系统占建筑能耗的比重最大，达到 80%。其中，制冷系统占据
能源消耗的绝大多数，造雪系统的能耗比例较小。
（2）制冷系统的运行与室外温度高度相关，而制冷系统又是能耗主要构成要
素，因此，室内滑雪场能耗具有地区性和季节性特点。冬季能耗较小，而夏季能耗
较高。寒冷地区能耗较小，而炎热地区能耗较高。
（3）室内滑雪场建筑能耗与每日使用时间关系不大，为了维持雪场环境，保
证雪不会融化，室内需要常温-6℃-0℃，能源消耗情况区别于普通的公共建筑，而
与冷库建筑类似。
（4）与常规公共建筑相比较，室内滑雪场的新风负荷小。
总之，室内滑雪场制冷、保冷需求高，营业时间与非营业时间都需要保持室内
低温环境，依赖设备的使用，空间体量庞大，所消耗的能量相当惊人。
2.1.3 能耗计算方法
能耗分析不仅仅是简单的数值计算，还需要对建筑使用情况等指标进行全面
考虑。能耗分析方法主要有以下两种：
（1）简化计算方法 依据能量守恒定律，建立传热方程，计算为维持室内
稳定温湿度所需提供的冷热量和湿量。简化计算方法虽然简化了计算，方便易懂，
但在简化过程中忽略了建筑各个组成元素之间的相互影响，计算结果一般较为粗
略，仅适用于探索建筑能耗趋势的定性研究。
（2）动态能耗计算方法 建筑的热湿过程十分复杂，分析建筑能耗要考虑
到内部人员使用情况、设备能效、体形系数、热工性能等诸多复杂情况，相应的计
算量十分庞大，使用计算机进行性能模拟，不仅能提高能耗分析的效率，更能使计
算结果更具有准确性。
通过对两种方法的比较，可以发现动态能耗计算方法更能够满足室内滑雪场
这种复杂建筑类型的要求。因此，本研究采用动态能耗计算方法。
2.2 影响室内滑雪场能耗的空间形态要素
建筑与外界进行能量交换主要有两种途径：一种是外围护结构的热传导；一种
是空气交换，如缝隙渗透、开窗通风换气等。在建筑设计阶段，可以通过优化建筑
空间形体和围护界面，通过合理的布局缩小建筑体量，减少建筑与室外热空气的直
接接触，避免外部热量的侵入，合理地调节外围护结构的热传导和空气交换。
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2.2.1 空间形体要素与能耗关系
由使用需求导致的天生集中而大尺度的体量，使得室内滑雪场的空间形体对
能耗的影响十分巨大，因此空间形体的合理设计关系重大。建筑体形系数越小，热
量损失就越小[75]。体形系数不是能直接量化的参数，对于截面为矩形的建筑而言，
可以通过控制建筑的长度、进深和高度，控制建筑的体形系数。其公式可表达为：
𝑆 = F
V=2(a + b)H + ab
abH （公式 1）
式中，S——建筑体形系数
F——建筑外表面积（m2）
V——建筑体积（m³）
a——建筑长度（m）
b——建筑进深（m）
H——建筑高度（m）
对于室内滑雪场这种单层、大空间建筑而言，体形系数随建筑高度的增加而减
小，但建筑有效使用面积保持不变，单位面积能耗反而增加了。因此，有必要探讨
建筑长度、进深、高度、长宽比、建筑平面形状等因素是如何影响建筑形体和体形
系数，进而对室内滑雪场这种特殊建筑类型的能耗产生影响的。本研究将从滑雪大
厅平面、滑雪大厅剖面、附属空间围合三个角度出发，探讨形体层面上空间尺度对
建筑能耗的影响机制（表 2 - 4）。
表 2 - 4 影响滑雪大厅能耗的空间形体要素解析
空间形体
要素
滑雪大厅平面
平面形状、长宽比、建筑朝向
滑雪大厅剖面
坡度、室内高度、屋顶凹凸程度、接地形式
附属空间围合
相对位置、窗墙比、围合程度
2.2.1.1 滑雪大厅平面与能耗关系分析
滑雪大厅平面设计是室内滑雪场方案设计最重要的部分之一，与建筑的空间
形态高度相关。本节主要针对室内滑雪场的滑雪大厅平面进行分析，探讨平面形状、
长宽比、建筑朝向对建筑能耗产生的影响。
平面形状 在室内滑雪场设计中，平面形状设计受到自身功能需求的限制，
室内滑雪场平面功能由冰雪运动区、服务区、设备区和附属商业区等几部分组成，
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其中冰雪运动区的滑雪大厅平面尺寸最大，且为单一空间，因此滑雪大厅的平面形
状在一定程度上决定了室内滑雪场的平面形状，不同平面形状的滑雪大厅会产生
不同的体形系数，其空间集约能力将对建筑能耗产生巨大影响。
长宽比 长宽比是建筑物占地面积的度量，描述长度和宽度之间的比例关
系（ x：y）。对于相同的建筑面积，改变长宽比将导致不同的外表面积和平面深度。
1:1 的纵横比表示方形平面形状，具有相对较小的包络面积和最大的平面深度。对
于常规建筑来说，长宽比过大将影响建筑采光，但对室内滑雪场这种窗墙比为 0的
建筑来说，不会对自然采光产生影响。因此有必要探究室内滑雪场这一特殊的建筑
类型，其滑雪大厅长宽比与室内滑雪场能耗的关系。
建筑朝向 室内滑雪场作为长宽比相对较大的建筑，建筑体量呈现明显的
长条形，改变其建筑朝向将会对室内滑雪场的能耗产生较大的影响。室内滑雪场一
般设计为单坡屋顶形式，屋顶的坡度走向随着室内滑雪大厅雪道的走向而定，二者
呈现高度的一致性。建筑朝向对于建筑节能的作用已经经过多个研究的证实，而室
内滑雪场单坡屋顶能够接收到的太阳辐射更多，将会对室内滑雪场能耗产生愈加
巨大的影响。
2.2.1.2 滑雪大厅剖面与能耗关系分析
剖面形式设计也是建筑空间形态设计的重要部分之一。本节将从坡度、室内高
度、屋顶凹凸程度、接地形式等角度展开介绍。
坡度 滑雪大厅依据内部使用需求和滑雪道的规划坡度会与地面形成一定
夹角，夹角的大小会使滑雪大厅产生坡度。而这种坡度的大小一方面会导致建筑落
差大为不同，另一方面，还会对屋面接受到的太阳辐射大小产生影响。随着坡度的
增大，顶界面接受太阳辐射的表面积也会增大。同时，不同的太阳高度角会与不同
的坡度产生不同的能耗结果。因此，有必要探索各个气候区中滑雪大厅坡度对建筑
能耗产生的影响。
室内高度 室内滑雪场作为一个有坡度、有落差的大空间建筑，其基本形态
已经决定了其建筑高度不能过于低矮。应该设计足够的高度，以满足在大空间中运
动的人们的视线需求，确保运动安全。同时，如此巨大的空间体量，如果高度不足，
将会导致空间压抑，难以满足运动时放松身心的需求。因此，探讨一个合适的室内
高度，使其既能满足运动者的视线需求、心理需求，又能够产生较低的建筑能耗，
对于室内滑雪场的节能设计是非常重要的。
屋顶凹凸程度 室内滑雪场的屋顶剖面一般设计为平直形式或具有一定曲
率的凸起形式，比较二者在建筑节能方面的异同并结合实际使用需求探讨屋顶凹
凸程度具有重要意义。
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接地形式 室内滑雪场接地的形式也多种多样，城市平地上的室内滑雪场
采用平地起坡的方式，利用下部支座支撑倾斜的滑雪大厅，满足滑雪坡度需求。而
能够利用有利地形的理想情况下，室内滑雪场又可以直接与具有天然坡度的山地
衔接，形成接地式的室内滑雪场。同时，室内滑雪场也可以局部下沉或嵌入山体之
中，形成多种多样的接地形式，本节将探讨各种接地形式对室内滑雪场滑雪大厅全
年单位面积能耗的影响。
2.2.1.3 附属空间围合与能耗关系分析
附属空间围合是空间形态设计中影响建筑能耗的重要因素之一。本节将探讨
附属空间相对位置、窗墙比与围合程度对建筑能耗产生的影响。
附属空间相对位置 室内滑雪场的附属空间包括服务区、设备区和附属商
业区等，是室内滑雪场使用过程中进行用户服务和能量供给的重要场所。附属空间
相对于滑雪大厅的相对位置将会影响滑雪大厅的暴露程度，会对建筑能耗产生影
响。
窗墙比 室内滑雪场的附属服务区与滑雪大厅相连，多数室内滑雪场除附
属服务区外，还会在倾斜体量下部与商业、酒店、停车等功能区相连，这些服务区、
商业、酒店、停车等附属空间的外窗与同朝向墙体面积比，通常是不确定的，多种
多样的，没有一个标准值的。本研究将探讨附属空间窗墙比可能对室内滑雪场滑雪
大厅全年单位面积能耗可能产生的影响。
围合程度 围合程度的不同将对滑雪大厅的保温、隔热产生直接影响。室
内滑雪场由于其特殊的倾斜体量，在滑雪大厅下部通常会留有一大块空间用来布
置功能，常见的功能布置有商业、酒店、停车等功能。有的滑雪场将这部分空间完
全利用，对滑雪大厅形成了 100%的围合，如成都融创雪世界；也有的滑雪场有意
地将这部分空间只围合一部分，使滑雪大厅部分底界面直接与室外环境接触。那么
到底哪一种形式更有利于节能呢？这将是我们在垂直层次围合程度这一部分主要
探讨的问题。
2.2.2 围护界面要素与能耗关系
建筑围护界面连接室内外，对采暖和制冷能耗影响较大。建筑围护界面不是简
单的围合、开启与隔离，而是具有调控和缓冲室内外气候的空间深度，在能量获取、
释放等过程中扮演着更为主动和积极的角色。
围护界面的效率与其降低能耗成本的能力直接相关，学者孙逊选取了若干冰
雪体育建筑进行研究，发现全年中建筑的热损失有 83%来自于冰雪体育建筑内外
环境通过围护界面进行的热传导[42]。本节将分别探讨表皮、腔体、构造等三个围护
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界面要素与建筑能耗之间的关系（表 2 - 5）。
表 2 - 5 影响滑雪大厅能耗的围护界面要素解析
围护界面
要素
表皮
非透明围护结构、透明围护结构、生态介质表皮
腔体
腔体深度、腔体方向、腔体布局
构造
门窗洞口、构造层次、功能构件的配置
2.2.2.1 表皮与能耗关系
表皮是建筑物的主要构成部分，指人们通过视觉、触觉等方式能够直接接触到
的建筑表层。表皮能够区分室内外，充当内外空间之间的“界面”，增强建筑表皮
的性能是减少建筑耗能的重要环节。本节将从非透明围护结构、透明围护结构、生
态介质表皮等三个角度展开讨论。
非透明围护结构 非透明围护结构传热系数对室内滑雪场能耗影响较大，
目前，还没有相关规范对室内滑雪场这一建筑类型的非透明围护结构传热系数做
出明确规定，也缺少对室内滑雪场这一建筑类型的非透明围护结构传热系数取值
范围的相关研究。本研究将探讨非透明围护结构传热系数与室内滑雪场建筑能耗
的关系，并基于实验结果寻找与传热系数适配的非透明围护结构的材料。
透明围护结构 传热系数会影响室内外热交换，造成能耗损失，且透明围
护结构造成的热量损失要比非透明围护结构热损失大得多。室内滑雪场由于其特
殊的室内物理环境需求，一般情况下不开设或少开设对外窗口，一般在滑雪大厅与
商业空间的交界处会开设一部分观赏窗。本研究将探讨这部分观赏窗的传热系数
对室内滑雪场建筑能耗的影响。
生态介质表皮 物理层面，蒸发和蒸腾等能够带走热量，有效降低表皮温
度，从而对室内热环境产生较为积极的影响。本节探讨屋顶和墙体的绿化对建筑能
耗的影响。
2.2.2.2 腔体与能耗关系
建筑空腔体系可以充当建筑室内外之间的缓冲区，保护室内空间免受外部不
利气候条件的影响，有助于降低热荷载。本节将从腔体深度、腔体方向和腔体布局
三个角度探讨建筑腔体对建筑能耗的影响。
腔体深度 增强建筑围护界面的保温隔热性能，让内部产生的冷量不散发
出去，外界的热空气无法侵入，是围护界面节能设计的目标。随着建筑围护材料的
逐渐复合化，空腔的围护界面逐渐被认为在建筑保温隔热和太阳辐射利用方面具
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- 21 -
有较大的提升潜力。
腔体方向 建筑腔体的朝向将会因影响建筑在该方向上对太阳辐射的吸收，
经过选择的腔体方向将会对太阳辐射产生更好的缓冲和过滤作用。
腔体布局 不同的建筑腔体的热环境是不同的，建筑腔体的围合程度影响
建筑的热传递，建筑腔体围合的越封闭，其密封性越好，温度越高，反之，越开敞
的建筑腔体热量散失越快，不利于保温。
2.2.2.3 构造与能耗关系
围护界面构造设计是室内滑雪场节能的重要环节，本节从门窗洞口、构造层次、
功能构件的配置等角度展开描述。
门窗洞口 门窗洞口开启的面积、朝向、形式等不仅会影响建筑能耗，也
与建筑室内环境舒适度有较大关联。滑雪大厅通常面向服务区开设出入口，面向商
业区开景观窗，使商业区与滑雪区形成良好的视线交流。但这些门窗洞口的开设处
将是围护界面的薄弱环节，门窗材质的热工性能和冷桥都会影响室内滑雪场建筑
能耗。
构造层次 室内滑雪场作为大跨建筑，其支撑结构的尺度也十分庞大，将
保温材料贴在结构室内一侧或是室外一侧会产生截然不同的保温隔热效果，本节
将对保温材料在围护界面中的构造层次进行探讨，分析室内滑雪场构造层次内保
温、外保温、夹芯保温的节能效果。
功能构件的配置 功能构件是建筑围护界面构造的主要因素之一，本研究
主要研究功能构建中的光伏板，光伏板的设置可以产生有效的太阳能增益，在设计
过程中可以有意识地将光伏板与建筑顶界面结合，有效减少建筑能耗。
2.3 室内滑雪场空间形态调研
本节将对室内滑雪场进行实地调研和网络调研研究，介绍调研内容与方法，对
实地调研的案例进行分析，为后续室内滑雪场空间形态参数提取提供基本资料，并
对案例的空间形态特征进行总结性概述。
2.3.1 调研内容与方法
对室内滑雪场的调研采用网络调研和实地调研相结合的方式。
首先，在网络上收集全国已建成的 36 家室内滑雪场的基本资料，对其现状进
行基本分析，由于网络调研无法具体感知其空间特征、细节处理和室内物理环境，
因此结合实地调研进行补充。
室内滑雪场分布在各个省的省会城市和主要城市，故研究选择了位于南方的
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- 22 -
四川省、湖南省、重庆市和位于北方的黑龙江省作为主要调研地点，成都融创雪世
界、浏阳赤马湖冰雪世界、长沙三只熊冰雪世界、湘江欢乐城欢乐雪域、张家界冰
雪世界、重庆际华园冰雪世界、重庆融创雪世界、哈尔滨融创雪世界等共八个室内
滑雪场作为实地调研对象。实地调研主要采用观察法、实地测量法和访谈法等。
调研的具体内容与方法如下：
外部环境布局调研 记录周边环境信息对建筑形态产生的影响，环绕建筑
一周，拍照记录各个界面和建筑的接地形式。
内部空间信息调研 记录室内滑雪区、服务区、设备区的功能布局、空间形
体和内部的围护形式，使用激光测距仪测量进深、净空高度等数据，使用温度测量
仪测量滑雪区和服务区的温度、湿度。
运行使用情况访谈 对滑雪使用者和内部工作人员进行简要采访，向使用
者询问空间使用感受，向内部工作人员了解场馆建设信息、设备运行情况、造雪时
间和营业时间等信息。
2.3.2 案例基本现状分析
本研究实地调研了哈尔滨、长沙、浏阳、张家界、重庆、成都等六个城市的八
家室内滑雪场，实地调研的基本情况如表 2 - 6：
表 2 - 6 实地调研案例基本现状
场馆名称
成都融创雪世界
基本信息
该室内滑雪场位于四川成都都江堰，平地起坡式，建筑面积 80 800 ㎡，其中，
滑雪大厅面积 55 300 ㎡，包含 6条不同等级的滑雪道和 2个地形公园，滑雪
道最大坡度 21°。
现状
场馆名称
浏阳赤马湖冰雪世界
基本信息
该室内滑雪场位于湖南长沙浏阳，建筑底界面直接接地，与原始地形有机结
合，建筑面积 31 400 ㎡，包含两条不同等级的雪道，平均坡度 8°。建筑外
表界面不开设窗口，内部开设观景窗口。
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表 2 – 6（续表）
现状
场馆名称
长沙三只熊冰雪王国
基本信息
该室内滑雪场位于湖南长沙，平地起坡式，建筑面积 10 000 ㎡，建筑全长 180
m，宽度 75 m，包含初级道两条和中级道一条，中级道为赛时专用，平时仅开
放2条初级道满足基本使用需求。
现状
场馆名称
湘江欢乐城欢乐雪域
基本信息
该室内滑雪场位于湖南长沙，建筑悬浮于矿坑侧壁，占地面积 30 000 ㎡，滑雪
场位于地下 36 m 处。室内娱雪区占比较大，设置多条冰滑道和雪圈道，滑雪
区仅有一条长度 130 m 的初级道，可同时满足 200 人滑雪。
现状
场馆名称
张家界冰雪世界
基本信息
该室内滑雪场位于湖南张家界，平地起坡式，建筑面积 63 000 ㎡，包含初级道
和中级道各一条，雪道最大坡度 12°。
现状
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表 2 – 6（续表）
场馆名称
重庆际华园冰雪世界
基本信息
该室内滑雪场位于重庆，爬坡式，建筑面积 22 500 ㎡，设有儿童戏雪乐园、滑
雪练习道、专用滑道等。其中，练习道长约 60 m，仅仅满足练习需求；专用滑
道长约 240 m，最大坡度 14°，为滑雪爱好者的主滑道。
现状
场馆名称
重庆融创雪世界
基本信息
该室内滑雪场位于重庆，平地起坡式，建筑面积 25 000 ㎡，集滑雪与娱雪为一
体，包含练习道、初级道和中级道各一条，还有各种类型的冰雪娱乐活动。
现状
场馆名称
哈尔滨融创雪世界
基本信息
该室内滑雪场位于黑龙江哈尔滨，平地起坡式，建筑面积 80 000 ㎡，其中，冰
雪区面积达到 65 000 ㎡。滑雪场内娱雪区面积较小，娱雪区与初级练习道共用
一个出入口，中高级道共用一个出入口。室内共有滑雪道八条，包括初级道三
条、中级道两条和高级道两条，最大坡度 25.4°。
现状
2.3.3 空间形态特征概述
以上选取实地调研的八个室内滑雪场在空间形态特征上具有代表性，涵盖了
不同年份建成的多个案例，一定程度上体现了室内滑雪场的空间形态特征。实地调
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研案例的空间形态特点如表 2 - 7：
表 2 - 7 实地调研案例的空间形态特点
室内滑雪场名称
平面形状
室内高
度（m）
围合形式
朝向
开窗形式
接地形式
成都融创雪世界
梯形
29
全部围合
北
无窗
平地式
浏阳赤马湖冰雪世界
并列矩形
10~16
-
西北
无窗
接地式
长沙三只熊冰雪世界
并列矩形
9~13
全部围合
西
无窗
平地式
湘江欢乐城欢乐雪域
椭圆形
10.5~25
无围合
-
无窗
嵌入式
张家界冰雪世界
L形
17~20
全部围合
东南/
东北
无窗
平地式
重庆际华园冰雪世界
并列矩形
10~13
-
东
无窗
接地式
重庆融创雪世界
L形
9~22
全部围合
南
无窗
平地式
哈尔滨融创雪世界
梯形
20~32
部分围合
西南
无窗
平地式
对室内滑雪场空间形态特点总结如下：
（1）平面形态多样 室内滑雪场的平面形状多种多样，包括矩形、梯形、
并列矩形、L形和椭圆形等几何形状。建筑规模有大有小，规模小至 10 000m2，较
大可达 65 000m2。
（2）内部空间高大 室内滑雪场滑雪大厅的高度较高，一般在雪道上部空
间最为低矮，一般为 10 m 左右，雪道下部的缓冲区域空间最为高大，能达到 20-
30 m。
（3）空间层次分明 室内滑雪场以滑雪大厅为核心空间，服务区、设备区
等附属空围合在滑雪大厅周围，形成主次分明的空间形态。
（4）围护界面特点 建筑朝向没有统一的特点。朝外一般不开设窗口，不
依赖透明围护结构采光，主要考虑到透明围合结构的传热系数较高，容易产生保温
隔热方面的漏洞。接地的形式有平地式、接地式、嵌入式等形式。
2.4 影响室内滑雪场能耗的空间形态参数采集与解析
本节主要对室内滑雪场各个空间形态变量进行参数采集与归类分析。由于室
内滑雪场没有相关的建筑设计规范，因此，本研究从实际案例中进行大量的调研与
整理，并以此为依据进行各个空间形态变量参数的采集。
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- 26 -
2.4.1 空间形体参数采集
2.4.1.1 滑雪大厅平面参数采集分析
（1）平面形状
分析室内滑雪场总平面图中的建筑平面形状，发现常见的室内滑雪场平面形
状可以归纳为矩形、梯形、并列矩形、L形和椭圆形五种类型（表 2 - 8）。
表 2 - 8 平面形状参数采集
平面形状
室内滑雪场名称
标准模型
矩形
邯郸四季滑雪
馆
秦岭四季滑雪
场
扬州邵伯湖
室内滑雪场
文成天鹅堡
室内滑雪场
梯形
哈尔滨融创雪
世界
内蒙古达永山
滑雪馆
成都融创雪
世界
重庆仙女山
室内滑雪场
并列矩形
北京乔波冰雪
世界
绍兴乔波冰雪
世界
长沙瑞翔冰
雪世界
三只熊冰雪
王国
L形
张家界冰雪世
界室内滑雪馆
重庆融创雪世
界
广州融创雪
世界
石林冰雪海
洋世界
椭圆形
湘江欢乐城
深圳阿尔卑斯
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- 27 -
（2）长宽比
滑雪道一般呈现条带状，除了基本的滑雪道外，一般滑雪场地中还会结合使用
者的滑雪需求，划定滑雪公园、雪上技巧场地等空间。各种滑雪道的组合形式多种
多样，常见的有前后相接、左右并列、X形交叉等形式。多样化的雪道形式及其之
间的丰富组合，形成了滑雪大厅多样化的室内空间，不同的组合形式会产生不一样
的建筑内部长宽比，并在一定程度上影响建筑的单位面积能耗。
室内滑雪场的长宽比没有规范要求，一方
面，滑雪道的长度和宽度决定了室内滑雪场建
筑的长宽比较大。另一方面，滑雪区和娱雪区
的布置方式也会对室内滑雪场长宽比产生影
响：若滑雪区与娱雪区并列布置，则建筑长宽
比相对较小，若滑雪区与娱雪区前后布置，则
建筑长宽比相对较大。经过对室内滑雪场平面
尺度的实地调研和网络调研，发现室内滑雪场
的长宽比差异较大，主要取值在 1.5~5.5 之间
浮动，出现频率较高的长宽比为 1.5、2.5、3.0、3.5、4.0（图 2 - 5）。
（3）建筑朝向
室内滑雪场作为具有较大长宽比的典型
建筑，屋顶走势随雪道坡度呈现倾斜形态，建
筑朝向对能耗的影响巨大。对室内滑雪场朝向
进行调研，发现室内滑雪场的屋顶朝向涵盖了
各个角度，虽然建筑建设用地会对建筑朝向有
一定限制，但设计人员对朝向的选择良莠不
齐，缺少规律性的指导。其中，南向、西北向、
东向和北向占据了顶界面朝向的较大比例，西
向在室内滑雪场中应用较少。具体的朝向统计
见图（图 2 - 6）。本研究选取东、西、南、北、东南、东北、西南、西北等八个
方向进行建筑能耗模拟实验。
2.4.1.2 滑雪大厅剖面参数采集分析
（1）坡度
滑雪场最大坡度不能大于 22°[76]，室内滑雪场的建筑坡度一般也不大于 22°，
且室内滑雪场中的中、高级滑雪道一般是在低坡度的建筑底面上再用结构在室内
形成更大的坡度。
图 2 - 5 长宽比参数采集
图 2 - 6 建筑朝向参数采集
1.5 2.5 3.5 4.5 5.52.0 3.0 4.0 5.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
建筑数量
长宽比
建筑数量
东 西 南 北 东南 东北 西南 西北 平
0
2
4
6
8
10
建筑数量
朝向
建筑数量
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表 2 - 9 滑雪道分类
滑雪道类型
坡度要求
初级滑雪道
平均坡度不超过 10°
中级滑雪道
平均坡度为 10°~18°，最大坡度一般不超过 22°
高级滑雪道
平均坡度一般超过 18°，且最大坡度超过 22°
对室内滑雪场中的滑雪道坡度进行了汇
总统计，发现一般中小型室内滑雪场或位于南
方的室内滑雪场现有最多的是 8°和 13°的
初、中级滑雪道，高级滑雪道较少，坡度过缓
的滑雪道也较少。大型滑雪场或位于北方的滑
雪场则拥有坡度较陡的滑雪道，坡度一般可达
到17°、21°，甚至 25°。在对现有室内滑
雪场的坡度进行调研统计的过程中发现，目
前，建筑内部最缓的滑雪道坡度为 6°，最陡
的滑雪道坡度为 25°（图 2 - 7）。本研究取 6°~25°的的建筑坡度范围进行实
验，探讨建筑坡度及其产生的相应建筑落差对能耗的影响。
（2）室内高度
在室内滑雪场的滑雪大厅中，最高级
别滑雪道的出发点是空间高度最逼仄之
处，滑雪道底部缓冲区是空间高度最宽敞
之处。对室内滑雪场进行实地调研，并用激
光测距仪对室内净高进行精准测量发现，
各个滑雪场的空间高度相差较大，底部缓
冲区域室内高度的变化范围在 13~32m 之
间，滑雪大厅顶部出发点的室内高度变化
范围在 9~20 m 之间（图 2 - 8）。且滑雪大
厅内部高度并不是一成不变的，而是从较为低矮的顶部出发点逐渐向下，室内高度
越来越高，空间越来越开敞。本研究选取室内高度 15m、20m、25m、30m和35m
进行探讨。
（3）屋顶凹凸程度
调研发现，许多室内滑雪场的屋顶并不是呈现简单的平直形态，而是在保证建
筑室内高度和不影响内部滑雪等正常使用要求的前提下，在屋顶设计带有一定的
图 2 - 7 雪道坡度参数采集
图 2 - 8 室内高度参数采集
7 9 11 13 15 17 19 21 23 256 8 10 12 14 16 18 20 22 24
0
2
4
6
8
10
12
建筑数量
雪道坡度
建筑数量
A
B
C
D
E
F
G
H
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
室内高度（m）
A
B
C
D
E
F
G
H
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凹凸，本研究将室内滑雪场的屋顶凹凸形式总结为水平式、半凸式、全凸式等三种
形式（表 2 - 10）。
表 2 - 10 屋顶凹凸程度参数采集
凹凸形式
水平式
半凸式
全凸式
示意图
（4）接地形式
在室内滑雪场的实际案例中，建筑底界面直接与地面相接的不在少数，建筑或
是利用天然坡地，或是利用崖壁、防空洞等，整体搭建在天然地形上。接地程度按
照与地面相接的程度不同可分为相接式、下沉式和嵌入式（表 2 - 11）。相接式如
重庆际华园室内滑雪场，下沉式如湘江欢乐城，嵌入式如吉林北山四季越野滑雪场。
表 2 - 11 接地形式参数采集
接地程度
相接式
下沉式
嵌入式
示意图
2.4.1.3 附属空间围合参数采集分析
（1）附属空间相对位置
附属空间指滑雪大厅的服务区和设备区等，附属空间相对于滑雪大厅的位置
较为多样。一般情况下，附属空间与滑雪大厅左右相邻或是布置在滑雪大厅空间的
下部。其中，与滑雪大厅相邻又包括顶端相邻和底端相邻（表 2 - 12）。
表 2 - 12 附属空间相对位置参数提取
相对位置
顶端相邻
底端相邻
滑雪大厅下部
示意图
（2）窗墙比
在探究附属空间窗墙比对滑雪大厅全年单位面积能耗产生的影响时，考虑到
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附属空间的功能通常为商业区、服务区、停车区和设备区等，根据这些房间的使用
需求，结合公共建筑对于窗墙比的一些规范要求，将本研究中的附属空间窗墙比设
置为 20%、30%和40%，分别探讨不同窗墙比对滑雪大厅单位面积能耗产生的影
响。
（3）围合程度
室内滑雪场滑雪大厅下部一般有直接接地式与平地起坡式两种。平地起坡式
的室内滑雪场一般与商业、酒店、停车等功能空间相接，这些功能空间将对滑雪大
厅进行一定程度的围合。本研究将平地起坡式分为部分围合与全部围合两种形式，
并与直接接地式进行能耗对比，探讨下部附属空间围合程度对建筑能耗的影响（表
2 - 13），并对附属空间平地起坡式和直接接地式进行能耗对比。
表 2 - 13 围合程度参数采集
接地
形式
室内滑雪场名称
标准模型
直接
接地
式
重庆仙女山室
内滑雪场
冰河世纪滑雪
场
邯郸四季滑雪
馆
贵州关岭奇缘
谷冰雪小镇
平地
起坡-
全围
合式
北京乔波冰雪
世界
张家界冰雪世
界室内滑雪馆
成都融创雪世
界
秦岭四季滑雪
场
平地
起坡-
部分
围合
式
哈尔滨融创雪
世界
马鞍山启迪乔
波冰雪世界
梧州雪立方冰
雪世界
广州融创雪世
界
2.4.2 围护界面参数采集
2.4.2.1 表皮参数采集分析
（1）非透明围护结构和透明围护结构
对各个气候区的非透明围护结构传热系数进行比选（表 2 - 14）。无论是非透
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- 31 -
明围护结构的传热系数还是透明围护结构的传热系数，都是严寒地区对传热系数
的要求更严格。考虑到室内滑雪场对保温和隔热的高要求，本研究参考严寒 AB 区
对传热系数的规范，将非透明围护结构传热系数的取值范围设置在 0.38 W/(m2·K)
以内，将透明结构传热系数的取值范围设置在 2.7 W/(m2·K)以内。
