淺談適應(yīng)氣候條件的建筑設(shè)計(jì)策略