表 2 - 14 传热系数取值
严寒 AB
地区
严寒 C地
区
寒冷地区
夏 热 冬 冷
地区
夏 热 冬 暖
地区
温和地区
非透明围护结构
0.38
0.43
0.5
0.7
1.5
1.5
透明围护结构
2.7
2.9
3
3.5
5.2
5.2
（2）生态介质表皮
对室内滑雪场的表皮形式进行采集过程中，发现部分建筑应用了生态介质表
皮，即应用了绿化屋面（表 2 - 15）。本研究将比较普通形式的屋面和绿化屋面的
能耗结果，探讨生态介质表皮与室内滑雪场建筑能耗的关系。
表 2 - 15 生态介质表皮参数采集
形式
室内滑雪场
绿化屋面
重庆仙女山室内滑雪
遵义思达室内滑雪场
湘江欢乐城欢乐雪域
2.4.2.2 腔体参数采集分析
（1）腔体深度
在围护界面的复合构造中，较为常见的空腔深度通常为 20mm~100mm 之间；
在引入了空腔节能原理之后，空腔的深度逐渐变深，特朗勃墙的尺度通常为 150mm
左右，阳光墙的空腔深度一般为 200mm 左右。因此，想要实现空腔节能，需要对
空腔的深度进行比较研究，将腔体深度取值为 50mm、100mm、150mm 和200mm
四个数值，进行能耗模拟实验（表 2 - 16）。
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表 2 - 16 腔体深度参数采集
空腔
深度
50mm
100mm
150mm
200mm
示意
图
（2）腔体方向
腔体方向方面，将与腔体布局的分类结合，从单边腔体、双边腔体、三边腔体、
四边腔体、对边腔体的各个方向，分别探索不同腔体方向对腔体布局与滑雪大厅能
耗的关系。
（3）腔体布局
对建筑腔体布局进行调研与分类，发现一般建筑的腔体布局可分为无腔体、单
边腔体、双边腔体、三边腔体、四边腔体、对边腔体等五种。本研究参考一般建筑
对腔体布局的分类对室内滑雪场的腔体布局方案进行研究，探讨无腔体、单边腔体、
双边腔体、三边腔体、四边腔体、对边腔体等五种类型的腔体布局方案（表 2 - 17）。
表 2 - 17 腔体布局参数采集
类型
朝向
示意图
类型
朝向
示意图
单边腔体
东
双边腔体
东 北
西
东 南
南
西 北
北
西 南
三边腔体
东 南 北
四边腔体
东 西 南 北
西 南 北
对边腔体
东西
南 东 西
南北
北 东 西
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2.4.2.3 构造参数采集分析
（1）门窗洞口
门窗洞口是室内滑雪场围护界面设计中的薄弱之处，经过实地调研发现，室内
滑雪场一般极少对室外直接开设门窗洞口，会在必要的地方设置直接对外的消防
门，但一般情况下保持关闭，不作为游客日常使用的出入口。部分与商业综合体进
行连接的大型室内滑雪场，会在与商业区连接处开设玻璃窗，以此吸引商场中的人
流关注到室内滑雪场，在产生良好的视线互动的同时，能起到吸引游客的作用，可
以说，开设观赏窗口在室内滑雪场的设计中是有一定必要的。但在门窗洞口的设计
中，一定要格外重视门窗洞口的保温性和气密性设计，防止产生热桥，导致室内冷
量散失。
（2）构造层次
外保温、内保温和夹芯保温等一直以来都是建筑常用的保温形式，室内滑雪场
对保温构造层次的选择较为多样，如北京乔波室内滑雪场的设计中选用聚氨酯夹
心彩钢板，将围护和保温进行一体化设计，而广州融创雪世界选择的是“外幕墙+
内保温”的双层围护界面。本研究将对内保温、外保温、夹芯保温等三种构造层次
分别进行能耗模拟，探讨保温构造层次与室内滑雪场建筑能耗的关系。
（3）功能构件的配置
国内外室内滑雪场建成实例中，将光伏发电板布置在屋顶的做法不胜枚举（表
2 - 18）。本研究将对光伏发电板的节能影响进行探讨。
表 2 - 18 功能构件的配置参数采集
形式
室内滑雪场
光伏式
北京乔波冰雪世界
绍兴乔波冰雪世界
深圳阿尔卑斯冰雪世界
2.5 本章小结
本章对室内滑雪场的能耗构成和用能现状进行基本解析，探讨影响室内滑雪
场能耗的空间形态要素，并对室内滑雪场空间形态进行实地调研与网络调研，对影
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响能耗的空间形态参数进行采集与解析。
首先，对室内滑雪场能耗构成、用能现状、能耗计算方法进行基本解析。其次，
探讨影响室内滑雪场能耗的空间形态要素，从空间形体与围护界面两个角度对其
进行拆解，将空间形体拆解为滑雪大厅平面、滑雪大厅剖面和附属空间围合，将围
护界面拆解为表皮、腔体和构造。接下来，进行空间形态调研，分析室内滑雪场基
本现状，总结室内滑雪场空间形态设计特征。最后，对 2.2 拆解出的空间形体和围
护界面等空间形态要素进行参数提取，为后续的室内滑雪场能耗模拟实验做准备。
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第3章 能耗模拟实验建构及结果分析
通过第二章影响室内滑雪场能耗的空间形态参数分析，发现滑雪大厅平面、滑
雪大厅剖面、附属空间围合、表皮、腔体、构造等空间形态都与室内滑雪场能耗密
切相关。因此本章进行模拟实验，分析各空间形态与室内滑雪场能耗的关系。
3.1 能耗模拟实验流程与平台选取
3.1.1 能耗模拟实验流程
从空间形体和围护界面两个方面出发，进行能耗模拟实验，从每一组能耗模拟
结果中分析能耗的变化曲线，以全局视野分析能耗影响因素。具体流程（图 3 - 1）
如下：
图 3 - 1 能耗模拟实验流程示意图
（1）构建典型几何模型 通过调研提取室内滑雪场的典型参照模型的各项
参数，根据室内滑雪场的工艺要求，选择合适的空间尺度，在 DesignBuilder 中构
建相应几何模型。
（2）设定实验基本参数 在DesignBuilder 中设定气象条件、室内活动、围
护结构热工系数、外窗孔洞、照明、暖通空调等实验基本参数，确保实验的稳定运
行，并且接近实际运行能耗。
（3）录入能耗影响因子 对空间形体和围护界面两个方面的各个影响因子
进行分析，对于有具体数值的，要确定其数值变化范围；对于没有具体数值的，如
形体，要确定其变化形式。
（4）实验计算建筑能耗 生成模拟实验结果，导出 Excel 表格，进行全年
总能耗和单位面积能耗的计算。
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（5）分析绘制能耗结果 整理检查各项实验数据，如果产生异常数据，要
分析产生异常的原因，进行修正并重新实验。将总能耗和单位面积能耗实验结果进
行可视化分析，生成能反映变化趋势的曲线图。
3.1.2 能耗模拟平台选取
常用的建筑能耗模拟平台有 Ecotect、DeST、DOE-2、PKPM、EnergyPlus、
DesignBuilder 等，其中，EnergyPlus 的各项性能十分出众，但遗憾的是没有一个
可视化的图形界面，软件使用难度较大（表 3 - 1）。而 DesignBuilder 基于 Ener
gyPlus，形成了可视化的平台界面，在性能上还延续了EnergyPlus 的多重优势。
所以，本研究选择 DesignBuilder。
表 3 - 1 模拟软件特性对比分析[64]
Ecotect
DeST
DOE-2
PKPM
EnergyPlus
DesignBuilder
图形界面
有
有
有
有
无
有
动态模拟
逐时
逐时
逐时
逐时
可到逐分
可到逐分
模拟方法
导纳法
热平衡
法
反应系
数法
反应系
数法
CTF、热平衡
法
CTF、热平衡
法
精确温度计算
×
√
×
×
√
√
自然通风
×
√
×
×
√
√
热舒适
×
×
×
×
√
√
墙体传湿
×
×
×
×
√
√
照明计算
√
√
√
√
√
√
遮阳可控
√
√
√
√
√
√
天空辐射调整
√
×
√
√
√
√
用户 自 定 义输
出报告
×
×
×
×
√
√
3.2 能耗模拟实验基本模型构建
对气象条件、室内活动、围护结构热工参数、外窗孔洞、HVAC 等模拟参数进
行统一设定。为保证能耗模拟的准确性，在建立基本模型时需要遵循一定的原则。
同时，由于能耗模拟涉及到大量计算，需要对模型进行简化，以保证计算的便捷。
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3.2.1 基本模型建立原则
本研究将能耗模拟实验分为空间形体和围护界面两组，在每一组实验中分别
下设多个影响因素的模拟，为方便模拟计算，需要对模型进行简化，原则如下：
（1）遵循设计规范 参考《公共建筑节能设计标准》和《冷库设计规范》
的相关标准，对建筑基本的体形系数、窗墙面积比、热工性能等指标进行限定。
（2）简化建筑模型 在保证建筑合理的前提下，简化处理室内空间和墙体，
方便建筑模拟时能够便捷地建立模型，并有效地减少能耗模拟时间。
（3）内部空间理想化整合 为了便于模拟计算，将内部的冷区和暖区分别
进行理想化地整合处理，不设置房间门洞口，只建立围护结构。
（4）控制自变量 以室内滑雪场空间形态为自变量，以能耗结果为因变量，
通过合理控制自变量的变化范围，去探究因变量的变化趋势。
3.2.2 基本模型构建与评价指标
3.2.2.1 基本模型构建
依据实际调研结果，综合考虑建筑空间形体和围护界面等因素，选取各方面都
具有典型性的哈尔滨融创雪世界作为能耗模拟的建筑原型，建立能耗模型。该滑雪
场（图 3 - 2）于 2017 年建成，长约 487 m，最宽处 150 m，建筑面积 80 000 ㎡，
冰雪面积 65 000 ㎡。内部有 8条不同坡度的雪道和丰富的雪道组合形式，垂直落
差80 m。其多样化的使用场景和极具特色的外形特色都具有室内滑雪场典型特色。
整座建筑为平地起坡形式，分为滑雪大厅与附属商业两部分。滑雪大厅内部包
含滑雪区与娱雪区，在建模时，保留原始的单坡屋顶形式，结合原始建筑坡度将其
抽象为 11°的坡度，将梯形平面整合为矩形平面，窗墙比设置为 0，化繁为简，化
曲为折，取消结构柱，形成了一个长度为 487 m，宽度为 150 m，高度为 30 m 的
矩形体量。附属商业建在滑雪大厅下部，高度为 24 m（图 3 - 3）。
图 3 - 2 室内滑雪场参考模型
图 3 - 3 室内滑雪场基本模型
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3.2.2.2 评价指标
建筑采暖、制冷、通风和照明占据建筑能耗的最大比例，然而，室内滑雪场的
能源使用比例不同于其他类型建筑。室内滑雪场由于其特殊的室内物理环境需求，
室内制冷能耗巨大，各种制冷设备在室内滑雪场中的应用对用电量的增加贡献显
著，因此，在考虑空间形态要素对建筑全年总能耗的影响时，重点关注对室内滑雪
场滑雪大厅全年制冷能耗的影响。在本研究中，建筑能耗模拟均指对室内滑雪场滑
雪大厅的模拟结果。
采用全年单位面积能耗（EUI）进行能耗评价指标，在进行结果研究过程中，
将全年建筑能耗转换成单位面积能耗，单位表示为 kWh/m2。全年单位面积能耗值
越低，代表建筑越节能。
3.2.3 实验参数设定
本研究主要探讨空间形态与室内滑雪场能耗的关系，因此将空间形态的各个
参数设置为能耗模拟的自变量。在进行实验之前，需要对气象条件、室内活动、围
护结构热工系数、外窗孔洞、HVAC 等模拟参数进行统一设置，以确保实验的顺利
进行。
（1）气象条件设定
室内滑雪场零散分布于五大建筑气候分
区（图 3 - 4），为了使能耗模拟结果更加具有
普适性和客观性，本研究选择了五个建筑气候
分区的五个代表性城市进行模拟实验，它们分
别为：哈尔滨、北京、长沙、广州和昆明。通
过五组代表城市的能耗模拟，去探求室内滑雪
场这一特殊的建筑类型，其空间形体要素和围
护界面要素分别在各个气候区的能耗规律，并
进行可视化分析。
调用 DesignBuilder 软件内置的中国标准气象数据库（CSWD）中哈尔滨、北
京、长沙、广州和昆明五个城市的气象数据。根据气象数据的结果，显示各个城市
的室外干球温度分别为：哈尔滨 4.67℃、北京 12.64℃、长沙 17.36℃、广州 22.22℃、
昆明 15.46℃。通过对各气候区城市的室外干球温度和风玫瑰图（表 3 - 2）进行分
析对比发现，各气候区的气候具有明显差异，在此基础上，进行各气候区的室内滑
雪场能耗模拟，比对不同气候区能耗模拟结果，以期发现室内滑雪场在不同气候区
的能耗变化规律。
图 3 - 4 中国建筑气候区划[77]
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表 3 - 2 全年室外干球温度和风玫瑰分析图
城市
全年干球温度
风玫瑰
哈尔
滨
北京
城市
全年干球温度
风玫瑰
长沙
广州
昆明
（2）室内活动设定
室内滑雪场冷区部分的室内活动参照溜冰场模板进行设置，由于室内滑雪场
与溜冰场在实际使用中存在许多差别，因此本研究在溜冰场模板的基础上做适当
的修正。将冷区的室内温度设为-3℃，回风温度设为 0℃。通风方式选择机械通风。
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室内滑雪场暖区部分的室内活动参照商场模板进行设置。
（3）围护结构热工系数设定
在室内滑雪场围护结构的热工系数方面，具体参数参照哈尔滨融创雪世界的
围护结构传热系数进行设置[72]，见表 3 - 3。将外墙、隔墙和屋面的传热系数设置
为0.19（W/m2·K），将地面的传热系数设置为 0.25（W/m2·K）。
表 3 - 3 围护结构传热系数
围护结构
传热系数（W/m2·K）
外墙、隔墙
0.19
屋面
0.19
地面
0.25
（4）外窗孔洞设定
冷区部分建筑模型不开设外窗，选择“No glazing”模式，窗墙比设置为 0。暖
区部分建筑模型设置窗墙比为 30%。
（5）照明设定
根据《建筑照明设计标准》[78]的规定，将照明功率密度值设为 9W/m2，照明
方式选择吸顶灯。
（6）暖通空调设定
在空调系统的设置中，根据室内滑雪场的温度需求，关闭采暖系统，并将制冷
运行时间设定为“On 24/7”，制冷效率（COP）设定为 3.5，空调系统设为电能驱
动。 通风形式设置为机械通风，通风方式按照“Min fresh air（Per person）”进行
设置，关闭自然通风。在室内活动窗口将室内滑雪场的人员最小新风量设置为
20m3/（h.p）[79]，其中，人员数量包括滑雪、娱雪、管理及运营等冷区内所有使用
人员。
3.2.4 模拟软件验证
首先，采用程序间比对法[6 4]对软件可靠性进行分析。本研究中使用的
DesignBuilder，基于 EnergyPlus 模拟引擎，其中，EnergyPlus 软件通过了 ASHRAE
Standard 140（建筑能耗模拟软件的标准测试方法）的比较性测试，通过比较结果
分析发现，EnergyPlus 模拟引擎与其他模拟软件的测试结果在各方面表现没有明显
差别（图 3 - 5）。
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图 3 - 5 模拟软件性能比较[80]
同时，为了保证 DesignBuilder 软件仿真结果的可靠性和有效性，使用真实能
耗数据进行校准也非常有必要。采用实验验证法[64]，将所研究建筑的模拟能耗与
建筑的实际能耗进行比较。上文 2.1.2 中对部分室内滑雪场用能现状的调研如表 3
- 4。将能耗基本模型在 DesignBuilder 中运行，得到全年单位面积耗电量为 248.27
kWh/m2，与文献调研中其他室内滑雪场的单位面积耗电量相比，在一个合理的区
间范围内。因此，认为该能耗模型能够作为基础模型进行接下来的能耗模拟实验。
表 3 - 4 单位面积耗电量调研结果
名称
建筑面积
单位面积耗电量
严寒地区某室内滑雪场
80 000 m2
270.6 kWh/m2
上海某主题戏雪馆
7 500 m2
285 kWh/m2
郑州平原室内滑雪场
-
257.03 kWh/m2
3.3 空间形体能耗模拟及结果分析
本节将分别对影响空间形体的滑雪大厅平面、滑雪大厅剖面和附属空间围合
进行能耗模拟实验，探求在空间形体层面上各影响因素与室内滑雪场能耗的关系。
3.3.1 滑雪大厅平面能耗模拟
3.3.1.1 平面形状能耗模拟
将平面形状设为主要变量，在 DesignBuilder 中建立自变量为矩形、梯形、并
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- 42 -
列矩形、L形和椭圆形等五种平面形状的能耗模型（表 3 - 5），在五个建筑气候
分区分别进行五组能耗模拟实验，得到平面形状与单位面积能耗的模拟实验结果
（表 3 - 6），并生成关系图（图 3 - 6）。
表 3 - 5 平面形状模拟方案
矩形
梯形
并列矩形
L形
椭圆形
表 3 - 6 平面形状不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
矩形
261.7690781
373.7217524
465.2624975
560.2862581
368.7234929
梯形
261.343183
373.0274934
464.5137863
559.3531906
367.9129515
并列矩形
261.7241267
373.7654122
465.609794
560.5739507
368.6170659
L形
266.1546422
374.8617262
465.9171902
560.1040577
369.1389679
椭圆形
265.2577201
365.6529337
451.1898781
540.6780596
356.6555564
图 3 - 6 平面形状不同气候分区能耗模拟结果可视化
矩形 梯形 并列矩形 L形 椭圆形
261
262
263
264
265
266
267
单位面积能耗 kWh/㎡
平面形状
严寒地区
矩形 梯形 并列矩形 L形 椭圆形
364
366
368
370
372
374
376
单位面积能耗 kWh/㎡
平面形状
寒冷地区
矩形 梯形 并列矩形 L形 椭圆形
450
452
454
456
458
460
462
464
466
468
单位面积能耗 kWh/㎡
平面形状
夏热冬冷地区
矩形 梯形 并列矩形 L形 椭圆形
540
545
550
555
560
单位面积能耗 kWh/㎡
平面形状
夏热冬暖地区
矩形 梯形 并列矩形 L形 椭圆形
356
358
360
362
364
366
368
370
单位面积能耗 kWh/㎡
平面形状
温和地区
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根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）整体来看，单位面积能耗受地域气候影响较大，在各个建筑气候分区各
不相同。其中，严寒地区室内滑雪场的平均单位面积能耗最小，夏热冬暖地区室内
滑雪场的平均单位面积能耗最大，温和地区的平均单位面积能耗比寒冷地区小。
（2）严寒地区滑雪大厅单位面积能耗最小的平面形状是梯形；其他四个建筑
气候分区滑雪大厅单位面积能耗最小的平面形状是椭圆形，除椭圆形外，这四个气
候分区单位面积能耗最小的形状都是梯形。
（3）在夏热冬暖地区，L形平面形状的滑雪大厅单位面积能耗处在一个较低
的水平，而 L形平面形状的滑雪大厅在其他四个气候分区都具有最大的单位面积
能耗。
3.3.1.2 长宽比能耗模拟
探讨长宽比对室内滑雪场能耗产生的影响时，将长宽比设为主要变量，在
DesignBuilder 中建立 9个不同长宽比的能耗模型（表 3 - 7），在五个建筑气候分
区分别进行九组能耗模拟实验，得到长宽比与单位面积能耗的模拟实验结果（表 3
- 8），并生成关系图（图 3 - 7）。
表 3 - 7 长宽比模拟方案
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
表 3 - 8 长宽比不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（ kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
5.50
250.1579062
358.0717892
448.5769622
543.0225968
351.373657
5.00
249.7821785
357.5538441
447.9288672
542.3095998
350.7528655
4.50
249.3736351
356.9832307
447.2181209
541.516275
350.0805873
4.00
249.0022602
356.4562994
446.5812819
540.7909199
349.437463
3.50
248.5577905
355.8429076
445.8016499
539.9388365
348.741688
3.00
248.1500346
355.2741324
445.0948321
539.1534062
348.0743815
2.50
247.7283584
354.6844851
444.3644424
538.3419228
347.3846528
2.00
247.3032276
354.0899397
443.632568
537.5286675
346.6926933
1.50
246.8971485
353.5314423
442.9263021
536.7521477
346.0293099
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图 3 - 7 长宽比不同气候分区能耗模拟结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）五个气候分区的能耗模拟结果具有一致性，单位面积能耗由小到大排列
依次为：1.5＜2＜2.5＜3＜3.5＜4＜4.5＜5＜5.5。
（2）长宽比是 1.5 时，单位面积能耗最小；长宽比是 5.5 时，单位面积能耗最
大。长宽比越接近 1，单位面积能耗越小。
3.3.1.3 建筑朝向能耗模拟
在探讨建筑朝向对室内滑雪场能耗产生的影响时，将建筑朝向设为主要变量，
在DesignBuilder 中建立自变量为东、西、南、北、东南、东北、西南和西北等八
个朝向的能耗模型（表 3 - 9），分别在五个建筑气候分区进行基于建筑朝向的五
组能耗模拟实验，得到建筑朝向与单位面积能耗的模拟实验结果（表 3 - 10），并
生成关系图（图 3 - 8）。
表 3 - 9 建筑朝向模拟方案
东
西
南
北
东南
东北
西南
西北
5.5 54.5 43.5 32.5 21.5
246.5
247.0
247.5
248.0
248.5
249.0
249.5
250.0
250.5
单位面积能耗 kWh/㎡
长宽比
严寒地区
5.5 54.5 43.5 32.5 21.5
353
354
355
356
357
358
单位面积能耗 kWh/㎡
长宽比
寒冷地区
5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5
442
443
444
445
446
447
448
449
单位面积能耗 kWh/㎡
长宽比
夏热冬冷地区
5.5 54.5 43.5 32.5 21.5
536
537
538
539
540
541
542
543
544
单位面积能耗 kWh/㎡
长宽比
夏热冬暖地区
5.5 54.5 43.5 32.5 21.5
346
347
348
349
350
351
352
单位面积能耗 kWh/㎡
长宽比
温和地区
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表 3 - 10 建筑朝向不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（ kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
东
248.2775515
355.4238897
445.3402288
539.4213865
348.32652
西
248.240747
355.3656126
445.3265396
539.4143463
348.2690642
南
248.2730537
355.4952303
445.3668251
539.4929618
348.3018793
北
248.3316828
355.4367967
445.4071106
539.4863127
348.3803383
东南
248.3628161
355.6096333
445.4575653
539.5680571
348.4240657
东北
248.332465
355.4597555
445.4094573
539.4698856
348.3944969
西南
248.2983592
355.4452841
445.3797321
539.4561963
348.3091542
西北
248.3291014
355.4583084
445.4071106
539.4976552
348.3747062
图 3 - 8 建筑朝向不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）严寒地区单位面积能耗由小到大排列依次为：西＜南＜东＜西南＜西北
＜北＜东北＜东南；寒冷地区为：西＜东＜北＜西南＜西北＜东北＜南＜东南；夏
热冬冷地区为：西＜东＜南＜西南＜北=西北＜东北＜东南；夏热冬暖地区为：西
＜东＜西南＜东北＜北＜南＜西北＜东南；温和地区为：西＜南＜西南＜东＜西北
＜北＜东北＜东南。
（2）各个气候区的建筑朝向对单位面积能耗的影响具有显著不同。五个气候
东 西 南 北 东南东北西南西北
248.25
248.30
248.35
单位面积能耗 kWh/㎡
朝向
严寒地区
东 西 南 北 东南东北西南西北
355.35
355.40
355.45
355.50
355.55
355.60
355.65
单位面积能耗 kWh/㎡
朝向
寒冷地区
东 西 南 北 东南东北西南西北
445.32
445.34
445.36
445.38
445.40
445.42
445.44
445.46
单位面积能耗 kWh/㎡
朝向
夏热冬冷地区
东 西 南 北 东南东北西南西北
539.40
539.42
539.44
539.46
539.48
539.50
539.52
539.54
539.56
539.58
单位面积能耗 kWh/㎡
朝向
夏热冬暖地区
东 西 南 北 东南东北西南西北
348.26
348.28
348.30
348.32
348.34
348.36
348.38
348.40
348.42
348.44
单位面积能耗 kWh/㎡
朝向
温和地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 46 -
区中，单位面积能耗最大的朝向都是东南朝向，单位面积能耗最小的朝向都是西向。
（3）在各个气候区中：东向和西向两个朝向相比，西向更节能；南向和北向
相比，根据气候区不同显示不同的能耗结果；东南向和东北向相比，东北向更节能；
西南向和西北向相比，西南向更节能。
3.3.2 滑雪大厅剖面能耗模拟
3.3.2.1 坡度能耗模拟
建立自变量为 8°、11°、14°、17°、20°和23°等六种坡度的能耗模型（表 3 -
11），在五个建筑气候分区分别进行五组能耗模拟实验，得到滑雪大厅坡度与单位
面积能耗的模拟实验结果（表 3 - 12），并生成关系图（图 3 - 9）。
表 3 - 11 建筑坡度模拟方案
8°
11°
14°
17°
20°
23°
表 3 - 12 建筑坡度不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（ kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
8°
248.2751657
355.4395346
445.1098582
538.9958463
348.0410013
11°
248.3182673
355.5250728
445.4075017
539.5160379
348.3567537
14°
248.3680571
355.5643414
445.5799863
539.7616623
348.8452254
17°
248.3452156
355.5217874
445.6265298
539.9357114
349.2063479
20°
248.0648597
355.0157153
445.318326
539.7972543
349.3597849
23°
248.1754297
355.1732199
445.6034536
540.2536932
350.001146
8° 11° 14° 17° 20° 23°
248.05
248.10
248.15
248.20
248.25
248.30
248.35
248.40
单位面积能耗 kWh/㎡
坡度
严寒地区
8° 11° 14° 17° 20° 23°
355.0
355.1
355.2
355.3
355.4
355.5
355.6
单位面积能耗 kWh/㎡
坡度
寒冷地区
8° 11° 14° 17° 20° 23°
445.1
445.2
445.3
445.4
445.5
445.6
445.7
单位面积能耗 kWh/㎡
坡度
夏热冬冷地区
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- 47 -
图 3 - 9 坡度不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）严寒地区各坡度的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排列依次为：20°＜
23°＜8°＜11°＜17°＜14°；寒冷地区各坡度的滑雪大厅单位面积能耗由小到
大排列依次为：20°＜23°＜8°＜17°＜11°＜14°；夏热冬冷地区各坡度的滑
雪大厅单位面积能耗由小到大排列依次为：8°＜20°＜11°＜14°＜23°＜17°；
夏热冬暖地区各坡度的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排列依次为：8°＜11°＜
14°＜20°＜17°＜23°；温和地区各坡度的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排
列依次为：8°＜11°＜14°＜17°＜20°＜23°。
（2）五个气候区中，各个坡度的滑雪大厅单位面积能耗都有一个逐步上升、
下降、再上升的趋势。严寒地区和寒冷地区在 8°～14°时，单位面积能耗逐渐变
大，14°～20°时，单位面积能耗逐渐减小，20°之后，单位面积能耗又逐渐变大；
夏热冬冷地区和夏热冬暖地区在 8°～17°时，单位面积能耗逐渐变大，17°～20°
时，单位面积能耗逐渐变小，20°之后，单位面积能耗又逐渐变大；温和地区在
8°～23°时，单位面积能耗一直在变大，尚未出现变小的拐点。五个气候区各坡
度的滑雪大厅单位面积能耗表现出较大的差异，与各气候区具有不同的太阳高度
角有关。
（3）一般使用中的滑雪大厅不会具有较大的坡度，坡度控制在 8°～14°之
间。在这个范围内，各个气候区表现出了能耗变化的一致性，即坡度越小，滑雪大
厅单位面积能耗越小。
3.3.2.2 室内高度能耗模拟
在探讨室内高度对室内滑雪场能耗产生的影响时，建立自变量为 15m、20m、
25m、30m和35m 等五种室内高度的能耗模型（表 3 - 13），在五个建筑气候分区
分别进行五组能耗模拟实验，得到室内高度与单位面积能耗的模拟实验结果（表 3
- 14），并生成关系图（图 3 - 10）。
8° 11° 14° 17° 20° 23°
538.8
539.0
539.2
539.4
539.6
539.8
540.0
540.2
540.4
单位面积能耗 kWh/㎡
坡度
夏热冬暖地区
8° 11° 14° 17° 20° 23°
348.0
348.5
349.0
349.5
350.0
单位面积能耗 kWh/㎡
坡度
温和地区
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- 48 -
表 3 - 13 室内高度模拟方案
15m
20m
25m
30m
35m
表 3 - 14 室内高度不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
15m
146.6005006
207.2483152
255.3915831
304.7940276
206.3201056
20m
180.4943894
256.6959343
318.854143
383.1520993
253.7766422
25m
214.4306757
306.1493028
382.2101222
461.4059372
301.1445507
30m
248.3637548
355.567666
445.4595209
539.5563235
348.4237919
35m
282.2694554
404.9358091
508.6131339
617.6101027
395.6282898
图 3 - 10 室内高度不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）五个气候分区的模拟结果具有一致性，单位面积能耗由小到大排列依次
为：15m＜20m＜25m＜30m＜35m。单位面积能耗最小的室内高度是 15m，单位面
积能耗最大的室内高度是 35m。结果表明，室内高度越低，单位面积能耗越小。
15 20 25 30 35
140
160
180
200
220
240
260
280
300
单位面积能耗 kWh/㎡
室内高度
严寒地区
15 20 25 30 35
200
250
300
350
400
单位面积能耗 kWh/㎡
室内高度
寒冷地区
15 20 25 30 35
250
300
350
400
450
500
550
单位面积能耗 kWh/㎡
室内高度
夏热冬冷地区
15 20 25 30 35
300
350
400
450
500
550
600
650
单位面积能耗 kWh/㎡
室内高度
夏热冬暖地区
15 20 25 30 35
200
250
300
350
400
单位面积能耗 kWh/㎡
室内高度
温和地区
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- 49 -
3.3.2.3 屋顶凹凸程度能耗模拟
建立自变量为水平式、半凸式和全凸式等三种凹凸程度的能耗模型，如表 3 -
15，在五个建筑气候分区中，进行三组能耗模拟实验，并得到室内滑雪场屋顶凹凸
程度与单位面积能耗的模拟实验结果（表 3 - 16），生成关系图（图 3 - 11）。
表 3 - 15 屋顶凹凸程度模拟方案
水平式
半凸式
全凸式
表 3 - 16 屋顶凹凸程度不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
水平式
252.9316241
361.0001486
451.365065
545.4031994
354.3988384
半凸式
217.4599603
309.2801226
385.1643115
463.5921594
304.759579
全凸式
210.4334618
299.0409909
372.0615443
447.4478355
294.8703055
图 3 - 11 屋顶凹凸程度不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
水平式 半凸式 全凸式
210
220
230
240
250
260
单位面积能耗 kWh/㎡
屋顶凹凸程度
严寒地区
水平式 半凸式 全凸式
290
300
310
320
330
340
350
360
370
单位面积能耗 kWh/㎡
屋顶凹凸程度
寒冷地区
水平式 半凸式 全凸式
360
380
400
420
440
460
单位面积能耗 kWh/㎡
屋顶凹凸程度
夏热冬冷地区
水平式 半凸式 全凸式
440
460
480
500
520
540
560
单位面积能耗 kWh/㎡
屋顶凹凸程度
夏热冬暖地区
水平式 半凸式 全凸式
290
300
310
320
330
340
350
360
单位面积能耗 kWh/㎡
屋顶凹凸程度
温和地区
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- 50 -
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）五个气候分区的能耗模拟结果具有一致性，单位面积能耗由小到大排列
依次为：全凸式＜半凸式＜水平式。
（2）单位面积能耗最小的屋顶凹凸形式是全凸式，单位面积能耗最大的屋顶
凹凸形式是水平式。
（3）结果表明，在室内高度一定的情况下，将建筑界面化直为曲，可以有效
降低能耗。
3.3.2.4 接地形式能耗模拟
在探讨接地形式对室内滑雪场能耗产生的影响时，在 DesignBuilder 中建立自
变量为相接式、下沉式和嵌入式等三种形式的能耗模型（表 3 - 17），在五个建
筑气候分区分别进行三组能耗模拟实验，得到接地形式与单位面积能耗的模拟实
验结果（表 3 - 18），并生成关系图（图 3 - 12）。
表 3 - 17 接地形式模拟方案
相接式
下沉式
嵌入式
表 3 - 18 接地形式不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（ kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
相接式
223.7009602
318.5251706
407.9681744
501.0574479
310.8906346
下沉式
223.5748235
318.4134663
407.821895
500.9538007
310.7996988
嵌入式
223.4554532
318.3783436
407.6846113
500.8575848
310.717798
相接式 下沉式 嵌入式
223.45
223.50
223.55
223.60
223.65
223.70
单位面积能耗 kWh/㎡
接地形式
严寒地区
相接式 下沉式 嵌入式
318.36
318.38
318.40
318.42
318.44
318.46
318.48
318.50
318.52
318.54
单位面积能耗 kWh/㎡
接地形式
寒冷地区
相接式 下沉式 嵌入式
407.65
407.70
407.75
407.80
407.85
407.90
407.95
408.00
单位面积能耗 kWh/㎡
接地形式
夏热冬冷地区
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- 51 -
图 3 - 12 接地形式不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）各接地形式的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排列依次为：嵌入式＜下
沉式＜相接式。五个建筑气候分区中，三种底界面围合形式对滑雪大厅单位面积能
耗的影响趋势一致。
（2）三种接地形式中，嵌入式最节能，相接式耗能最高，下沉式的单位面积
能耗介于二者之间。
（3）结果表明，建筑滑雪大厅部分下沉到土壤中的程度越高，建筑越节能。
3.3.3 附属空间围合能耗模拟
3.3.3.1 附属空间相对位置能耗模拟
建立自变量为顶端相邻、底端相邻和滑雪大厅下部等三种能耗模型（表 3 - 19），
在五个建筑气候分区分别进行三组能耗模拟实验，得到附属空间相对位置与单位
面积能耗的模拟实验结果（表 3 - 20），并生成关系图（图 3 - 13）。
表 3 - 19 相对位置模拟方案
顶端相邻
底端相邻
滑雪大厅下部
表 3 - 20 相对位置不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
顶端相邻
229.7126471
330.5503121
419.4714816
515.1765759
319.6017642
相接式 下沉式 嵌入式
500.85
500.90
500.95
501.00
501.05
单位面积能耗 kWh/㎡
接地形式
夏热冬暖地区
相接式 下沉式 嵌入式
310.70
310.72
310.74
310.76
310.78
310.80
310.82
310.84
310.86
310.88
310.90
单位面积能耗 kWh/㎡
接地形式
温和地区
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- 52 -
表 3 – 20（续表）
单位面积能耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
底端相邻
229.8065216
330.6637035
419.5472471
515.2597728
319.726459
滑雪大厅下部
230.0540804
331.0097467
419.9442926
515.5340061
320.0506776
图 3 - 13 相对位置不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）在附属空间相对位置对室内滑雪场产生的能耗影响方面，结果表明，五
个建筑气候分区的单位面积能耗由小到大排列依次为：顶端相邻＜底端相邻＜滑
雪大厅下部。
（2）单位面积能耗最小的附属空间相对位置是顶端相邻的形式，即在滑雪大
厅的顶端与附属空间相连；单位面积能耗最大的附属空间相对位置是滑雪大厅下
部，即在滑雪大厅的底端与附属空间相连。
3.3.3.2 附属空间窗墙比能耗模拟
在探讨附属空间窗墙比对室内滑雪场能耗产生的影响时，在 DesignBuilder 中
建立自变量为 20%、30%和40%等三种附属空间窗墙比的能耗模型（表 3 - 21），
分别在五个建筑气候分区进行三组能耗模拟实验，得到窗墙比的模拟实验结果（表
3 - 22），生成关系图（图 3 - 14）。
顶端相邻 底端相邻 滑雪大厅下部
229.70
229.75
229.80
229.85
229.90
229.95
230.00
230.05
230.10
单位面积能耗 kWh/㎡
相对位置
严寒地区
顶端相邻 底端相邻 滑雪大厅下部
330.5
330.6
330.7
330.8
330.9
331.0
单位面积能耗 kWh/㎡
相对位置
寒冷地区
顶端相邻 底端相邻 滑雪大厅下部
419.4
419.5
419.6
419.7
419.8
419.9
420.0
单位面积能耗 kWh/㎡
相对位置
夏热冬冷地区
顶端相邻 底端相邻 滑雪大厅下部
515.15
515.20
515.25
515.30
515.35
515.40
515.45
515.50
515.55
单位面积能耗 kWh/㎡
相对位置
夏热冬暖地区
顶端相邻 底端相邻 滑雪大厅下部
319.6
319.7
319.8
319.9
320.0
320.1
单位面积能耗 kWh/㎡
相对位置
温和地区
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- 53 -
表 3 - 21 附属空间窗墙比模拟方案
20%
30%
40%
表 3 - 22 附属空间窗墙比不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
20%
248.1798494
355.3683504
445.1614863
539.3322108
348.1400724
30%
248.3680962
355.579869
445.4653877
539.561408
348.4297761
40%
248.5558737
355.7909964
445.7653779
539.7906053
348.7197927
图 3 - 14 附属空间窗墙比不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）各气候分区的能耗模拟结果的趋势较为一致，单位面积能耗由小到大排
列依次为：20%＜30%＜40%。
（2）单位面积能耗最小的附属空间窗墙比是 20%，单位面积能耗最大的附属
空间窗墙比是 40%。附属空间窗墙比越小，单位面积能耗越低。
0.2 0.3 0.4
248.15
248.20
248.25
248.30
248.35
248.40
248.45
248.50
248.55
248.60
单位面积能耗 kWh/㎡
附属空间窗墙比
严寒地区
0.2 0.3 0.4
355.3
355.4
355.5
355.6
355.7
355.8
单位面积能耗 kWh/㎡
附属空间窗墙比
寒冷地区
0.2 0.3 0.4
445.1
445.2
445.3
445.4
445.5
445.6
445.7
445.8
单位面积能耗 kWh/㎡
附属空间窗墙比
夏热冬冷地区
0.2 0.3 0.4
539.3
539.4
539.5
539.6
539.7
539.8
单位面积能耗 kWh/㎡
附属空间窗墙比
夏热冬暖地区
0.2 0.3 0.4
348.1
348.2
348.3
348.4
348.5
348.6
348.7
348.8
单位面积能耗 kWh/㎡
附属空间窗墙比
温和地区
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- 54 -
3.3.3.3 附属空间围合程度能耗模拟
建立自变量为全围合式、半围合式和接地式的能耗模型（表 3 - 23），在五
个建筑气候分区分别进行三组能耗模拟实验，得到附属空间围合程度与单位面积
能耗的模拟实验结果（表 3 - 24），并生成关系图（图 3 - 15）。
表 3 - 23 围合程度模拟方案
接地式
全围合式
半围合式
表 3 - 24 围合程度不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（ kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
接地式
223.6963841
321.760528
407.9611343
501.0484521
310.8856282
全围合式
266.7676505
357.6521328
472.8482998
568.3926432
376.2551249
半围合式
245.3494593
351.3194994
441.3554825
535.9020749
344.4489019
图 3 - 15 围合程度不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
接地式 全围合式 半围合式
220
230
240
250
260
270
单位面积能耗 kWh/㎡
围合程度
严寒地区
接地式 全围合式 半围合式
320
325
330
335
340
345
350
355
360
单位面积能耗 kWh/㎡
围合程度
寒冷地区
接地式 全围合式 半围合式
400
410
420
430
440
450
460
470
480
单位面积能耗 kWh/㎡
围合程度
夏热冬冷地区
接地式 全围合式 半围合式
500
510
520
530
540
550
560
570
单位面积能耗 kWh/㎡
围合程度
夏热冬暖地区
接地式 全围合式 半围合式
310
320
330
340
350
360
370
380
单位面积能耗 kWh/㎡
围合程度
温和地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 55 -
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）各围合程度的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排列依次为：接地式＜半
围合式＜全围合式。五个建筑气候分区中，三种围合程度对滑雪大厅单位面积能耗
的影响趋势一致。
（2）三种围合程度中，接地式最节能，全部围合式耗能最高，部分围合式的
单位面积能耗介于二者之间。
3.4 围护界面能耗模拟及结果分析
本节将分别对影响室内滑雪场围护界面的表皮、腔体和构造等三个房间的相
关设计参数进行能耗模拟实验，并得到相应的实验结果，利用绘图软件对实验结果
进行可视化分析，探求在围护界面层面上，表皮、腔体和构造等影响因素与室内滑
雪场能耗的关系。
3.4.1 表皮能耗模拟
3.4.1.1 非透明围护结构能耗模拟
在DesignBuilder 中建立自变量为 0.06、0.14、0.22、0.3 和0.38（表 3 - 25），
在五个建筑气候分区分别进行五组能耗模拟实验，得到非透明围护结构传热系数
与单位面积能耗的模拟实验结果（表 3 - 26），并生成关系图（图 3 - 16）。
表 3 - 25 非透明围护结构模拟方案
0.06
0.14
0.22
0.3
0.38
表 3 - 26 非透明围护结构不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
0.06
209.3794984
300.4874284
380.6427036
466.8854728
287.8867439
0.14
216.2883964
311.0867146
394.8871253
485.6044422
299.6363186
0.22
224.9273863
323.5492696
410.3797771
503.6622646
312.770703
0.3
233.3894569
334.590865
423.1095704
517.7555076
323.9485652
0.38
241.6944244
343.6685321
432.1133938
526.2825538
332.6305347
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 56 -
图 3 - 16 非透明围护结构不同气候分区能耗模拟结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）各非透明围护结构传热系数的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排列为：
0.06＜0.14＜0.226＜0.3＜0.38。五个建筑气候分区中，五种传热系数对滑雪大厅单
位面积能耗的影响趋势一致。
（2）传热系数为 0.06 时，建筑最节能；传热系数为 0.38 时，建筑耗能最高。
（3）室内滑雪场非透明围护结构传热系数越小，其单位面积能耗就越小，建
筑也会更加节能。
3.4.1.2 透明围护结构能耗模拟
探讨透明围护结构对室内滑雪场能耗产生的影响时，在 DesignBuilder 中建立
自变量为 1.1、1.5、1.9、2.3 和2.7（表 3 - 27），在五个建筑气候分区分别进行五
组能耗模拟实验，得到透明围护结构传热系数与单位面积能耗的模拟实验结果（表
3 - 28），并生成关系图（图 3 - 17）。
表 3 - 27 透明围护结构模拟方案
1.1
1.5
1.9
2.3
2.7
0.06 0.14 0.22 0.3 0.38
205
210
215
220
225
230
235
240
245
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
严寒地区
0.06 0.14 0.22 0.3 0.38
300
310
320
330
340
350
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
寒冷地区
0.06 0.14 0.22 0.3 0.38
380
390
400
410
420
430
440
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
夏热冬冷地区
0.06 0.14 0.22 0.3 0.38
460
470
480
490
500
510
520
530
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
夏热冬暖地区
0.06 0.14 0.22 0.3 0.38
280
290
300
310
320
330
340
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
温和地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 57 -
表 3 - 28 透明围护结构不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
1.1
252.9991317
361.0730146
451.4440716
545.463041
354.471587
1.5
253.0015598
361.0845938
451.449209
545.4752185
354.4754104
1.9
253.005859
361.0945263
451.4585431
545.491984
354.4811303
2.3
253.0092618
361.0973296
451.4644099
545.4968994
354.4882096
2.7
253.011452
361.1003149
451.4698856
545.5037176
354.4903217
图 3 - 17 透明围护结构不同气候分区能耗模拟结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）各透明围护结构传热系数的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排列依次为：
1.1＜1.5＜1.9＜2.3＜2.7。五个建筑气候分区中，能耗的影响趋势一致。
（2）传热系数为 1.1 时，建筑最节能；传热系数为 2.7 时，建筑耗能最高。
（3）室内滑雪场透明围护结构传热系数越小，建筑越节能。
3.4.1.3 生态介质表皮能耗模拟
在探讨生态介质表皮对室内滑雪场能耗之间的关系时，在 DesignBuilder 中建
立自变量为普通式、绿化式等两种能耗模型（表 3 - 29），在五个建筑气候分区分
别进行两组能耗模拟实验，得到生态介质表皮与单位面积能耗的模拟实验结果（表
1.1 1.5 1.9 2.3 2.7
252.998
253.000
253.002
253.004
253.006
253.008
253.010
253.012
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
严寒地区
1.1 1.5 1.9 2.3 2.7
361.070
361.075
361.080
361.085
361.090
361.095
361.100
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
寒冷地区
1.1 1.5 1.9 2.3 2.7
451.440
451.445
451.450
451.455
451.460
451.465
451.470
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
夏热冬冷地区
1.1 1.5 1.9 2.3 2.7
545.46
545.47
545.48
545.49
545.50
545.51
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
夏热冬暖地区
1.1 1.5 1.9 2.3 2.7
354.470
354.475
354.480
354.485
354.490
单位面积能耗 kWh/㎡
传热系数
温和地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 58 -
3 - 30），并生成关系图（图 3 - 18）。
表 3 - 29 生态介质表皮模拟方案
普通式
绿化式
表 3 - 30 生态介质表皮不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
普通式
252.9364349
361.0103178
451.3709318
545.4141508
354.4051354
绿化式
251.5980952
358.7250728
448.7113054
541.8087924
351.4455187
图 3 - 18 生态介质表皮不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）五个气候分区的能耗模拟结果具有一致性：绿化式＜普通式。
（2）与普通式表皮相比，生态介质表皮在室内滑雪场节能方面表现突出，节
能效果显著。
普通式 绿化式
251.4
251.6
251.8
252.0
252.2
252.4
252.6
252.8
253.0
单位面积能耗 kWh/㎡
生态介质
严寒地区
普通式 绿化式
358.5
359.0
359.5
360.0
360.5
361.0
单位面积能耗 kWh/㎡
生态介质
寒冷地区
普通式 绿化式
448.5
449.0
449.5
450.0
450.5
451.0
451.5
单位面积能耗 kWh/㎡
生态介质
夏热冬冷地区
普通式 绿化式
541.5
542.0
542.5
543.0
543.5
544.0
544.5
545.0
545.5
单位面积能耗 kWh/㎡
生态介质
夏热冬暖地区
普通式 绿化式
351.0
351.5
352.0
352.5
353.0
353.5
354.0
354.5
单位面积能耗 kWh/㎡
生态介质
温和地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 59 -
3.4.2 腔体能耗模拟
3.4.2.1 腔体深度能耗模拟
建立自变量为 50mm、100mm、150mm 和200mm 等四种空腔深度的能耗模型
（表 3 - 31），在五个建筑气候分区分别进行能耗模拟实验，得到腔体深度与单位
面积能耗的模拟实验结果（表 3 - 32），并生成关系图（图 3 - 19）。
表 3 - 31 腔体深度模拟方案
50mm
100mm
150mm
200mm
表 3 - 32 腔体深度不同气候分区能耗模拟实验结果
能耗（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷
夏热冬暖
温和地区
100mm
252.4627664
360.3357301
450.5217866
544.3784406
353.7352021
150mm
252.2774202
360.0689133
450.1864062
543.9640536
353.485399
200mm
252.0918529
359.8050435
449.8510394
543.5524181
353.2344363
图 3 - 19 腔体深度不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
0mm 50mm 100mm 150mm 200mm
252.0
252.2
252.4
252.6
252.8
253.0
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体深度
严寒地区
0mm 50mm 100mm 150mm 200mm
359.8
360.0
360.2
360.4
360.6
360.8
361.0
361.2
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体深度
寒冷地区
0mm 50mm 100mm 150mm 200mm
449.8
450.0
450.2
450.4
450.6
450.8
451.0
451.2
451.4
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体深度
夏热冬冷地区
0mm 50mm 100mm 150mm 200mm
543.5
544.0
544.5
545.0
545.5
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体深度
夏热冬暖地区
0mm 50mm 100mm 150mm 200mm
353.2
353.4
353.6
353.8
354.0
354.2
354.4
354.6
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体深度
温和地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 60 -
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）各气候分区的能耗模拟结果由小到大排列依次为：200mm＜150mm＜
100mm＜50mm＜0mm。
（2）单位面积能耗最小的腔体深度是 200mm，单位面积能耗最大的腔体深度
是0mm。
（3）结果表明，空腔结构体系有助于节能，且腔体越深，单位面积能耗越小。
3.4.2.2 腔体布局与方向能耗模拟
探讨腔体布局、腔体方向对室内滑雪场能耗产生的影响时，依据实验设计，将
腔体布局、腔体方向设为主要变量，在 DesignBuilder 中建立自变量为单边腔体、
双边腔体、三边腔体、四边腔体和对边腔体等五种腔体布局的能耗模型（表 3 - 33），
在进行每一组腔体布局的模拟时，同时对每一种腔体布局的各个方向进行模拟，并
与无腔体建筑进行对比，在五个建筑气候分区分别进行六组能耗模拟实验，得到腔
体布局、腔体方向与单位面积能耗的模拟实验结果（表 3 - 34），并生成关系图，
如图 3 - 20 和图 3 - 21。
表 3 - 33 腔体布局与方向模拟方案
单边腔体
双边腔体
三边腔体
四边腔体
对边腔体
表 3 - 34 腔体布局与方向不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能
耗（ kWh/m2）
方向
严寒地区
寒冷地区
夏热冬 冷 地
区
夏热冬 暖 地
区
温和地区
无腔体
无
252.93612
361.01020
451.369367
545.412977
354.405057
单边腔体
东
252.75587
360.75610
451.043427
545.020938
354.144825
西
253.35092
361.61450
452.159688
546.332759
355.135262
南
254.26796
362.94194
453.862292
548.337700
356.616961
北
252.86645
360.90721
451.251947
545.265049
354.307388
双边腔体
东 北
252.69513
360.67252
450.938921
544.894528
354.061870
东 南
252.68492
360.65398
450.925623
544.877710
354.047124
西 北
252.68535
360.65218
450.926014
544.873799
354.046968
西 南
252.69576
360.66044
450.939703
544.881621
354.06496
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- 61 -
表 3 – 34（续表）
单位面积能
耗（ kWh/m2）
方向
严寒地区
寒冷地区
夏热冬 冷 地
区
夏热冬 暖 地
区
温和地区
三边腔体
东 南 北
252.63388
360.58742
450.833632
544.767337
353.978562
西 南 北
252.62602
360.57091
450.824636
544.751692
353.966750
南 东 西
252.51767
360.41019
450.619247
544.495848
353.808961
北 东 西
252.53073
360.42360
450.635674
544.507191
353.830472
四边腔体
东 西 南
北
252.47610
360.35360
450.537822
544.396041
353.756596
对边腔体
东西
252.59807
360.52294
450.749952
544.651194
353.924372
南北
252.81470
360.84028
451.16073
545.15819
354.23913
图 3 - 20 腔体布局不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
无单边 双边 三边 四边 对边
252.4
252.5
252.6
252.7
252.8
252.9
253.0
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体布局
严寒地区
无单边 双边 三边 四边 对边
360.3
360.4
360.5
360.6
360.7
360.8
360.9
361.0
361.1
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体布局
寒冷地区
无单边 双边 三边 四边 对边
450.4
450.6
450.8
451.0
451.2
451.4
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体布局
夏热冬冷地区
无单边 双边 三边 四边 对边
544.4
544.6
544.8
545.0
545.2
545.4
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体布局
夏热冬暖地区
无单边 双边 三边 四边 对边
353.7
353.8
353.9
354.0
354.1
354.2
354.3
354.4
354.5
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体布局
温和地区
东向 西向 南向 北向
252.6
252.8
253.0
253.2
253.4
253.6
253.8
254.0
254.2
254.4
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体方向
严寒地区
东向 西向 南向 北向
360.5
361.0
361.5
362.0
362.5
363.0
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体方向
寒冷地区
东向 西向 南向 北向
451.0
451.5
452.0
452.5
453.0
453.5
454.0
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体方向
夏热冬冷地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 62 -
图 3 - 21 腔体方向不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）腔体布局方面，各气候分区的能耗模拟结果的趋势较为一致，其滑雪大
厅的单位面积能耗由小到大排列依次为：四边腔体＜对边腔体＜三边腔体＜双边
腔体＜无腔体。
（2）结果表明，单位面积能耗最小的腔体布局是四边腔体，单位面积能耗最
大的腔体布局是单边腔体。其他几种类型的腔体布局，如双边腔体、三边腔体、对
边腔体等对室内滑雪场滑雪大厅单位面积能耗的影响效果介于四边腔体和单边腔
体的影响效果之间。
（3）腔体方向方面，分别对东、西、南、北四个朝向进行能耗模拟，结果表
明，腔体方向位于南向时，建筑最耗能。
3.4.3 构造能耗模拟
3.4.3.1 门窗洞口能耗模拟
探讨门窗洞口对室内滑雪场能耗产生的影响时，将门窗洞口设为主要变量，建
立自变量为无门窗、有门和有窗等三种门窗洞口的能耗模型（表 3 - 35），在五个
建筑气候分区分别进行三组能耗模拟实验，得到门窗洞口与单位面积能耗的模拟
实验结果（表 3 - 36），并生成关系图（图 3 - 22）。
表 3 - 35 门窗洞口模拟方案
无门窗
有门
有窗
东向 西向 南向 北向
544.5
545.0
545.5
546.0
546.5
547.0
547.5
548.0
548.5
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体方向
夏热冬暖地区
东向 西向 南向 北向
354.0
354.5
355.0
355.5
356.0
356.5
357.0
单位面积能耗 kWh/㎡
腔体方向
温和地区
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 63 -
表 3 - 36 门窗洞口不同气候分区能耗模拟实验结果
单 位 面 积 能 耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
无门窗
252.9306072
360.9999922
451.3623272
545.4031994
354.3952401
有门
252.9549741
361.0369532
451.4014393
545.4473961
354.4291894
有窗
253.0220514
361.1055168
451.4788814
545.5037176
354.507531
图 3 - 22 门窗洞口不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）在探讨门窗洞口对室内滑雪场滑雪大厅单位面积能耗的影响效果时，各
气候分区的能耗模拟结果的趋势较为一致，单位面积能耗由小到大排列依次为：无
门窗＜有门＜有窗。
（2）结果表明，门窗洞口的存在会加大建筑的单位面积能耗，导致室内滑雪
场能耗增加。
3.4.3.2 构造层次能耗模拟
探讨构造层次对室内滑雪场能耗产生的影响时，将构造层次设为主要变量，建
立自变量为外保温、内保温和夹芯保温的构造层次能耗模型（表 3 - 37），其中内
保温和外保温在构造层次上与空气间层相结合，在五个建筑气候分区进行三组能
耗模拟实验，得到模拟实验结果（表 3 - 38），并生成关系图（图 3 - 23）。
无门窗 有门 有窗
252.92
252.94
252.96
252.98
253.00
253.02
单位面积能耗 kWh/㎡
门窗洞口
严寒地区
无门窗 有门 有窗
361.00
361.02
361.04
361.06
361.08
361.10
361.12
单位面积能耗 kWh/㎡
门窗洞口
寒冷地区
无门窗 有门 有窗
451.36
451.38
451.40
451.42
451.44
451.46
451.48
单位面积能耗 kWh/㎡
门窗洞口
夏热冬冷地区
无门窗 有门 有窗
545.40
545.42
545.44
545.46
545.48
545.50
545.52
单位面积能耗 kWh/㎡
门窗洞口
夏热冬暖地区
无门窗 有门 有窗
354.38
354.40
354.42
354.44
354.46
354.48
354.50
354.52
单位面积能耗 kWh/㎡
门窗洞口
温和地区
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- 64 -
表 3 - 37 构造层次模拟方案
外保温
内保温
夹芯保温
表 3 - 38 构造层次不同气候区能耗模拟实验结果
单 位 面 积 能 耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
外保温
252.4820096
360.3681932
450.5546409
544.4187261
353.7599601
内保温
252.4645656
360.3396413
450.5319558
544.3897831
353.7336376
夹芯保温
252.9335265
360.9312189
451.4037329
545.3569938
354.362098
图 3 - 23 构造层次不同气候区能耗模拟实验结果可视化
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）各构造层次的滑雪大厅单位面积能耗由小到大排列依次为：内保温＜外
保温＜夹芯保温。五个建筑气候分区中，三种保温构造层次对滑雪大厅单位面积能
耗的影响趋势一致。
（2）构造层次为内保温时，滑雪大厅单位面积能耗最小，建筑最节能；构造
外保温 内保温 夹芯保温
252.4
252.5
252.6
252.7
252.8
252.9
253.0
单位面积能耗 kWh/㎡
构造层次
严寒地区
外保温 内保温 夹芯保温
360.3
360.4
360.5
360.6
360.7
360.8
360.9
361.0
单位面积能耗 kWh/㎡
构造层次
寒冷地区
外保温 内保温 夹芯保温
450.4
450.6
450.8
451.0
451.2
451.4
单位面积能耗 kWh/㎡
构造层次
夏热冬冷地区
外保温 内保温 夹芯保温
544.4
544.6
544.8
545.0
545.2
545.4
单位面积能耗 kWh/㎡
构造层次
夏热冬暖地区
外保温 内保温 夹芯保温
353.7
353.8
353.9
354.0
354.1
354.2
354.3
354.4
单位面积能耗 kWh/㎡
构造层次
温和地区
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- 65 -
层次为夹芯保温时，建筑耗能最高。
3.4.3.3 功能构件的配置能耗模拟
建立自变量为普通式和光伏一体式的功能构件配置能耗模型（表 3 - 39），在
五个建筑气候分区分别进行两组能耗模拟实验，得到功能构件配置与单位面积能
耗的模拟实验结果（表 3 - 40），并生成关系图（图 3 - 24）。
表 3 - 39 功能构件配置模拟方案
普通式
光伏一体式
表 3 - 40 功能构件配置不同气候分区能耗模拟实验结果
单位面积能耗
（kWh/m2）
严寒地区
寒冷地区
夏热冬冷地
区
夏热冬暖地
区
温和地区
普通式
252.9364349
361.0103178
451.3709318
545.4141508
354.4051354
光伏式
139.2529735
255.3596636
344.9707167
459.262202
241.3404029
图 3 - 24 功能构件配置不同气候分区能耗模拟实验结果可视化
普通式 光伏一体式
140
160
180
200
220
240
260
单位面积能耗 kWh/㎡
功能构件配置
严寒地区
普通式 光伏一体式
240
260
280
300
320
340
360
单位面积能耗 kWh/㎡
功能构件配置
寒冷地区
普通式 光伏一体式
340
360
380
400
420
440
460
单位面积能耗 kWh/㎡
功能构件配置
夏热冬冷地区
普通式 光伏一体式
460
480
500
520
540
560
单位面积能耗 kWh/㎡
功能构件配置
夏热冬暖地区
普通式 光伏一体式
240
260
280
300
320
340
360
单位面积能耗 kWh/㎡
功能构件配置
温和地区
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- 66 -
根据室内滑雪场能耗模拟实验结果，分析发现：
（1）在探讨功能构件的配置对室内滑雪场能耗的影响时，发现五个气候分区
的能耗模拟结果具有一致性，滑雪大厅的单位面积能耗由小到大排列依次为：光伏
一体式＜普通式。
（2）与普通式屋面相比，将光伏板与室内滑雪场大面积屋面进行一体化设计，
显著地降低了建筑单位面积能耗。
3.5 本章小结
本章对室内滑雪场空间形态与建筑能耗的关系进行了能耗模拟。在空间形体
层面，得出如下结论：
（1）滑雪大厅平面 对不同平面形状的室内滑雪场进行能耗模拟，发现各
气候分区中不同平面形状的室内滑雪场具有不同的建筑能耗，严寒地区滑雪大厅
单位面积能耗最小的平面形状是梯形，其他四个建筑气候分区滑雪大厅单位面积
能耗最小的平面形状是椭圆形。长宽比方面，发现长宽比越接近 1，单位面积能耗
越小。对建筑朝向进行模拟，发现五个气候区中，东南朝向单位面积能耗最大，西
向的单位面积能耗最小。
（2）滑雪大厅剖面 对滑雪大厅坡度进行模拟，发现坡度处于 8°～14°
时，坡度越小，滑雪大厅单位面积能耗越小。对室内高度进行模拟，发现室内高度
越低，单位面积能耗越小。对屋顶凹凸程度进行能耗模拟，发现将建筑界面化直为
曲，可以降低建筑能耗。对接地形式进行能耗模拟，发现滑雪大厅部分下沉到土壤
中的程度越高，建筑越节能。
（3）附属空间围合 对附属空间相对位置进行模拟，发现单位面积能耗最
小的附属空间相对位置是顶端相邻。对附属空间窗墙比进行模拟，发现窗墙比越小，
单位面积能耗越低。对围合程度进行能耗模拟，发现接地式最节能，全部围合式耗
能最高，部分围合式的单位面积能耗介于二者之间。
在围护界面层面，得出如下结论：
（1）表皮 当非透明围护结构和透明围护结构的传热系数都越小时，建筑
越节能。对生态介质表皮进行能耗模拟，发现与普通式表皮相比，生态介质表皮在
室内滑雪场节能方面表现突出，节能效果显著。
（2）腔体 对不同腔体深度的室内滑雪场进行能耗模拟，发现空腔结构体
系有助于节能，且腔体越深，单位面积能耗越小。腔体方向上，发现单位面积能耗
最大的腔体方向是南向。对腔体布局进行能耗模拟，发现单位面积能耗最小的腔体
布局是四边腔体。
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- 67 -
（3）构造 对门窗洞口进行能耗模拟，发现门窗洞口都是建筑围护界面中
热传递的薄弱环节。对构造层次进行能耗模拟， 发现构造层次为内保温时，建筑
最节能。对功能构件的配置进行能耗模拟，发现与普通式屋面相比，将光伏板与室
内滑雪场大面积屋面进行一体化设计，显著地降低了建筑单位面积能耗。
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- 68 -
第4章 以节能为导向的室内滑雪场空间形体设计
通过建筑形体的塑造与选择，利用室内滑雪场自身的形体条件，自然有机地融
入到各种环境气候中。从滑雪大厅平面、滑雪大厅剖面和附属空间围合等三个角度
出发，积极地采用被动式设计方法，创造以节能为导向的室内滑雪场建筑空间形体
（图 4 - 1）。
图 4 - 1 能耗模拟指标与设计方法的对应关系
4.1 滑雪大厅平面集约构建
基于对平面形状、长宽比、建筑朝向的能耗模拟结果，本研究将滑雪大厅平面
设计方法分为：调配滑雪娱雪面积整合平面形状、优化雪道组合形式控制长宽比例、
建筑朝向趋阴避阳。
4.1.1 调配滑雪娱雪面积整合平面形状
前文 3.3.1.1 能耗模拟实验表明，严寒地区滑雪大厅单位面积能耗最小的平面
形状是梯形，其他四个建筑气候分区滑雪大厅单位面积能耗最小的平面形状是椭
圆形。在室内滑雪场平面基本形状设计时，应该根据不同的气候分区，调配滑雪区
与娱雪区面积比，选择当地最优、最适合的平面形状。
4.1.1.1 严寒地区采用梯形平面形状
相同体积情况下，半球形建筑形体具有更小的体形系数，是建筑节能研究中比
较好的空间形体选择。但是，结合实际使用功能来看，室内滑雪场的核心区域滑雪
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- 69 -
大厅，空间需求近似为长方体，需要通过调配滑雪区与娱雪区的面积与位置，结合
使用者实际的滑雪需求与娱雪需求，整合建筑的平面形状。
室内滑雪场内有滑雪区、娱雪区和设备服务区三大主要功能空间。其中，滑雪
区和娱雪区在其中面积占比最大，滑雪区与娱雪区的面积调配可以基本决定室内
滑雪场的平面形状。表 4 - 1 介绍了各气候区室内滑雪场滑雪区的面积比，可以发
现，南方娱雪区面积占比较大，北方滑雪区面积占比较大。因此，北方滑雪区匹配
梯形平面形状，将娱雪区布置在滑雪区的尽头。南方地区的滑雪区面积与娱雪区面
积相当，二者并列布置在椭圆形的平面形状中，以达到节能的目标。
表 4 - 1 室内滑雪场滑雪区面积比
气候区
名称
滑雪区面积
娱雪区面积
滑雪区百分比
严寒地区
哈尔滨融创雪世界
67 000
8 000
89%
寒冷地区
秦岭四季滑雪场
8 000
2 000
80%
夏热冬冷地区
成都融创雪世界
59 800
21 000
74%
重庆际华园室内滑雪馆
12 200
4 200
74%
重庆融创雪世界
10 000
8 500
54%
湘江欢乐城欢乐雪域
10 000
20 000
33%
夏热冬暖地区
广州融创雪世界
50 000
17 000
74%
温和地区
贵州关岭奇缘谷冰雪小镇
8 000
7 000
54%
石林冰雪海洋世界
12 000
25 000
33%
地处严寒区的哈尔滨融创雪世
界，滑雪区面积比达到 89%，高级
道的基本长度要求使得建筑体量要
达到一定长度，因此，该建筑顺势而
为，将滑雪区与娱雪区前后相接。同
时，设计精妙地考虑到顶部出发区
域不需要与底部相同的雪道宽度，可比下部雪道宽度稍窄，将平面形状设计为从上
到下由狭窄逐渐宽阔的梯形形状，既不影响使用，又减少了建筑内部空间的体积，
达到了节能的目的（图 4 - 2）。
4.1.1.2 酌情选择椭圆形平面形状
地处夏热冬冷区的湘江欢乐城，将滑雪区与娱雪区并列布置，选择能够满足使
用需求且体形系数相对较小的椭圆形作为基本平面形状，进行建筑布局。又如，天
图 4 - 2 梯形平面
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- 70 -
台山室内滑雪场综合考虑内部功能（滑雪、娱雪、服务）与场地条件的关系，合理
规划，确定了平面布局方案。首层平面中，从暖区可直接进入滑雪区与娱雪区。滑
雪区与娱雪区并列布置，形成椭圆形的平面形状（图 4 - 3）。
图 4 - 3 滑雪区与娱雪区并列布置[81]
4.1.1.3 考虑实际使用需求慎选并列矩形
在实地调研中发现，部分室内滑雪场由于使用人数较少，部分较高等级的滑雪
道存在空间浪费的情况。如位于长沙的两个并列矩形的室内滑雪场，两个矩形各设
一条初级滑雪道和一条中级滑雪道，其中中级滑雪道使用人数较少，在实际使用中
将中级道一分为二，上半部分空间无实际使用用途，搁置浪费，下半部分转化为初
级滑雪道供滑雪者使用。位于张家界的室内滑雪场也存在同样的现象，L形建筑平
面中两侧分设一条初级道和一条中级道，在上午使用人数较少时，只开设初级道使
用，但中级道的部分实际室内制冷量保持不变，造成了极大的能耗浪费（图 4 - 4）。
因此，在进行室内滑雪场的雪道规划和平面形状选型时，应该考虑实际使用人数和
人群滑雪能力，尽量将雪道集约化布置在一处，而避免分散布置，减少空间浪费。
图 4 - 4 滑雪道荒废
4.1.2 优化雪道组合形式控制长宽比例
前文 3.3.1.2 能耗模拟结果表明，长宽比是 1.5 时，单位面积能耗最小；长宽比
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- 71 -
是5.5 时，单位面积能耗最大。室内滑雪场的滑雪道在设计规范中有固定的尺寸要
求和比例要求，在追求较小的体形系数时，应该考虑滑雪道的比例和组合形式，通
过优化雪道组合形式去控制建筑长宽比。
表 4 - 2 对室内滑雪场雪道数量、坡度等进行统计，发现滑雪大厅由不同难度
等级的滑雪道组成，雪道长度和雪道落差差异较大，部分滑雪场还会配套地形公园。
在雪道组合方式上，不同等级的滑雪道可以前后相接、左右并列，也可以 X形交
叉布置，不同的雪道组合方式将会呈现出不同的空间体量，直接影响滑雪大厅的长
宽比。因此，优化雪道组合形式，避免冷区面积的浪费是低能耗目标达成的重要环
节之一。
表 4 - 2 部分室内滑雪场雪道数量统计
名称
雪道数量
最大坡度
最长雪道长度
最大雪道落差
哈尔滨融创雪世界
8
25°
500 m
80 m
广州融创雪世界
4
22°
460 m
60 m
成都融创雪世界
6
18°
350 m
60 m
重庆融创雪世界
2
-
133 m
21 m
北京乔波冰雪世界
2
18°
240 m
40 m
莆田冰雪小镇综合体
4
22°
400 m
82 m
法国 SnowHall
2
-
620 m
92 m
立陶宛 SnowArena
3
25°
460 m
65 m
4.1.2.1 不同等级雪道组合布置
将初级道与中级道在长度上前后相接进行组合布置，或将中级道与高级道前
后相接，在长度方向上进行组合布置。在此基础上，在雪道中段和雪道顶端分别设
置中级道和高级道的起始点，高效利用空间。如长沙赤马湖室内滑雪场、三只熊冰
雪世界将初级道与中级道组合布置，哈尔滨融创雪世界将中级道与高级道组合布
置，滑雪运动者根据需求通过魔毯到达中级道的出发点，或通过拖牵到达高级道的
出发点。
例如，哈尔滨融创雪世界是较为典型的前后相接与左右并列相结合的室内滑
雪场，其滑雪大厅内共有 8条滑雪道，包括 3条高级道、2条中级道和 3条初级
道。其中，中级道与高级道前后相接，再左右并列布置。中级道的滑雪者乘坐魔毯
到中级道出发点，高级道滑雪者乘坐架空索道到达高级道出发点。两类滑雪道的上
行流线互不干扰。在下行过程中，在中级道和高级道交接处使用维护网引导高级道
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- 72 -
滑雪者从一侧通行，避免与中级道出发点的滑雪者发生撞击。且一般情况下，高级
道滑雪者的数量远少于中级道滑雪者，滑雪技巧也更为高超，这种前后相接的雪道
组合形式发生以外的风险较低，对空间的利用率变高，是压缩室内空间体量的有效
方式（图 4 - 5）。
广州融创雪世界滑雪大厅内共有 4条滑雪道。其中，中级道和高级道长度和
宽度都相等，设计利用两条雪道坡度的不同，一上一下呈 X形交叉组合。并将左
右并列和 X形交叉相结合，不仅丰富了空间层次，还给滑雪者带来了更刺激的滑
雪感受。但这种组合方式在 X形交叉部分会导致室内空间高度的增加，对节能降
耗是不利的（图 4 - 6）。
图 4 - 5 前后相接与左右并列组合
图 4 - 6 X 形交叉与左右并列组合
4.1.2.2 雪道局部进行功能置换
除了进行多种形式的雪道组合外，还可以对雪道进行局部功能置换，在平面尺
度上节约空间。例如，哈尔滨融创雪世界在设计中在高级滑雪道的雪道上增加跳台
功能，既保留了基本的滑雪功能，又能够满足滑雪爱好者的技巧训练需求。同样，
昆明融创雪世界在高级雪道上增设铁桶、彩虹箱、两组连续的梯形跳台形成地形公
园，满足部分使用者的技巧展示与训练需求（图 4 - 7）。
图 4 - 7 雪道局部置换
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- 73 -
4.1.3 建筑朝向趋阴避阳
不同方向的建筑表面消耗的能量不同。这种差异与建筑平面的长宽比呈正相
关。大多数室内滑雪场都采用单坡屋顶，在顶界面能耗上比普通平屋顶产生更大的
取向差异。因此，建筑朝向直接关系到室内滑雪场的能耗。在规划总平面图布置图
时，必须因地制宜地设计最优或接近最优的建筑朝向。
前文 3.3.1.3 能耗模拟结果显示，五个气候区中，东南朝向的单位面积能耗最
大，西向的单位面积能耗最小。建筑朝向躲避阳光直射是室内滑雪场避免聚集热量
的基本方式之一。研究表明，北半球冬季太阳照度最高的方向为南向，夏季太阳照
度最高的方向为东西向（图 4 - 8）。东西向接受到的热量远小于南向，所以具有
坡度的屋顶界面应朝向东、西，趋阴避阳。
我国的太阳能年辐射总量测量结果如图 4 - 9 所示，夏热冬冷和夏热冬暖的部
分地区太阳能资源相对匮乏，尤以四川盆地为最[82]。太阳辐射的差异导致了我国
气候的多样性和复杂性。对于大部分建筑来说，夏季太阳辐射会造成室内温度比较
高，进而增加建筑的制冷能耗，冬季太阳辐射则可以提高室内温度，进而减少建筑
的取暖能耗，夏季遮阳和冬季向阳的朝向往往最佳的选择。但对于室内滑雪场建筑
来说，多数情况下，太阳辐射在全年度都具有较为不利的影响，在其方位朝向方面
应格外注重规避太阳辐射。
图 4 - 8 建筑不同朝向受热曲线[83]
图 4 - 9 中国年太阳总辐射量[82]
例如株洲云龙冰雪乐园滑雪馆中，项目基于现有的基地情况，对建筑朝南和朝
北进行了客观科学的节能分析，通过太阳辐射得热的模拟计算，得 出了建筑朝北的
基本布局形式。在此基础上，又对高度较高的中高级滑雪道布置在西侧还是东侧进
行了模拟分析，通过多轮比较，最终确定了中高级滑雪道位于东侧将更有利于减少
太阳辐射得热的结果（表 4 - 3）。
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- 74 -
表 4 - 3 株洲云龙冰雪乐园滑雪馆朝向比选[84]
南向太阳辐射得热
438.78Wh
北向太阳辐射得热
420.43Wh
中高级雪道位于西侧
太阳辐射得热 269.04
Wh
中高级雪道位于东南
太阳辐射得热 255.25
Wh
.
4.2 滑雪大厅剖面聚缩控制
基于对坡度、室内高度、屋顶凹凸程度、接地形式的能耗模拟结果，本研究将
滑雪大厅剖面设计方法分为：调节坡度缩减建筑落差、缩减高度避免空间浪费、屋
顶上凸削减内部容积、接地设计减少空气暴露。
4.2.1 调节坡度缩短建筑落差
前文 3.3.2.1 能耗模拟试验结果表明，坡
度控制在 8°～14°之间时，各个气候区表现
出了能耗变化的一致性，即坡度越小，建筑落
差越小，建筑越节能。当建筑坡度较大，且建
筑落差也较大时，自然状态下，温度分层现象
会更明显。室内的温度梯度导致滑雪大厅的顶
部出发区域温度远高于底部缓冲区域，顶部出发区域冷量不足，无法造雪，甚至无
法有效保雪，形成融雪造成滑移（图 4 - 10）。在进行滑雪大厅坡度设计时，应该
考虑滑雪道等级，尽量减小滑雪大厅坡度，控制室内滑雪场落差，减少能源的消耗。
哈尔滨融创雪世界总建筑高度 119.66 m，雪道最大落差 87 m，楼面存在约 25°
的倾斜角度[86]。虽然建筑局部存在 25°的超大坡度，但哈尔滨融创雪世界整个建
筑体量在横向上划分为了多个坡度的组合，不同坡度的有机组合比较合理地控制
了建筑的整体落差，利用节制理性的手段压缩了建筑竖向体量。成都融创雪世界也
是采用同样的设计手法，虽然内部设计了较高等级的滑雪道，但是高级滑雪道的雪
道坡度也不是一成不变的，而是有陡坡，有缓坡，建筑屋顶的坡度也追随雪道坡度，
大坡度与小坡度组合设计，尽量减少建筑落差，不仅能够减少建筑内部空间，而且
图 4 - 10 温度梯度图[85]
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 75 -
减少内部空气热分层，有效地减少了室内滑雪场单位面积能耗（图 4 - 11）。
图 4 - 11 坡度调节
4.2.2 缩减高度避免空间浪费
根据 3.3.2.2 能耗模拟结果，分析发现室内滑雪场的室内高度越低，建筑能耗
越低。因此，在滑雪大厅设计中，应在满足使用需求的前提下尽量减少其室内高度。
4.2.2.1 屋顶倾斜程度追随雪道走势
对多个室内滑雪场的剖面进行研究发现，室内滑雪场屋顶整体的倾斜程度与
底部坡度相关。在顶点出发区有一段水平距离，这一段室内的高度根据使用需求一
般不需要设置太高，通常设计在 8~12 m 之间；在底端停止区域会设置一段长距离
的水平区域，结合娱雪区布置，一般高度较高，在 15~30 m 之间；在顶端和底端水
平区域之间，有一段追随雪道走势的倾斜屋顶，这一段的室内高度一般控制在 8~15
m，以保持视线通畅，避免发生危险事故（图 4 - 12）。在滑雪大厅的高度设计中，
屋顶的走势应该追随雪道的整体坡度，形成具有单向坡度的、连续的屋顶界面，避
免在设计中不考虑滑雪道的基本形态，将建筑屋顶设计为简单的单一水平式。
a) 上海临港南汇新城冰雪世界
b) 包头奥运冰雪中心
c) 大容山高山大垌风景区建设工程
d)哈尔滨融创雪世界
图 4 - 12 倾斜程度追随雪道走势
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- 76 -
4.2.2.2 从上至下高度逐渐变化
视线设计是室内滑雪场滑雪大厅高度设计的重要环节，好的视线设计可以为
滑雪者提供更加畅快、安全的滑雪体验。不能够一味地缩减高度，还应该考虑内部
使用空间的视线设计，顶部出发区域的空间高度可以设计的较为低矮，但下部空间
应该较为高大，建筑高度应该从顶部低矮到底部高大，逐渐过渡，保证建筑最顶端
到建筑最低端的视线通畅，避免进行滑雪这种高强度运动时发生危险（图 4 - 13）。
a) 包头奥运冰雪中心
b) 大容山高山大垌风景区建设工程
图 4 - 13 视线设计
4.2.3 屋顶上凸削减内部容积
前文 3.3.2.3 模拟结果表明，上凸式的屋顶将比水平式的屋顶拥有更少的空间
体积和建筑体形系数，建筑更节能。相同室内高度的情况下，对顶部进行切削处理，
缩减了建筑内部的体积。且该边角空间在没有固定功能，应该在设计阶段予以考虑。
在莫斯科 Snej.com 和阿姆斯特丹 SnowPlanet 室内滑雪场的设计中，侧界面有
一段垂直高度，在此基础上对屋顶进行上凸处理，有效节约了室内空间体积。在迪
拜室内滑雪场中，不仅将屋顶做了上凸的处理，在侧界面也向内收紧，整体剖面呈
现椭圆形，最大化的削减了室内的容积，降低建筑能耗（图 4 - 14）。同时，上凸
式的屋顶还可以在雨雪天气中快速排水、落雪，有效减轻屋面荷载。
图 4 - 14 上凸屋面[87]
图 4 - 15 展示了上凸式屋面的室内滑雪场内部空间使用感受，可以看到，在
保证建筑总高度不变的前提下，将顶部边角空间圆润化处理并不会影响滑雪者的
使用体验，这种做法是完全安全、可实现的。
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- 77 -
图 4 - 15 内部空间使用感受
4.2.4 接地设计减少空气暴露
前文 3.3.2.4 能耗模拟实验结果表明，
滑雪大厅部分下沉到土壤中的程度越高，
建筑越节能。在地表以下，热量能够有效
地积蓄于土壤中，且地下深度越深，土壤
温度与空气温度之间产生的延迟效应越
大。据研究，在地下深度为 6m 的地方，
土壤温度与空气温度呈现相反的趋势（图
4 - 16）。就土壤自身而言，其内部波动非
常小，在地下 2m 深处，全年温度波动不超过 12℃；在达到地下 8m 深时，土壤的
全年平均温度基本没有改变，空气温度的波动已经不会对土壤温度产生影响。
4.2.4.1 接地设计因借原始地形
室内滑雪场根据接地方式的不同可以分为平地起坡式和直接接地式两类。直
接接地式室内滑雪场直接与带有坡度的原始地形相接，多建造于山脚下。底界面直
接与土壤相接，减少了热传递，且可以形成长度更长的滑雪道。例如新西兰
Auckland Snowplanet、荷兰 Snowworld Landgraaf 和肇庆山体室内滑雪场的设计，
都是将建筑建在山坡与山脚，利用原始地形进行了有效搭建，建筑体量依山而建，
顺应山势盘旋而上，底界面直接与土壤搭接，减少了能耗浪费（图 4 - 17）。
图 4 - 17 建筑接地设计[89-91]
图 4 - 16 土壤深度与温度关系[88]
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- 78 -
4.2.4.2 下沉设计消隐界面面积
将建筑下沉设计在我国北方已经流传许久，如东北地区的建筑下卧处理、黄土
高原的地坑窑洞等，都从一定程度上反映了土壤优秀的热工作用效果。一方面可以
稳定建筑室内温度，另一方面建筑体量的下沉减少了暴露在空气中的界面面积，从
而减少了建筑热量流失。地下空间良好的热工效应，为建筑节能带来了巨大的可利
用空间。通过建筑局部下沉或整体下沉，结合天然矿坑、下沉广场等空间的布置，
室内滑雪场可以不同程度的利用土壤的热稳定性。
例如，地处长沙的湘江欢
乐城，主体建筑与场地原始矿
坑相结合，巧妙地嵌入到矿坑
之中，建筑侧面与崖壁相结合，
自然地融为一体。场地原始矿
坑地形非常具有特色，深度达
到100 m，崖壁几乎与地面垂
直，这样的场地基本条件适合
将建筑与地形融为一体，进行
地景式处理（图 4 - 18）。除主体滑雪大厅外，其余建筑分散于地面之上，形成入
口标志性，便于引导人流[45]。同时，欢乐雪域利用矿坑天然小环境气候进行保温设
计，室内冰雪乐园部分三面与厚实岩体相邻，形成了一个天然岩体保温场，这种保
温方式使场馆的综合节能率达到 30%[40]。
4.2.4.3 嵌入设计寻求界面庇护
嵌入式是指利用天然存在的地形，将建筑有机地嵌入到谷地、山体等特殊地形
中，形成建筑被土壤环抱的效果。将建筑嵌入原始场地当中，不追求从建筑形态上
获得全新标志性形象，在场地中寻求庇护，以实现室内滑雪场空间的最佳性能。嵌
入策略不仅仅是简单的将建筑埋入场地当中，更为重要的是借助场地地形条件形
成界面屏障，节省建筑能耗。
例如，位于吉林的北山四季越野滑雪场，建筑由人防工程改建而成，改建后洞
体内总建筑面积达 25 244m2，室内滑雪道 1 308m，配套建设室外滑雪道 1 616m。
北山四季越野滑雪场室内共配套专业级别滑雪道 4条，可提供北欧两项、冬季两
项等项目训练。在吉林北山防空洞中，其基本洞口条件可以满足滑雪的上坡、下坡、
弯道等需求，局部宽度扩建为 6~8m，由于该滑雪场嵌入到防空洞中，其内部温度
波动相对较小，防空洞中温度常年保持在 5℃，搭配制冷、造雪设备，即可满足四
季滑雪的使用需求（图 4 - 19）。
图 4 - 18 建筑下沉设计[92]
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- 79 -
图 4 - 19 建筑嵌入设计
同样，Torby 滑雪隧道于 2006 年完工，由混凝土隧道建造，全长约 1.3 公里
(1 287 m)，半径为 4 m，混凝土上覆有泥土来隔热。MidSweden 365 室内滑雪隧道
位于一座旧军事基地的山中，隧道的一部分位于山内，另一部分位于山外，以连接
隧道的另一侧（图 4 - 20）。将建筑嵌入天然山体，使室内滑雪场最大程度地利用
了土壤的蓄热隔热能力，获得了极为稳定的建筑室内环境，同时规避了雨、雪、风
等自然因素对建筑的影响。
但要注意的是，室内滑雪场的室内温度比较低，为了保证雪不会融化，会在雪
道上铺设地冷盘管，整个底界面的温度会更低。在长期使用状态下，底界面通过热
传递向周边大量散冷，有可能导致地基结构破坏，尤其对这种嵌入式建筑来说，应
该注重建筑构造的强化来解决地基冻胀的问题。在设计中选择合理的构造层次，可
以有效的抵消冷集聚的应力作用，保证场地的安全可行。如图 4 - 21 的做法，提
高保温层的隔热能力，针对性的在构造中设置防冻胀层，可以有效地降低冷量下行，
减少冻胀。
图 4 - 20 室内滑雪隧道[19]
图 4 - 21 防冻构造[42]
4.3 附属空间围合灵活架构
基于对附属空间相对位置、窗墙比、围合程度的能耗模拟结果，本研究将附属
空间围合设计方法分为：相对位置与冷区顶端相邻、依据使用需求减少窗墙比、适
度控制底界面围合程度。
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- 80 -
4.3.1 相对位置与冷区顶端相邻
室内滑雪场的附属空间一般指服务区、设备区及附属商业区、停车楼等。前文
3.3.3.1 能耗模拟实验结果表明，单位面积能耗最小的附属空间相对位置是顶端相
邻，单位面积能耗最大的附属空间相对位置是滑雪大厅下部，与底端相邻的附属空
间节能效果介于二者之间。
在室内滑雪场建筑中，建筑室内高差和高度都比较大，温度分层现象明显，较
轻的热空气会上浮至较高的出发点处，较重的冷空气则会下沉至下部冷区缓冲区。
在附属空间的相对位置设计中，可以在流线的路径上有意识地将冷区和暖区按照
高低布置，将附属空间与滑雪大厅中热空气较多的出发点区相邻设置，可以有效减
少热交换，降低能耗。例如，在文成天鹅堡室内滑雪场和长沙三只熊冰雪乐园室内
滑雪场的设计中，将附属空间布置在靠近滑雪大厅冷区顶端的部分，有效的地减少
了冷区与暖区之间的温差，减少热量的传递（图 4 - 22）。
a) 文成天鹅堡室内滑雪场[93]
b) 长沙三只熊冰雪乐园
图 4 - 22 附属空间相对位置利用温度分层
这种方法早已被爱斯基摩人所
应用，在他们建造的房屋中，将主要
的居住使用部分与地形结合抬高设
计，并在热空气大量集聚的部分生活
起居（图 4 - 23）。而下部入口处空
间设计得较为狭长，可以对外部不利
气候进行有效缓冲，外部冷空气经过狭长的入口空间，逐步过渡到室内，实现建筑
内部的被动式采暖，这种利用温度分层进行的空间层次划分也可以应用到室内滑
雪场的设计中。例如，位于上海的临港冰雪世界，设计师创造性的将精品酒店与室
内滑雪场滑雪大厅直接相连，居住在酒店中的人可以直接通过内部通道到达室内
图 4 - 23 爱斯基摩人利用温度分层
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- 81 -
滑雪场中。将精品酒店与滑雪大厅顶部相连的方式有效地利用了滑雪大厅大厅内
温度分层产生的温度差，将精品酒店与顶部温度较高的部分相连，避免产生更大量
的热传递，在方便使用的同时，有效地实现了建筑节能。
4.3.2 依据使用需求减少窗墙比
外窗的作用在于通风、采光、提供视野等。一般情况下，随着窗户面积的增加，
窗墙面积比也会随之增加。为了使建筑的运行能耗维持在较低水平，室内滑雪场附
属空间的窗墙比也应该进行一定程度的控制。
前文 3.3.3.2 能耗模拟实验结果表明，附属空间窗墙比越小，单位面积能耗越
低。增大建筑外窗面积会增加室内外热量传递，增加室内得热量，进而影响建筑的
能耗。例如，在哈尔滨、重庆和成都的融创雪世界的附属空间设计中，都合理地控
制了附属商业的窗墙比，使附属空间温度在过渡季产生变化，进而影响附属空间与
滑雪大厅之间的热传递，减少滑雪大厅单位面积能耗。
图 4 - 24 附属空间控制窗墙比
4.3.3 适度控制底界面围合程度
前文 3.3.3.3 能耗模拟实验结果表明，接地式最节能，全部围合式耗能最高，
部分围合式介于二者之间。通常情况下，在主体使用空间滑雪大厅的外围设置不同
温度梯度的缓冲空间，阻隔太阳辐射应该是有利于节能的建筑手段。但当增设的空
间也具有固定的室内温度要求时，在滑雪大厅水平层次上对其进行围合就未必是
一件好事，可以设置对温度要求不高的附属空间，如停车楼，或交通走廊等。
4.3.3.1 结构支撑
能耗模拟实验结果表明，垂直层次围合的越多，室内滑雪场滑雪大厅能源消耗
越多。因此，在室内滑雪场底界面围合的设计中，应该节制地利用雪道下部空间，
尽量多地暴露更多底界面墙体。例如，在杭州湾融创雪世界和武汉甘露山雪世界的
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- 82 -
设计中，雪道下部空间都由结构柱支撑，通过暴露底界面墙体的方式，避免了下部
具有恒定室内温度的功能空间对室内滑雪场滑雪大厅的包围，滑雪大厅底界面直
接与室外环境接触，一年四季中外部可能存在的较低温度更具有优势，有效地减少
了滑雪大厅能源的浪费（图 4 - 25）。
图 4 - 25 结构支撑[94]
4.3.3.2 与暖区相邻但不想接
室内滑雪场跨度大，举架较高，对室内滑雪场下部空间进行合理运用，是建筑
可持续目标实现的重要手段。因此，在雪道下部空间立体层次设计中，植入商业、
酒店等功能业态是理想的选择，如深圳融创华发冰雪文旅城项目和株洲云龙冰雪
乐园滑雪馆的设计中（图 4 - 26），在雪道下部空间植入大量功能业态，但植入的
功能业态的空间体量不与上部滑雪大厅直接相连，滑雪大厅与下部功能业态的建
筑体量相对独立，这样使得滑雪大厅的底界面墙体依然暴露在室外空气中，起到了
高效的节能目的。
a) 深圳融创华发冰雪文旅城项目[95]
b) 株洲云龙冰雪乐园滑雪馆[84]
图 4 - 26 与暖区相邻
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4.3.3.3 与冷区相邻
在雪道下部空间设置同样具有低温特点的冰球场或戏雪区，同等布局情况下
相比下部布置商业，减少了更多的热传递，同样能够降低滑雪大厅内部的能源消耗。
例如，位于包头的奥运冰雪中心，规划设计室内滑雪场和室内冰场，配套大面积商
业服务区。在设计中利用雪道挑高的优势，将滑雪场和冰球场有机结合，将冰球场
布置在滑雪道的下部空间中。与商业服务区相比，冰球场与滑雪场的室内温差更小，
二者之间的热传递更少，建筑节能效果更优秀。同样，位于广西大容山的室内滑雪
场设计中，利用滑雪道下部空间，在垂直层次上叠加了娱雪区，也起到了类似的节
能效果（图 4 - 27）。
a) 包头奥运冰雪中心[96]
b) 大容山高山大垌风景区建设工程[97]
图 4 - 27 与冷区相邻设计
4.4 本章小结
本章将室内滑雪场的空间形体拆分为滑雪大厅平面、滑雪大厅剖面和附属空
间围合，从这三方面提出相应的设计手法。在滑雪大厅平面方面，通过调控滑雪区
与娱雪区整合平面形状，优化雪道组合形式控制室内滑雪场的长宽比例，调节建筑
朝向趋阴避阳，达到滑雪大厅平面的集约构建。在滑雪大厅剖面方面，通过调节坡
度缩减建筑落差，缩减高度避免空间浪费，屋顶上凸削减内部容积，接地设计减少
空气暴露，使滑雪大厅剖面得到有机控制。在附属空间围合方面，通过将附属空间
相对位置与冷区顶端相邻，依据使用需求减少附属空间窗墙比，减少附属空间围合
程度，形成附属空间围合的灵活架构。
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第5章 以节能为导向的室内滑雪场围护界面设计
围护界面是建筑中直接与外部环境接触的部分，合适的围护界面设计，可以在
控制太阳辐射和引入自然光线之间达到动态的平衡。本章从围护界面中的表皮、腔
体和构造角度出发，结合能耗模拟实验的结果，提出室内滑雪场围护界面设计方法，
为室内滑雪场围护界面设计提供参考（图 5 - 1）。
图 5 - 1 能耗模拟指标与设计方法的对应关系
5.1 表皮稳态防护
基于对非透明围护结构、透明围护结构、生态介质表皮的能耗模拟结果，本研
究将围护界面表皮设计方法分为：非透明围护结构低传热、透明围护结构高效隔热、
生态介质表皮增强散热。
5.1.1 非透明围护结构低传热
太阳辐射是造成室内滑雪场热传递的重要原因之一，应该尽量避免太阳辐射
进入室内而增加制冷能耗。室内滑雪场由于室内特殊物理环境的需求，尽量不开设
窗户，因此，室内滑雪场通过屋面和外墙等非透明围护结构吸收的太阳辐射数量非
常重要。
5.1.1.1选择低传热材料
前文 3.4.1.1 能耗模拟实验表明，室内滑雪场非透明围护结构的材料传热系数
越小，建筑越节能。室内滑雪场围护界面设计中，非透明材料经常使用金属、ETFE
膜材料等。
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（1）金属 金属材料在建筑设计领域的应用较为广泛，且历史悠久。在建筑
工程中应用较为广泛的金属通常是合金，相对金属来说，合金具有硬度更强，质量
更轻，耐久更好等优点。
一般情况下，金属材料的最大弊端就是传热系数比较高。在室内滑雪场的表皮
设计中，将金属材料与保温材料复合设计，使用夹芯保温彩钢板作为室内滑雪场的
外表皮，可以有效降低外表皮的传热系数，提升室内滑雪场的保温性能和隔热性能。
同时，室内滑雪场具有较大的室内跨度，其对屋盖的重量要求比较高。金属材料具
有自重较轻的优势，可以有效减少对承重结构的荷载，减少建筑的结构成本，增加
结构安全性。
在众多金属材质中，铝材质是应用较为广泛之一，将铝材质与不同比例的铁、
镁、锰等其他金属合成，可以形成复合金属，有效增强材料各项性能。在众多的合
金中，铝镁锰合金制成的表皮具有耐寒、耐污渍的特点，是一种性价比极高的合金
金属材料。例如，哈尔滨融创雪世界的表皮设计中，使用铝镁锰合金材料金属屋面，
与保温材料结合，共同形成了具有超强保温和防火性能外表皮。并且，这种铝镁锰
合金的外表皮还可以进行复杂的压花或烤漆等处理，能够形成更有特色的、更美观
的建筑表皮（图 5 - 2）。
图 5 - 2 铝镁锰合金金属屋面
（2）ETFE 膜材料 膜材料是近年来兴起的新型建筑材料，在部分室内滑雪场
的外表皮设计中也能看到膜材料的身影。将膜材料用作建筑围护结构的做法，是将
膜材料与机械设备结合，为膜材料之间形成的密闭空间补充空气，使膜材料内外形
成空气压力差，并以此对建筑形成有效支撑。膜材料自身的传热系数比较高，但 在
膜材料之间鼓入空气后，整个气膜表皮系统的保温性能和隔热性能都会大幅度提
高，使建筑在运行过程中维持在较低的能耗水平。如青田乐园室内滑雪场使用的气
被膜面表皮系统，实现更大的建筑跨度，室内无柱无梁结构（图 5 - 3）。与传统
构造室内滑雪场相比，造价更为低廉，施工周期更短。
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图 5 - 3 气被膜面
5.1.1.2 采用浅色外饰面
室内滑雪场外表皮多使用金属材质，而金属材质可选择的色彩多种多样。以铝、
镁、锰等材料为主的金属材料呈现冷调的白色、灰色等，在室内滑雪场中应用较多
的彩钢也可以在钢材质上喷涂各种色彩。在室内滑雪场的表皮色彩设计中，应该选
择颜色较轻的金属材料较为理想，可以减少对太阳辐射的吸收（图 5 - 4）。
a）浅色外饰面
b）深色外饰面
图 5 - 4 外饰面颜色
5.1.2 透明围护结构高效隔热
根据 3.4.1.2 能耗模拟实验结果可知，室内滑雪场的透明围护结构材料传热系
数越小，建筑越节能。对于室内滑雪场来说，透明围护界面带来的光线优势远不及
透过它所损失的热量。以窗为代表的透明围护界面不仅会由于其较高的热工系数
导致热量散失严重，而且其较低的气密性还会导致冷风渗透，产生热桥。因此针对
透明围护结构这一特殊的薄弱环节，应该加强其防护。
5.1.2.1 材料选择
透明围护结构材料种类繁多，对常见的材料传热系数进行整理如表 5 - 1。由
表可知，常见的透明围护材料有 Low-E 中空玻璃、热反射镀膜玻璃、无色透明中
空玻璃等，其中，Low-E 中空玻璃具有相对较小的传热系数，比较适用于室内滑雪
场的建筑界面[98]。
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Low-E 中空玻璃指的是经过镀膜的玻璃，通常在玻璃表面镀上金属化合物，多
层金属化合物的复合使原本普通的玻璃具有了更为优秀的热工性能，Low-E 中空
玻璃的传热系数相较于普通玻璃更小，有效减少材料在室内外的热量传递，可以达
到比较好的保温效果和隔热效果。
表 5 - 1 常见透明围护结构传热系数[98]
材质
遮蔽系数
传热系数 W/(m2·K)
Low-E 中空玻璃
0.25 ~ 0.70
2.5
热反射镀膜玻璃
0.20 ~ 0.80
3.4
无色透明中空玻璃
0.86 ~ 0.88
3.5
6mm 热反射镀膜玻璃
0.25 ~ 0.90
6.2
5~6mm 无色透明玻璃
0.96 ~ 0.99
6.3
随着科技进步和时代发展，窗户的性
能也在不断提升，可以考虑增加玻璃厚度、
玻璃层数或空气间层厚度，提高透明围护
结构隔热水平。例如，增加玻璃层数，提高
隔热能力，解决窗口能量损失过大的问题
[99]（表 5 - 2）。图 5 - 5 和图 5 - 6 展示了
在窗户中分别增加一层和两层带有填充了
惰性气体空气间层的玻璃片的具体形态。
表 5 - 2 玻璃层数传热系数对比[100]
玻璃层数
1
2
3
4
传热系数 W/(m2·K)
2.515
2.096
1.564
1.201
5.1.2.2 窗框选择
在室内滑雪场的窗洞口设计中，除了考虑玻璃自身的性能，还要考虑窗框的选
择可能产生的影响。目前，市面上采用较多的窗框种类有木窗框、塑钢窗框、铝合
金窗框、铝木复合窗框等（图 5 - 7），不同的型材有其自身的特点。具体的特点
如下：
（1）塑钢窗框 基材为未增塑聚氯乙烯内衬增强型钢。塑钢窗框具有塑料
图 5 - 5 双玻窗[99]
图 5 - 6 三玻窗[99]
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材质相同的优点，保温性能和隔音性能都比较好，价格较低；但是，塑钢窗框的缺
点是容易老化变形，且自重较大。
（2）铝合金窗框 是目前市面上应用最广泛的窗框型材之一，铝合金窗框
的优点是耐腐蚀、不易生锈，使用年限长，且强度较高；其缺点是导热性能较高，
不利于保温。
（3）断桥铝包木复合窗框 这种框材上增加了隔热条，同时在窗框外侧镶
嵌一层铝合金型材，保温性能和隔热性能良好，但工艺复杂，成本较高。
综上，对常见的窗框型材进行了比较（表
5 - 3），一般来说，相对于非金属材质，金属
材质由于其自身良好的导热性能，其保温隔热
的能力较弱。由于室内滑雪场对于保温隔热具
有较高要求，且室内滑雪场表皮上的透明围护
结构部分相对较少，综合考虑建材成本、施工成本和运营成本，建议使用复合材质
的窗框搭配多层玻璃，以取得较好的保温效果。
表 5 - 3 常见窗框的传热系数
框材名称
塑钢窗框
铝合金窗框
断桥铝包木复合窗框
传热系数 W/(m2·K)
2.0~2.8
4.2~4.8
2.4~3.2
5.1.3 生态介质表皮增强散热
前文 3.4.1.3 建筑能耗模拟结果表明，相比于普通的没有附加层次的屋顶，在
顶界面上附加绿化层次是颇为有效的节能手段。当室内滑雪场没有设计成随雪道
走势的单坡屋顶形式，而设计成水平屋顶时，可以考虑在建筑表面上附加生态介质
表皮，即绿化屋面和蓄水屋面。
5.1.3.1 绿化屋面
在室内滑雪场的屋顶上附加土壤层和绿化层，可以
利用土壤绝佳的隔热能力，减缓建筑室内外之间的热传
递。同时，绿化层中大量绿植会带走建筑表面的热量，
利用植物的蒸腾作用降低室内滑雪场表皮温度，并且植
被密集的叶片可以抵挡太阳辐射，减少建筑对太阳辐射
的直接吸收。但在绿化屋面的设计中，覆土及植草必须
同时加强屋顶结构的承载能力。
常见的绿化屋面设计采用人工种植的方式与景观结
图 5 - 7 窗框类型
图 5 - 8 绿化屋面构造[83]
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合，因此需要对构造层次和土壤环境进行优化。构造上需要包含结构层、保护层、
排水层、过滤层、生长介质和植被层，目的是在有限的界面面积之内还原出基本生
态系统（图 5 - 8）。
5.1.3.2 蓄水屋面
水的比热容相较于一般的建筑材料大得多，蒸发 1
kg 水可以消耗高达 2 260 kj 的热量。利用水的这一特
性，蓄水屋面可以利用水的蒸发带走室内滑雪场表皮的
大量热量。通常，蓄水屋面包括深蓄水和浅蓄水，蓄水
构造做法上应该注重防水层的设计（图 5 - 9）。有研究
表明，深蓄水做法的屋面，其室内顶层夏季空气温度相
较于普通屋面室内空气温度低 2~5℃[101]，隔热效果比
较显著。
例如，湘江欢乐城欢乐雪域，将水乐园布置在室内滑雪场的屋顶上，使室内滑
雪场的屋顶被水和绿化覆盖，这种蓄水式设计利用了水的优良散热性能，极大地增
加了室内滑雪场的保温性能和隔热性能。同样，在上海临港的冰雪世界中，也在设
计中将屋面蓄水，有效减少了建筑表皮的热传递，减少了建筑在运行过程中的能源
消耗（图 5 - 10）。
a) 湘江欢乐城欢乐雪域[92]
b) 上海临港南汇新城冰雪世界
图 5 - 10 绿化与蓄水屋面
在屋面附加绿化层次或蓄水设计中，应该考虑建筑结构的承载能力，保证结构
是安全可用，且是经济、可持续的。例如，长沙湘江欢乐城的欢乐雪域采用钢屋盖
结构，由于水乐园中布置了水池和漂流河等游乐项目，建筑附加的恒荷载和活荷载
都非常大，属于重型屋面。因此，欢乐雪域的钢屋盖采用主次桁架体系，由 7根格
构柱在纵向层次上进行支承（图 5 - 11），通过严谨的结构体系设计确保蓄水重
型屋面的稳定性和安全性。
图 5 - 9 蓄水屋面构造[83]
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图 5 - 11 钢屋盖示意[102]
5.2 腔体梯度缓冲
基于腔体深度、腔体方向、腔体布局的模拟结果，将腔体设计方法分为：利用
建筑结构扩大腔体深度、方向选择考虑腔体得热能力、核心式腔体布局促进热流通。
5.2.1 利用建筑结构扩大腔体深度
前文 3.4.2.1 能耗模拟结果表明，空腔结构体系有助于节能，且腔体越深，单
位面积能耗越小。室内滑雪场的空腔体系依附于建筑的界面生长，与建筑结构协同
作用，是增强围护界面空腔体系环境适应性的有效方式。利用“建筑结构”与“界
面空腔”的一体化整合，不仅可以优化室内滑雪场的结构形式，丰富室内滑雪场的
形态类型，提高室内滑雪场空间形态的审美特征，更有助于节约建筑材料，降低能
耗，使室内滑雪场以整体协同的方式适应各种气候环境。
室内滑雪场界面的结构一般为钢结构、混凝土或二者的结合，具有一定的厚度，
且能够形成通风的空腔（表 5 - 4）。将建筑结构形成的空间作为四边连续式空腔
体系，在空腔两侧分别配置外部隔热层和内部保温层，这种结合建筑结构骨架的核
心式空腔将对室内滑雪场节能产生重要作用。
表 5 - 4 室内滑雪场结构形式示意图[103]
名称
哈尔滨融创雪世界
广州融创雪世界
成都融创雪世界
结构
钢结构
低、中区：钢结构+混凝土
高区：混凝土
主结构：混凝土
次结构：钢结构
结构
剖面
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建筑结构的空间化特点为围护界面空腔的形成提供了良好的条件。哈尔滨融
创雪世界借助建筑结构的空间与材料性能的协同作用，形成了具有温度缓冲作用
的结构一体化界面空腔。由于地处严寒地区，建筑结构主体及相关构件容易出现低
温冷脆的情况。因此采用双层保温构造形式，在室内一侧设置岩棉加 PIR 复合保
温材料的内保温层，在滑雪大厅室外一侧设置玻璃棉外保温层。两层保温层之间形
成了空腔，有效减少热量传递，加强了滑雪大厅的整体保温效果（图 5 - 12）。
图 5 - 12 双层通风表皮
与围护结构整合的空腔体系是真正具
有一定体量的空气层，可以有效地扩大腔体
的缓冲效率，最大化地利用建筑围护结构。
空腔借助于双层甚至多层界面之间的空气
腔来达到温度缓冲的目的。例如，湘江欢乐
城欢乐雪域使用金属夹芯板作为保温材料，
并在保温层与建筑围护结构之间保留空气
间层，空气间层的厚度和室内滑雪场围护结
构的厚度相同，提升了室内滑雪场的整体保温性能和隔热性能（图 5 - 13）。同时，
在空气间层两个平行墙面的表面涂刷能够进行热反射的材料，有效降低热量传递。
5.2.2 方向选择考虑腔体得热能力
前文 3.4.2.2 模拟结果表明，单位面积能
耗最大的腔体方向是南向，东向、西向、北
向对建筑能耗的影响相差不大。室内滑雪场
应该根据实际情况选择合适的腔体方向。缓
冲腔体既是抵御外界环境的屏障，也是吸收
环境能量的媒介。当缓冲腔体置于南侧时，
其接收到的太阳辐射较多，会给建筑空间提
供热量，而如果朝向其他方向，则可以起到减少围护结构热缓冲的作用（图 5 - 14）。
图 5 - 13 建筑结构与腔体结合[104]
图 5 - 14 朝向对太阳辐射的影响[105]
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在建筑南侧设置空腔体系，将会扩大建筑对太阳辐射的得热能力。白天阳光照
射时，表皮腔体会将热能储存，而当瓦岸上室外温度降低后，腔体空间内部的热量
会逐渐释放，导致建筑室内温度的升高。而室内滑雪场是全天二十四小时都需要低
温环境的，南向腔体在夜晚释放的热量将会导致建筑能耗增高。因此，在室内滑雪
场空腔体系的朝向设计中，应该谨慎选择单向腔体朝南。理想的腔体形式是下文中
提到的四边连续式腔体。
5.2.3 核心式腔体布局促进热流通
从3.4.2.2 能耗模拟结果看，四边式空腔体系（核心式腔体）能够形成连续的
空气间层，是阻冷的最佳腔体布局。
5.2.3.1 界面整体附加腔体促进热流通
界面整体附加腔体是将建筑完全被腔体包围，使建筑外部增加了一层新的界
面。腔体之间形成贯穿的空气层，通过室外第一层界面进入空气层的能量在此流通
循环，有助于积极利用风压原理与热压原理，促使聚集的能量在空气层中流动，对
内部环境形成有效的缓冲。
风口位置包括进风口和排风口，进风口的位置设置在建筑底部，排风口的位置
设置在建筑顶部，从顶部带走热空气，如图 5 - 15。以烟囱效应为基础，位于底层
的冷空气会持续向高处流动，建筑上部的开口可以不断地将热空气排走。通过空气
的流动，保持腔体良好的隔热效果。
图 5 - 15 空腔体系热流通示意图
5.2.3.2 余温循环式空腔体系
在室内滑雪场日常使用中，设备运行过程中产生的余冷余热，是建筑无效能耗
之一。室内滑雪场因其特殊的制冷需求和制雪需要，设备运行过程散失的余温所造
成的的能量损耗占据建筑总能耗的 8%~25%[42]。大量的余冷余热为建筑内部运行
带来了巨大的负担，同时，室内滑雪场内部的许多由于热传递带来的问题，可以通
过对设备余冷余热的有效利用来解决。
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当室外温度高于室内温度时，将设备运行产生
的余冷通过管道输送到空腔体系当中，使空腔中形
成低温气幕，一定程度地抵挡室外高温向室内蔓延。
当室外温度低于室内温度时，例如，哈尔滨冬天的温
度可达到零下 25℃，这种情况下，可将设备余热通
过管道输送到空腔体系中，余热形成的气幕可以有
效防止室外超低冷空气对室内的侵袭（图 5 - 16）。
5.3 构造高效阻隔
基于对门窗洞口、构造层次、功能构件配置的能耗模拟结果，本研究将围护界
面构造设计方法分为：门窗洞口精准抵御热交换、界面保温构造复合多层次、光伏
功能构件多样化配置等三个方面描述相应的设计方法。
5.3.1 门窗洞口精准抵御热交换
前文 3.4.3.1 实验表明，门窗洞口的存在会加大建筑的单位面积能耗。室内滑
雪场冷区和暖区温度差异巨大，冷暖区之间需要开设出入口方便人员进出，而冷暖
区之间门窗的开设成为了能量快速流动的通道。在设计中，需延长入口缓冲空间距
离或在入口处进行方向转折处理，同时，应该采取措施防止窗口漏冷。
5.3.1.1 延长入口缓冲空间距离
在通行出入口的设计中，考虑延长入口缓冲空间的距离，减少外部服务区的热
空气对冷区的影响，使热空气在狭长的入口空间被有效缓冲。例如，在湘江欢乐城
欢乐雪域、成都融创雪世界、哈尔滨融创雪世界的设计中，都使用了较长的入口缓
冲空间与暖区进行过渡，同时选择气闸门等方式阻隔冷暖区的能量交换（图 5 - 17）。
图 5 - 17 出入口缓冲设计
5.3.1.2 入口方向转折处理
滑雪大厅入口处方向的转折处理同样可以削减来自服务区热空气的侵袭。例
图 5 - 16 余温循环空腔体系
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如，在赤马湖冰雪世界和长沙三只熊室内滑雪场的设计中，在出入口的处理上应用
了转折处理方式。同样，在重庆际华园冰雪世界，出入口规模更大，其抵挡室外热
空气的本质也进行了入口处的方向转折，对室外热空气进行缓冲（图 5 - 18）。
图 5 - 18 入口处转折
5.3.1.3 观景窗多层次处理
从商业街区能看到室内滑雪场内部的使用场景，产生视线互动，有利于商业经
营，这一点也恰恰是室内滑雪场节能设计的技术难点之一，在设计建造中，要格外
注意冷暖区交界部分的节能设计。虽然玻璃的传热系数较大，但如果与传热系数较
低的空气复合，在双层甚至三层玻璃之间加入密封的空气间层，同时，使用能够阻
断热桥的铝合金型材边框，可以从一定程度上实现对热量的有效隔绝（图 5 - 19）。
观景窗的使用固然有它的优点，但其处在冰雪区和商业区的交界处，冰雪区的
温度和相对湿度分别为-3~-5℃和 85%~95%，而商业区的温度和相对湿度分别是 25℃
和70%，因此结露的问题必须格外关注。可以在观景窗上循环干热空气，循环的干
热空气的露点温度低于观景窗玻璃的表面温度。
图 5 - 19 观景窗隔热设计
5.3.2 界面保温构造复合多层次
前文 3.4.3.2 能耗模拟实验结果表明，当构造层次为内保温，并且内保温层与
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- 95 -
空气间层搭配时，建筑最节能；而当构造层次为单纯的夹芯保温彩钢板时，建筑耗
能最高。目前，建筑设计中常用的保温形式如表 5 - 5，探讨室内滑雪场的构造层
次中合适的保温形式是室内滑雪场构造层次设计的重中之重。
表 5 - 5 三种保温类型优缺点
保温类型
优点
缺点
内保温
保温层不易受到外界气候的影响，耐
久性较好
受建筑结构的影响，很难在室内形成
连续性，易产生热桥
外保温
连续性较强，减少热桥的产生
易受外界气候干扰，耐久性较弱
夹芯保温
不易受外界气候的影响，减少热桥的
产生，保温效果较好
承载能力相对较弱
5.3.2.1 构造层次“外隔热+内保温”
过去，室内滑雪场使用单层保温形式，类似于冷库的构造。随着室内滑雪场设
计经验的增多，建筑围护界面设计开始向复合化发展，采用双层通风表皮的形式。
双层通风表皮指的是在围护界面外层进行隔热设计，有效减少太阳直射；内层进行
保温设计，采用保温性能优越的材料，有效保持室内温度；内外之间的夹层设计为
空气间层，进一步隔绝热量传递。这种双层通风表皮的设计，不仅将外隔热与内保
温结合，形成双倍保冷体系；而且，利用中间空气间层产生的“烟囱效应”，带来
更多的自然通风，将腔体热量快速带走。多重保护措施的叠加，使建筑性能大幅度
提升。同时，与早期经常使用的单层夹心保温板相比，双层通风表皮的界面造型更
加多样、美观，建筑效果更加现代化。
在潮湿季节，室内滑雪场的屋顶容易出现结露现象，滴落的水滴不仅影响雪质，
也影响滑雪者的滑雪体验。同时，室内湿气较重会产生雾气漂浮在屋顶，影响建筑
室内照明，因此室内滑雪场的构造层次也应该设计为有空气隔热层的双层结构，避
免结露和雾气等现象。
例如，广州融创雪世界采用“外隔热+内保温”的构造层次，使用压型钢板和
憎水玻璃棉进行外侧隔热处理，使用发泡玻璃贴在室内一侧保温处理。侧界面使用
钢桁架柱，钢架之间的空气间层形成了包裹建筑物的空腔体系，大大降低了建筑整
体用能。哈尔滨融创雪世界的界面设计中，也采用了 PIR 和岩棉复合金属夹芯板
复合的形式，将外隔热、内保温与室内滑雪场空腔体系相结合，有效降低建筑室内
外的热传递，大大降低了能源消耗（图 5 - 20）。
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图 5 - 20 “外隔热+内保温”双层围护界面示意
5.3.2.2 保温材料选择
对几种常用的保温材料进行比选，其中，EPS 聚苯板、XPS 挤塑聚苯板、
Mineral Wool 玻璃棉、Foamglass 泡沫玻璃的导热系数相对较大，EPS 聚苯板、
XPS 挤塑聚苯板的防火性能很差（表 5 - 6）。目前室内滑雪场常用的保温材料为
PIR 聚异三聚氰酸脂。例如，在湘江欢乐城欢乐雪域的保温设计中，采用工厂预制
的PIR 复合保温板，施工时现场安装密封。安装完成后，通过整个内表面上红外线
摄像头的读数可以判断墙壁和天花板的密封性良好。
表 5 - 6 保温材料性能
类型
生产方式
密度
（kg/m3）
导 热 系 数
W/（m·K）
厚度
（mm）
重
量
防火
性
PIR 聚异三聚氰酸脂
连续发泡加工
40
0.0213
150
14
良好
PU 聚氨酯
连续发泡加工
40
0.026
150
14
一般
类型
生产方式
密度
（kg/m3）
导 热 系 数
W/（m·K）
厚度
（mm）
重
量
防火
性
EPS 聚苯板
碾压在框架里
30
0.034
250
15.5
很差
XPS 挤塑聚苯板
碾压在框架里
33
0.038
300
17.9
很差
Mineral Wool 玻璃棉
连续碾压
120
0.038
300
44
很好
Foamglass 泡沫玻璃
碾压在框架里
115
0.041
300
42.5
很好
Phenolic 酚醛保温板
在框架里发泡
80
0.02
150
20
很好
5.3.3 光伏功能构件多样化配置
前文 3.4.3.3 实验结果表明，与普通式屋面相比，将光伏板与室内滑雪场大面
积屋面进行一体化设计，显著地降低了建筑单位面积能耗。
由于度电成本较高，光伏发电再过去一直没有达成广泛应用。随着产业规模提
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升，过去十年间光伏组件的成本已经下降了 90%，光伏度电成本基本和火电持平，
分布式光伏系统装机容量已经大幅增长（表 5 - 7）。在分布式光伏发电已经得到
广泛应用的今天，室内滑雪场的表皮界面是值得开发的优质资源。以北京地区为例，
一个面积为 40 000m2的室内滑雪场，光伏安装容量约为 8MWp，碳排放量减少约
6 800 吨，全年发电量可达 820 万度。
表 5 - 7 光伏度电成本变化（2009~2020）[106]
类型
2009 年
2016 年
2017 年
2018 年
2019 年
2020 年
下降百分比
煤气
275
192
183
179
175
175
36%
煤
123
102
102
102
109
112
1%
地热
76
98
97
91
91
80
6%
天然气
83
63
60
58
56
59
29%
风电
135
47
45
42
41
40
70%
光伏
359
55
50
43
40
37
90%
5.3.3.1 屋面光伏构件设计
可再生能源的利用是室内滑雪场节能的重要技术手段，结合室内滑雪场大面
积屋面资源，进行 BIPV 设计，实现建筑光伏一体化。在屋面安装光伏装置，需要
找到合适的结构来支撑板材，目前市面上常见的安装方式有倾斜式支架和平卧式
支架，由于室内滑雪场的顶界面自身带有一定的倾斜角度，同时考虑美观需求，平
卧式支架是适合室内滑雪场光伏板安装的合理结构（图 5 - 21）。
a) 倾斜式支架
b) 平卧式支架
图 5 - 21 光伏板安装类型
欧洲的室内滑雪场，有较多项目的屋顶都安装了太阳能光伏发电系统。例如，
荷兰的 SnowWorld Landgraaf 拥有长达 550 米长度的室内滑雪场，绿色电力公司
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Indi Energie 与荷兰全方位服务太阳能公司 KiesZon 合作，在其尺度巨大的室内滑
雪场屋顶上安装了约 10 000 块太阳能光伏电池板。在白天，Landgraaf 屋顶上的太
阳能电池板将产生比满足室内滑雪场能源需求所需的更多的能量，并且能将产生
的多余能量输送给当地社区。滑雪馆每年将产生 250 万kWh 的绿色能源。德国
Alpincenter Bottrop 滑雪馆建筑表面也被太阳能电池板覆盖。（图 5 - 22）
图 5 - 22 光伏屋面设计[106-108]
在我国，北京乔波室内滑雪馆也使用了光伏一体化屋面设计，滑雪馆采用的是
分布式光伏发电形式，将光伏发电板集成在室内滑雪场大面积的屋顶上，不仅对太
阳辐射进行了高效的转化，年均发电量 150 万度，并且，从环境效益、经济效益、
技术效益等多方面都实现了完美的融合。
5.3.3.2 立面光伏构件设计
室内滑雪场立面开设门窗洞口较少，建筑界面通常进行一体化的连续设计，将
光伏技术应用到立面幕墙当中，将会大大提高清洁能源的转化，不仅获得更大的铺
设面积，而且为建筑能源提供了更加有力的补充。
近几年来，光伏组件已经能够与各种建
筑材料进行复合设计。采用特殊的工艺手
段，可以作为建筑材料直接应用到建筑表皮
中。这种做法大大降低了光伏系统的安装难
度，在实现光伏节能设计的同时，保持了建
筑表皮的美观。通常情况下，电池片越深，
转化效率越高，目前生活中经常见到的光伏
发电板也通常呈现深蓝色到黑色，但考虑到
应用到建筑立面的美观需求，电池片也可以
呈现为浅色形态（图 5 - 23）。多晶硅电池
片一般呈现为具有结晶状形态的花纹，如图
5 - 24，外形非常美观，既可以满足大型公共建筑外表皮设计的美观性需求，更能
产生富余能源为建筑提供动力。
图 5 - 23 单晶硅的颜色[109]
图 5 - 24 多晶硅的肌理[109]
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- 99 -
5.4 本章小结
本章将室内滑雪场的围护界面拆分为表皮、腔体和构造，并从表皮、腔体和构
造三方面提出相应的设计手法。其中，在表皮方面，通过非透明围护结构低传热，
透明围护结构高效隔热，生态介质表皮增强散热，使表皮能够对室内滑雪场形成稳
态防护。在腔体方面，通过利用建筑结构扩大腔体深度，方向选择考虑腔体得热能
力，核心式腔体布局促进热流通，使腔体能够对室内滑雪场形成梯度缓冲。在围护
界面构造方面，门窗洞口精准抵御热交换，界面保温构造复合多层次，光伏功能构
件多样化配置，使围护界面构造能够对室内滑雪场形成高效阻隔。
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结 论
通过对室内滑雪场空间形态和建筑节能进行文献调研和资料汇总，分析既有
研究的不足，将建筑节能与室内滑雪场空间形态建立联系。以网络调研和实地调研
为基础，提取与建筑能耗相关联的室内滑雪场空间形态设计参数，将室内滑雪场空
间形态分为空间形体和围护界面两大类，并以室内滑雪场空间形体参数和围护界
面为自变量，使用 DesignBuilder 进行室内滑雪场建筑能耗模拟，讨论室内滑雪场
空间形态与建筑能耗的关系，基于此提出以节能为导向的室内滑雪场空间形体设
计方法和围护界面设计方法。
具体研究成果如下：
（1）在理论研究层面，本文总结和分析了室内滑雪场的能耗构成与用能现状，
提出应该在室内滑雪场方案设计阶段，重视空间形态设计对室内滑雪场建筑能耗
产生的影响，并在此阶段研究空间形态设计参数与室内滑雪场能耗之间的作用关
系。
（2）根据实地调研与资料收集，分析室内滑雪场空间形态的典型设计特征，
总结出空间形体与围护界面两类空间形态要素，并依据调研结果，结合相关建筑设
计规范，建立影响室内滑雪场能耗的空间形体数据组和围护界面数据组。
（3）通过对空间形体与围护界面设计参数进行数据采集，将滑雪大厅平面、
滑雪大厅剖面、附属空间围合、表皮、腔体和构造等参数作为能耗模拟的自变量，
分别在 DesignBuilder 能耗模拟软件中进行实验，得出空间形体与围合界面对室内
滑雪场建筑能耗的影响结果。同时，对实验结果进行可视化处理，并对能耗模拟结
果进行比较。
（4）从空间形体与围护界面两方面对能耗模拟的结果进行分析，探究空间形
体、围合界面与建筑能耗的作用关系，并基于能耗模拟结果，提出以节能为导向的
室内滑雪场空间形体设计方法和围护界面设计方法。
综上，本文所提出的室内滑雪场空间形态设计方法是一种以节能为导向的设
计方法，是一种从空气调节转向空间调节，降低室内滑雪场建筑能耗的被动式设计
方法，在室内滑雪场节能设计理论与实践相结合方面具有一定的实际意义，补充了
现有研究的空缺。
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
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bf2e6d9d1edcbfcfab9765186e2f978e82e87be1fe8b7c0cbf1ac94604057a52802c&sc
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f2e762a8873feb0fb527973eb4f06c4b9ae32258a9f39e50f86b3ce3394028cebda&sce
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附 录
附录 1 室内滑雪场研究样本统计表
场馆名称
建成时
间
地区
气候区
建筑面积
（m2）
冰雪面积
（m2）
图片
哈尔滨融创
雪世界
2017 年
黑龙江
严寒地区
80 000
65 000
辽宁冠翔冰
雪大世界
2014 年
辽宁
严寒地区
18 487
-
内蒙古达永
山滑雪馆
2005 年
内蒙古
严寒地区
15 000
8 000
北京乔波冰
雪世界
2005 年
北京
寒冷地区
31 000
-
张家界冰雪
世界室内滑
雪馆
2019 年
湖南
夏热冬冷
地区
63 322
27 655
石家庄西部
长青室内冰
雪馆
2017 年
河北
寒冷地区
20 000
12 000
洛阳伏牛山
四季冰雪乐
园
2009 年
河南
寒冷地区
12 000
8 000
邯郸四季滑
雪馆
2016 年
河北
寒冷地区
10 000
8 000
秦岭四季滑
雪场
2016 年
陕西
寒冷地区
10 000
10 000
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 109 -
附录 1（续表）
场馆名称
建成时
间
地区
气候区
建筑面积
（m2）
冰雪面积
（m2）
图片
成都融创雪
世界
2020 年
四川
夏热冬冷
地区
80 800
55 300
无锡融创雪
世界
2019 年
江苏
夏热冬冷
地区
17 500
-
绍兴乔波冰
雪世界
2009 年
浙江
夏热冬冷
地区
40 000
-
重庆融创雪
世界
2020 年
重庆
夏热冬冷
地区
25 000
18 500
重庆际华园
冰雪小镇
2018 年
重庆
夏热冬冷
地区
22 500
16 400
重庆武隆仙
女山室内滑
雪场
2016 年
重庆
夏热冬冷
地区
17 000
11 000
文成天鹅堡
滑雪场
2014 年
浙江
夏热冬冷
地区
12 222
-
温州奇特冰
雪世界
2020 年
浙江
夏热冬冷
地区
22 000
-
马鞍山启迪
乔波冰雪世
界
2017 年
安徽
夏热冬冷
地区
-
-
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 110 -
附录 1（续表）
场馆名称
建成时
间
地区
气候区
建筑面积
（m2）
冰雪面积
（m2）
图片
桃花雪缘四
季滑雪场
湖南
夏热冬冷
地区
-
-
湘江欢乐城
欢乐雪域
2020 年
湖南
夏热冬冷
地区
30 000
-
长沙瑞翔冰
雪世界
2011 年
湖南
夏热冬冷
地区
31 400
-
扬州邵伯湖
室内滑雪场
江苏
10 000
-
宁波喜马拉
雅冰雪世界
2021
浙江
-
-
天台山雪乐
园
2015 年
浙江
夏热冬冷
地区
25 400
12 000
青田乐园室
内滑雪场
2016 年
浙江
夏热冬冷
地区
6 000
-
三只熊冰雪
王国
2015 年
湖南
夏热冬冷
地区
10 000
-
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 111 -
附录 1（续表）
场馆名称
建成时
间
地区
气候区
建筑面积
（m2）
冰雪面积
（m2）
图片
冰河世纪滑
雪场
2016 年
广西
夏热冬暖
地区
-
-
启迪鸿星梧
州雪立方冰
雪世界
2021 年
广西
夏热冬暖
地区
25 000
-
深圳阿尔卑
斯冰雪世界
2000 年
2020 改
造开业
广东
夏热冬暖
地区
10 400
5 600
广州融创雪
世界
2019 年
广东
夏热冬暖
地区
75 000
52 000
贵州荔波冰
雪水世界主
题乐园室内
滑雪场
2017 年
贵州
32 500
-
贵州关岭奇
缘谷冰雪小
镇室内滑雪
场
2017 年
贵州
温和地区
20 000
15 000
石林冰雪海
洋世界
2018 年
云南
温和地区
37 000
37 000
遵义思达欢
乐谷室内滑
雪馆
2017 年
贵州
温和地区
-
-
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 112 -
附录 1（续表）
场馆名称
建成时
间
地区
气候区
建筑面积
（m2）
冰雪面积
（m2）
图片
乐海四季滑
雪场
-
陕西
-
12 000
-
昆明融创雪
世界
2019 年
云南
温和地区
30 000
-
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 113 -
附录 2 能耗模拟结果统计表
表 1 平面形状能耗模拟结果
平面形状
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
矩形（严寒地区）
18521262.86
418919.4
182048.9
261.7690781
梯形
15228677.14
358739.5
155896.7
261.343183
并列矩形
15450245.71
340697.4
148056.2
261.7241267
L形
22287648.57
1356319
589412.6
266.1546422
椭圆形
21327748.57
2768595
1203142
265.2577201
矩形（寒冷地区）
26699405.71
418919.4
182048.9
373.7217524
梯形
21956540
358739.5
155896.7
373.0274934
并列矩形
22273560
340697.4
148056.2
373.7654122
L形
32185428.57
1356319
589412.6
374.8617262
椭圆形
30903142.86
2768595
1203142
365.6529337
矩形（夏热冬冷地区）
33386457.14
418919.4
182048.9
465.2624975
梯形
27467674.29
358739.5
155896.7
464.5137863
并列矩形
27866882.86
340697.4
148056.2
465.609794
L形
40476028.57
1356319
589412.6
465.9171902
椭圆形
39061400
2768595
1203142
451.1898781
矩形（夏热冬暖地区）
40327942.86
418919.4
182048.9
560.2862581
梯形
33180800
358739.5
155896.7
559.3531906
并列矩形
33650200
340697.4
148056.2
560.5739507
L形
49051742.86
1356319
589412.6
560.1040577
椭圆形
47596514.29
2768595
1203142
540.6780596
矩形（温和地区）
26334282.86
418919.4
182048.9
368.7234929
梯形
21648440
358739.5
155896.7
367.9129515
并列矩形
21960025.71
340697.4
148056.2
368.6170659
L形
31664371.43
1356319
589412.6
369.1389679
椭圆形
30045000
2768595
1203142
356.6555564
表 2 长宽比能耗模拟结果
长宽比
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
5.5（严寒地区）
10479371.43
253193.1
110029.6
250.1579062
5.00
11403451.43
276047.5
119961.4
249.7821785
4.50
12674965.71
307472.4
133617.6
249.3736351
4.00
14295754.29
347467.7
150998.3
249.0022602
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 114 -
表 2（续表）
长宽比
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
3.50
16257485.71
396033.4
172103.4
248.5577905
3.00
18915151.43
461740
200657.4
248.1500346
2.50
22727882.86
556014.6
241626.1
247.7283584
2.00
28388091.43
695998.1
302458.4
247.3032276
1.50
37747228.57
927399.5
403018.1
246.8971485
5.5（寒冷地区）
15156682.86
253193.1
110029.6
358.0717892
5.00
16494477.14
276047.5
119961.4
357.5538441
4.50
18334800
307472.4
133617.6
356.9832307
4.00
20680028.57
347467.7
150998.3
356.4562994
3.50
23519937.14
396033.4
172103.4
355.8429076
3.00
27366600
461740
200657.4
355.2741324
2.50
32884971.43
556014.6
241626.1
354.6844851
2.00
41077342.86
695998.1
302458.4
354.0899397
1.50
54624771.43
927399.5
403018.1
353.5314423
5.5（夏热冬冷地区）
19079448.57
253193.1
110029.6
448.5769622
5.00
20763702.86
276047.5
119961.4
447.9288672
4.50
23080794.29
307472.4
133617.6
447.2181209
4.00
26034714.29
347467.7
150998.3
446.5812819
3.50
29609514.29
396033.4
172103.4
445.8016499
3.00
34452914.29
461740
200657.4
445.0948321
2.50
41401428.57
556014.6
241626.1
444.3644424
2.00
51717514.29
695998.1
302458.4
443.632568
1.50
68773742.86
927399.5
403018.1
442.9263021
5.5（夏热冬暖地区）
23173005.71
253193.1
110029.6
543.0225968
5.00
25222154.29
276047.5
119961.4
542.3095998
4.50
28040500
307472.4
133617.6
541.516275
4.00
31632085.71
347467.7
150998.3
540.7909199
3.50
35981942.86
396033.4
172103.4
539.9388365
3.00
41873571.43
461740
200657.4
539.1534062
2.50
50326000
556014.6
241626.1
538.3419228
2.00
62875000
695998.1
302458.4
537.5286675
1.50
83624028.57
927399.5
403018.1
536.7521477
5.5（温和地区）
14866365.71
253193.1
110029.6
351.373657
5.00
16173205.71
276047.5
119961.4
350.7528655
4.50
17971748.57
307472.4
133617.6
350.0805873
4.00
20263011.43
347467.7
150998.3
349.437463
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 115 -
表 2（续表）
长宽比
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
3.50
23039234.29
396033.4
172103.4
348.741688
3.00
26798582.86
461740
200657.4
348.0743815
2.50
32191742.86
556014.6
241626.1
347.3846528
2.00
40198342.86
695998.1
302458.4
346.6926933
1.50
53437371.43
927399.5
403018.1
346.0293099
表 3 建筑朝向能耗模拟结果
建筑朝向
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
东（严寒地区）
17523457.14
427458.3
185759.7
248.2775515
西
17520768.57
427458.3
185759.7
248.240747
南
17523128.57
427458.3
185759.7
248.2730537
北
17527411.43
427458.3
185759.7
248.3316828
东南
17529685.71
427458.3
185759.7
248.3628161
东北
17527468.57
427458.3
185759.7
248.332465
西南
17524977.14
427458.3
185759.7
248.2983592
西北
17527222.86
427458.3
185759.7
248.3291014
东（寒冷地区）
25350497.14
427458.3
185759.7
355.4238897
西
25346240
427458.3
185759.7
355.3656126
南
25355708.57
427458.3
185759.7
355.4952303
北
25351440
427458.3
185759.7
355.4367967
东南
25364065.71
427458.3
185759.7
355.6096333
东北
25353117.14
427458.3
185759.7
355.4597555
西南
25352060
427458.3
185759.7
355.4452841
西北
25353011.43
427458.3
185759.7
355.4583084
东（夏热冬冷地区）
31918885.71
427458.3
185759.7
445.3402288
西
31917885.71
427458.3
185759.7
445.3265396
南
31920828.57
427458.3
185759.7
445.3668251
北
31923771.43
427458.3
185759.7
445.4071106
东南
31927457.14
427458.3
185759.7
445.4575653
东北
31923942.86
427458.3
185759.7
445.4094573
西南
31921771.43
427458.3
185759.7
445.3797321
西北
31923771.43
427458.3
185759.7
445.4071106
东（夏热冬暖地区）
38791514.29
427458.3
185759.7
539.4213865
西
38791000
427458.3
185759.7
539.4143463
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 116 -
表 3（续表）
建筑朝向
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
南
38796742.86
427458.3
185759.7
539.4929618
北
38796257.14
427458.3
185759.7
539.4863127
东南
38802228.57
427458.3
185759.7
539.5680571
东北
38795057.14
427458.3
185759.7
539.4698856
西南
38794057.14
427458.3
185759.7
539.4561963
西北
38797085.71
427458.3
185759.7
539.4976552
东（温和地区）
24832034.29
427458.3
185759.7
348.32652
西
24827837.14
427458.3
185759.7
348.2690642
南
24830234.29
427458.3
185759.7
348.3018793
北
24835965.71
427458.3
185759.7
348.3803383
东南
24839160
427458.3
185759.7
348.4240657
东北
24837000
427458.3
185759.7
348.3944969
西南
24830765.71
427458.3
185759.7
348.3091542
西北
24835554.29
427458.3
185759.7
348.3747062
表 4 滑雪大厅坡度能耗模拟结果
坡度（°）
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
8（严寒地区）
17523282.86
427458.3
185759.7
248.2751657
11
17526431.43
427458.3
185759.7
248.3182673
14
17530068.57
427458.3
185759.7
248.3680571
17
17528400
427458.3
185759.7
248.3452156
20
17507920
427458.3
185759.7
248.0648597
23
17515997.14
427458.3
185759.7
248.1754297
8（寒冷地区）
25351640
427458.3
185759.7
355.4395346
11
25357888.57
427458.3
185759.7
355.5250728
14
25360757.14
427458.3
185759.7
355.5643414
17
25357648.57
427458.3
185759.7
355.5217874
20
25320680
427458.3
185759.7
355.0157153
23
25332185.71
427458.3
185759.7
355.1732199
8（夏热冬冷地区）
31902057.14
427458.3
185759.7
445.1098582
11
31923800
427458.3
185759.7
445.4075017
14
31936400
427458.3
185759.7
445.5799863
17
31939800
427458.3
185759.7
445.6265298
20
31917285.71
427458.3
185759.7
445.318326
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 117 -
表 4（续表）
坡度（°）
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
23
31938114.29
427458.3
185759.7
445.6034536
8（夏热冬暖地区）
38760428.57
427458.3
185759.7
538.9958463
11
38798428.57
427458.3
185759.7
539.5160379
14
38816371.43
427458.3
185759.7
539.7616623
17
38829085.71
427458.3
185759.7
539.9357114
20
38818971.43
427458.3
185759.7
539.7972543
23
38852314.29
427458.3
185759.7
540.2536932
8（温和地区）
24811177.14
427458.3
185759.7
348.0410013
11
24834242.86
427458.3
185759.7
348.3567537
14
24869925.71
427458.3
185759.7
348.8452254
17
24896305.71
427458.3
185759.7
349.2063479
20
24907514.29
427458.3
185759.7
349.3597849
23
24954365.71
427458.3
185759.7
350.001146
表 5 室内高度能耗模拟结果
室内高度（m）
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
15（严寒地区）
10095948.57
427458.3
185759.7
146.6005006
20
12571897.14
427458.3
185759.7
180.4943894
25
15050942.86
427458.3
185759.7
214.4306757
30
17529754.29
427458.3
185759.7
248.3637548
35
20006565.71
427458.3
185759.7
282.2694554
15（寒冷地区）
14526271.43
427458.3
185759.7
207.2483152
20
18138420
427458.3
185759.7
256.6959343
25
21750988.57
427458.3
185759.7
306.1493028
30
25361000
427458.3
185759.7
355.567666
35
28967342.86
427458.3
185759.7
404.9358091
15（夏热冬冷地区）
18043137.14
427458.3
185759.7
255.3915831
20
22679077.14
427458.3
185759.7
318.854143
25
27307231.43
427458.3
185759.7
382.2101222
30
31927600
427458.3
185759.7
445.4595209
35
36540971.43
427458.3
185759.7
508.6131339
15（夏热冬暖地区）
21651985.71
427458.3
185759.7
304.7940276
20
27376042.86
427458.3
185759.7
383.1520993
25
33092485.71
427458.3
185759.7
461.4059372
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 118 -
表 5（续表）
室内高度（m）
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
30
38801371.43
427458.3
185759.7
539.5563235
35
44503200
427458.3
185759.7
617.6101027
15（温和地区）
14458465.71
427458.3
185759.7
206.3201056
20
17925165.71
427458.3
185759.7
253.7766422
25
21385391.43
427458.3
185759.7
301.1445507
30
24839140
427458.3
185759.7
348.4237919
35
28287428.57
427458.3
185759.7
395.6282898
表 6 屋顶凹凸程度能耗模拟结果
凹凸程度
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
水平式（严寒地区）
17863437.14
427458.3
185759.7
252.9316241
半凸式
15272500
427271.6
185678.5
217.4599603
全凸式
14759214.29
427271.6
185678.5
210.4334618
水平式（寒冷地区）
25757842.86
427458.3
185759.7
361.0001486
半凸式
21979962.86
427271.6
185678.5
309.2801226
全凸式
21231994.29
427271.6
185678.5
299.0409909
水平式（夏热冬冷地区）
32359000
427458.3
185759.7
451.365065
半凸式
27523302.86
427271.6
185678.5
385.1643115
全凸式
26566145.71
427271.6
185678.5
372.0615443
水平式（夏热冬暖地区）
39228485.71
427458.3
185759.7
545.4031994
半凸式
33252457.14
427271.6
185678.5
463.5921594
全凸式
32073114.29
427271.6
185678.5
447.4478355
水平式（温和地区）
25275617.14
427458.3
185759.7
354.3988384
半凸式
21649737.14
427271.6
185678.5
304.759579
全凸式
20927325.71
427271.6
185678.5
294.8703055
表 7 接地形式能耗模拟结果
接地形式
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
相接式（严寒地区）
15728137.14
427458.3
185759.7
223.7009602
下沉式
15718922.86
427458.3
185759.7
223.5748235
嵌入式
15710202.86
427458.3
185759.7
223.4554532
相接式（寒冷地区）
22655045.71
427458.3
185759.7
318.5251706
下沉式
22646885.71
427458.3
185759.7
318.4134663
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 119 -
表 7（续表）
接地形式
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
嵌入式
22644320
427458.3
185759.7
318.3783436
相接式（夏热冬冷地区）
29188857.14
427458.3
185759.7
407.9681744
下沉式
29178171.43
427458.3
185759.7
407.821895
嵌入式
29168142.86
427458.3
185759.7
407.6846113
相接式（夏热冬暖地区）
35989028.57
427458.3
185759.7
501.0574479
下沉式
35981457.14
427458.3
185759.7
500.9538007
嵌入式
35974428.57
427458.3
185759.7
500.8575848
相接式（温和地区）
22097342.86
427458.3
185759.7
310.8906346
下沉式
22090700
427458.3
185759.7
310.7996988
嵌入式
22084717.14
427458.3
185759.7
310.717798
表 8 附属空间相对位置能耗模拟结果
相对位置
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
顶端相邻（严寒地区）
16174088.57
422719.8
183700.5
229.7126471
底端相邻
16181040
422654.4
183672
229.8065216
滑雪大厅下部
16198948.57
422776.8
183725.2
230.0540804
顶端相邻（寒冷地区）
23540280
422719.8
183700.5
330.5503121
底端相邻
23548657.14
422654.4
183672
330.6637035
滑雪大厅下部
23573760
422776.8
183725.2
331.0097467
顶端相邻（夏热冬冷地
区）
30035971.43
422719.8
183700.5
419.4714816
底端相邻
30041600
422654.4
183672
419.5472471
滑雪大厅下部
30070428.57
422776.8
183725.2
419.9442926
顶端相邻（夏热冬暖地
区）
37027228.57
422719.8
183700.5
515.1765759
底端相邻
37033400
422654.4
183672
515.2597728
滑雪大厅下部
37053257.14
422776.8
183725.2
515.5340061
顶端相邻（温和地区）
22740488.57
422719.8
183700.5
319.6017642
底端相邻
22749691.43
422654.4
183672
319.726459
滑雪大厅下部
22773200
422776.8
183725.2
320.0506776
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 120 -
表 9 附属空间窗墙比能耗模拟结果
附属空间窗墙比
制冷能耗（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
20%(严寒地区）
17516320
427458.3
185759.7
248.1798494
30%
17530071.43
427458.3
185759.7
248.3680962
40%
17543788.57
427458.3
185759.7
248.5558737
20%(寒冷地区）
25346440
427458.3
185759.7
355.3683504
30%
25361891.43
427458.3
185759.7
355.579869
40%
25377314.29
427458.3
185759.7
355.7909964
20%(夏热冬冷地区）
31905828.57
427458.3
185759.7
445.1614863
30%
31928028.57
427458.3
185759.7
445.4653877
40%
31949942.86
427458.3
185759.7
445.7653779
20%(夏热冬暖地区）
38785000
427458.3
185759.7
539.3322108
30%
38801742.86
427458.3
185759.7
539.561408
40%
38818485.71
427458.3
185759.7
539.7906053
20%(温和地区）
24818414.29
427458.3
185759.7
348.1400724
30%
24839577.14
427458.3
185759.7
348.4297761
40%
24860762.86
427458.3
185759.7
348.7197927
表 10 接地程度能耗模拟结果
接地程度
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
接地式（严寒地区）
15727802.86
427458.3
185759.7
223.6963841
全围合式
18886408.57
418919.4
182048.9
266.7676505
半围合式
17309560
427458.3
185759.7
245.3494593
接地式（寒冷地区）
22891388.57
427458.3
185759.7
321.760528
全围合式
25525520
418919.4
182048.9
357.6521328
半围合式
25050671.43
427458.3
185759.7
351.3194994
接地式（夏热冬冷地区）
29188342.86
427458.3
185759.7
407.9611343
全围合式
33940600
418919.4
182048.9
472.8482998
半围合式
31627800
427458.3
185759.7
441.3554825
接地式（夏热冬暖地区）
35988371.43
427458.3
185759.7
501.0484521
全围合式
40920114.29
418919.4
182048.9
568.3926432
半围合式
38534428.57
427458.3
185759.7
535.9020749
接地式（温和地区）
22096977.14
427458.3
185759.7
310.8856282
全围合式
26884468.57
418919.4
182048.9
376.2551249
半围合式
24548774.29
427458.3
185759.7
344.4489019
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 121 -
表 11 非透明围护结构传热系数能耗模拟结果
非透明围护结构
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
0.06（严寒地区）
14690502.86
421499.4
183170.1
209.3794984
0.14
15188062.86
426473
185331.5
216.2883964
0.22
15817188.57
427834.1
185922.9
224.9273863
0.3
16434431.43
428469.4
186199
233.3894569
0.38
17040580
428838.3
186359.4
241.6944244
0.06（寒冷地区）
21345937.14
421499.4
183170.1
300.4874284
0.14
22113080
426473
185331.5
311.0867146
0.22
23021517.14
427834.1
185922.9
323.5492696
0.3
23827194.29
428469.4
186199
334.590865
0.38
24489788.57
428838.3
186359.4
343.6685321
0.06（夏热冬冷地区）
27201280
421499.4
183170.1
380.6427036
0.14
28234700
426473
185331.5
394.8871253
0.22
29364485.71
427834.1
185922.9
410.3797771
0.3
30293485.71
428469.4
186199
423.1095704
0.38
30950685.71
428838.3
186359.4
432.1133938
0.06（夏热冬暖地区）
33501314.29
421499.4
183170.1
466.8854728
0.14
34861600
426473
185331.5
485.6044422
0.22
36178771.43
427834.1
185922.9
503.6622646
0.3
37207371.43
428469.4
186199
517.7555076
0.38
37829742.86
428838.3
186359.4
526.2825538
0.06（温和地区）
20425457.14
421499.4
183170.1
287.8867439
0.14
21276628.57
426473
185331.5
299.6363186
0.22
22234142.86
427834.1
185922.9
312.770703
0.3
23049774.29
428469.4
186199
323.9485652
0.38
23683462.86
428838.3
186359.4
332.6305347
表 12 透明围护结构传热系数能耗模拟结果
透明围护结构
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
1.1（严寒地区）
17868368.57
427458.3
185759.7
252.9991317
1.5
17867377.14
427458.3
185759.7
252.9855598
1.9
17868860
427458.3
185759.7
253.005859
2.3
17869108.57
427458.3
185759.7
253.0092618
2.7
17869268.57
427458.3
185759.7
253.011452
1.1（寒冷地区）
25763165.71
427458.3
185759.7
361.0730146
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 122 -
表 12（续表）
透明围护结构
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
1.5
25762331.43
427458.3
185759.7
361.0615938
1.9
25764737.14
427458.3
185759.7
361.0945263
2.3
25764211.43
427458.3
185759.7
361.0873296
2.7
25765160
427458.3
185759.7
361.1003149
1.1（夏热冬冷地区）
32364771.43
427458.3
185759.7
451.4440716
1.5
32363685.71
427458.3
185759.7
451.429209
1.9
32365828.57
427458.3
185759.7
451.4585431
2.3
32366257.14
427458.3
185759.7
451.4644099
2.7
32366657.14
427458.3
185759.7
451.4698856
1.1（夏热冬暖地区）
39232857.14
427458.3
185759.7
545.463041
1.5
39232285.71
427458.3
185759.7
545.4552185
1.9
39234971.43
427458.3
185759.7
545.491984
2.3
39234600
427458.3
185759.7
545.4868994
2.7
39235828.57
427458.3
185759.7
545.5037176
1.1（温和地区）
25280931.43
427458.3
185759.7
354.471587
1.5
25279311.43
427458.3
185759.7
354.4494104
1.9
25281628.57
427458.3
185759.7
354.4811303
2.3
25282145.71
427458.3
185759.7
354.4882096
2.7
25282300
427458.3
185759.7
354.4903217
表 13 生态介质表皮能耗模拟结果
生态介质表皮
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
普通式（严寒地区）
17863788.57
427458.3
185759.7
252.9364349
绿化式
17766022.86
427458.3
185759.7
251.5980952
普通式（寒冷地区）
25758585.71
427458.3
185759.7
361.0103178
绿化式
25591648.57
427458.3
185759.7
358.7250728
普通式（夏热冬冷地区）
32359428.57
427458.3
185759.7
451.3709318
绿化式
32165142.86
427458.3
185759.7
448.7113054
普通式（夏热冬暖地区）
39229285.71
427458.3
185759.7
545.4141508
绿化式
38965914.29
427458.3
185759.7
541.8087924
普通式（温和地区）
25276077.14
427458.3
185759.7
354.4051354
绿化式
25059877.14
427458.3
185759.7
351.4455187
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 123 -
表 14 腔体深度能耗模拟结果
腔体深度
制冷能耗（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
0mm（严寒地区）
17863805.71
427458.3
185759.7
252.9366696
50mm
17844702.86
426730.5
185443.4
252.6608728
100mm
17831274.29
426003.4
185127.4
252.4627664
150mm
17818777.14
425276.8
184811.6
252.2774202
200mm
17806262.86
424550.8
184496.2
252.0918529
0mm（寒冷地区）
25758648.57
427458.3
185759.7
361.0111783
50mm
25731060
426730.5
185443.4
360.6192183
100mm
25711394.29
426003.4
185127.4
360.3357301
150mm
25692945.71
425276.8
184811.6
360.0689133
200mm
25674711.43
424550.8
184496.2
359.8050435
0mm（夏热冬冷地区）
32359457.14
427458.3
185759.7
451.371323
50mm
32324142.86
426730.5
185443.4
450.8736038
100mm
32299485.71
426003.4
185127.4
450.5217866
150mm
32276028.57
425276.8
184811.6
450.1864062
200mm
32252571.43
424550.8
184496.2
449.8510394
0mm（夏热冬暖地区）
39229285.71
427458.3
185759.7
545.4141508
50mm
39186171.43
426730.5
185443.4
544.8096554
100mm
39155714.29
426003.4
185127.4
544.3784406
150mm
39126485.71
425276.8
184811.6
543.9640536
200mm
39097457.14
424550.8
184496.2
543.5524181
0mm（温和地区）
25276168.57
427458.3
185759.7
354.406387
50mm
25247880
426730.5
185443.4
354.0048446
100mm
25229225.71
426003.4
185127.4
353.7352021
150mm
25212020
425276.8
184811.6
353.485399
200mm
25194728.57
424550.8
184496.2
353.2344363
表 15 腔体布局与方向能耗模拟结果
腔体布局
方向
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
能耗
（kWh/㎡）
无腔体（严
寒地区）
无
17863765.71
427458.3
185759.7
252.936122
单边腔体
东
17851008.57
427172.6
185635.5
252.755875
西
17894477.14
427172.6
185635.5
253.3509273
南
17961691.43
427015.9
185567.4
254.2679634
北
17859311.43
427015.9
185567.4
252.8664576
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 124 -
表 15（续表）
腔体布局
方向
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
能耗
（kWh/㎡）
双边腔体
东 北
17847205.71
426730.5
185443.4
252.695135
东 南
17846460
426730.5
185443.4
252.6849268
西 北
17846491.43
426730.5
185443.4
252.685357
西 南
17847251.43
426730.5
185443.4
252.6957608
三边腔体
东 南 北
17843365.71
426288.4
185251.3
252.6338866
西 南 北
17842791.43
426288.4
185251.3
252.626025
南 东 西
17834651.43
426445.2
185319.4
252.5176732
北 东 西
17835605.71
426445.2
185319.4
252.5307367
四边腔体
东 西 南 北
17832248.57
426003.4
185127.4
252.4761036
对边腔体
东西
17839891.43
426886.9
185511.4
252.5980798
南北
17856165.71
426573.5
185375.2
252.8147079
无腔体（寒
冷地区）
无
25758577.14
427458.3
185759.7
361.0102004
单边腔体
东
25740425.71
427172.6
185635.5
360.7561097
西
25803131.43
427172.6
185635.5
361.6145042
南
25900325.71
427015.9
185567.4
362.9419441
北
25751688.57
427015.9
185567.4
360.9072125
双边腔体
东 北
25734954.29
426730.5
185443.4
360.6725282
东 南
25733600
426730.5
185443.4
360.653989
西 北
25733468.57
426730.5
185443.4
360.6521899
西 南
25734071.43
426730.5
185443.4
360.6604426
三边腔体
东 南 北
25729371.43
426288.4
185251.3
360.5874213
西 南 北
25728165.71
426288.4
185251.3
360.570916
南 东 西
25716200
426445.2
185319.4
360.410193
北 东 西
25717180
426445.2
185319.4
360.4236085
四边腔体
东 西 南 北
25712700
426003.4
185127.4
360.3536044
对边腔体
东西
25723802.86
426886.9
185511.4
360.5229453
南北
25747434.29
426573.5
185375.2
360.8402873
无腔体（夏
热冬冷地
区）
无
32359314.29
427458.3
185759.7
451.3693674
单边腔体
东
32335914.29
427172.6
185635.5
451.0434276
西
32417457.14
427172.6
185635.5
452.1596885
南
32542057.14
427015.9
185567.4
453.8622922
北
32351371.43
427015.9
185567.4
451.251947
双边腔体
东 北
32328914.29
426730.5
185443.4
450.9389211
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 125 -
表 15（续表）
腔体布局
方向
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
能耗
（kWh/㎡）
双边腔体
东 南
32327942.86
426730.5
185443.4
450.925623
西 北
32327971.43
426730.5
185443.4
450.9260141
西 南
32328971.43
426730.5
185443.4
450.9397033
三边腔体
东 南 北
32321857.14
426288.4
185251.3
450.8336323
西 南 北
32321200
426288.4
185251.3
450.8246366
南 东 西
32305971.43
426445.2
185319.4
450.6192475
北 东 西
32307171.43
426445.2
185319.4
450.6356746
四边腔体
东 西 南 北
32300657.14
426003.4
185127.4
450.5378226
对边腔体
东西
32314885.71
426886.9
185511.4
450.7499523
南北
32345342.86
426573.5
185375.2
451.1607332
无腔体（夏
热冬暖地
区）
无
39229200
427458.3
185759.7
545.4129774
单边腔体
东
39200971.43
427172.6
185635.5
545.0209381
西
39296800
427172.6
185635.5
546.3327598
南
39443485.71
427015.9
185567.4
548.3377004
北
39219028.57
427015.9
185567.4
545.2650496
双边腔体
东 北
39192371.43
426730.5
185443.4
544.8945288
东 南
39191142.86
426730.5
185443.4
544.8777106
西 北
39190857.14
426730.5
185443.4
544.8737994
西 南
39191428.57
426730.5
185443.4
544.8816218
三边腔体
东 南 北
39183714.29
426288.4
185251.3
544.7673372
西 南 北
39182571.43
426288.4
185251.3
544.7516924
南 东 西
39163657.14
426445.2
185319.4
544.4958486
北 东 西
39164485.71
426445.2
185319.4
544.5071912
四边腔体
东 西 南 北
39157000
426003.4
185127.4
544.3960411
对边腔体
东西
39174371.43
426886.9
185511.4
544.6511941
南北
39211857.14
426573.5
185375.2
545.1581909
无腔体（温
和地区）
无
25276071.43
427458.3
185759.7
354.4050572
单边腔体
东
25257471.43
427172.6
185635.5
354.1448259
西
25329822.86
427172.6
185635.5
355.1352629
南
25438285.71
427015.9
185567.4
356.6169612
北
25269571.43
427015.9
185567.4
354.3073885
双边腔体
东 北
25252045.71
426730.5
185443.4
354.0618701
东 南
25250968.57
426730.5
185443.4
354.0471249
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 126 -
表 15（续表）
腔体布局
方向
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
能耗
（kWh/㎡）
西 北
25250957.14
426730.5
185443.4
354.0469684
西 南
25252271.43
426730.5
185443.4
354.06496
三边腔体
东 南 北
25246594.29
426288.4
185251.3
353.9785624
西 南 北
25245731.43
426288.4
185251.3
353.9667506
南 东 西
25233980
426445.2
185319.4
353.808961
北 东 西
25235551.43
426445.2
185319.4
353.8304727
四边腔体
东 西 南 北
25230788.57
426003.4
185127.4
353.7565965
对边腔体
东西
25241777.14
426886.9
185511.4
353.9243729
南北
25265220
426573.5
185375.2
354.2391335
表 16 门窗洞口能耗模拟结果
附属空间窗墙比
制冷能耗（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
无门窗（严寒地区）
17863362.86
427458.3
185759.7
252.9306072
有门
17865142.86
427458.3
185759.7
252.9549741
有窗
17870042.86
427458.3
185759.7
253.0220514
无门窗（寒冷地区）
25757831.43
427458.3
185759.7
360.9999922
有门
25760531.43
427458.3
185759.7
361.0369532
有窗
25765540
427458.3
185759.7
361.1055168
无门窗（夏热冬冷地区）
32358800
427458.3
185759.7
451.3623272
有门
32361657.14
427458.3
185759.7
451.4014393
有窗
32367314.29
427458.3
185759.7
451.4788814
无门窗（夏热冬暖地区）
39228485.71
427458.3
185759.7
545.4031994
有门
39231714.29
427458.3
185759.7
545.4473961
有窗
39235828.57
427458.3
185759.7
545.5037176
无门窗（温和地区）
25275354.29
427458.3
185759.7
354.3952401
有门
25277834.29
427458.3
185759.7
354.4291894
有窗
25283557.14
427458.3
185759.7
354.507531
表 17 构造层次能耗模拟结果
构造层次
制冷能耗（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
外保温（严寒地区）
17832680
426003.4
185127.4
252.4820096
构造层次
制冷能耗（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文
- 127 -
表 17（续表）
构造层次
制冷能耗（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
内保温
17831405.71
426003.4
185127.4
252.4645656
夹芯保温
17862865.71
427953.5
185974.9
252.9335265
外保温（寒冷地区）
25713765.71
426003.4
185127.4
360.3681932
内保温
25711680
426003.4
185127.4
360.3396413
夹芯保温
25752097.14
427953.5
185974.9
360.9312189
外保温（夏热冬冷地
区）
32301885.71
426003.4
185127.4
450.5546409
内保温
32300228.57
426003.4
185127.4
450.5319558
夹芯保温
32361114.29
427953.5
185974.9
451.4037329
外保温（夏热冬暖地
区）
39158657.14
426003.4
185127.4
544.4187261
内保温
39156542.86
426003.4
185127.4
544.3897831
夹芯保温
39224400
427953.5
185974.9
545.3569938
外保温（温和地区）
25231034.29
426003.4
185127.4
353.7599601
内保温
25229111.43
426003.4
185127.4
353.7336376
夹芯保温
25272222.86
427953.5
185974.9
354.362098
表 18 功能构件配置能耗模拟结果
功能构件配置
制冷能耗
（kWh）
照明能耗
（kWh）
设备能耗
（kWh）
光伏发电
（kWh）
单位面积能耗
（kWh/㎡）
普通式（严寒地
区）
17863788.57
427458.3
185759.7
0
252.9364349
光伏式
17837485.71
427458.3
185759.7
-8278274
139.2529735
普通式（寒冷地
区）
25758585.71
427458.3
185759.7
0
361.0103178
光伏式
25712911.43
427458.3
185759.7
-7672106
255.3596636
普通式（夏热冬冷
地区）
32359428.57
427458.3
185759.7
0
451.3709318
光伏式
32315742.86
427458.3
185759.7
-7728850
344.9707167
普通式（夏热冬暖
地区）
39229285.71
427458.3
185759.7
0
545.4141508
光伏式
39189742.86
427458.3
185759.7
-6253857
459.262202
普通式（温和地
区）
25276077.14
427458.3
185759.7
0
354.4051354
光伏式
25245551.43
427458.3
185759.7
-8228853
241.3404029
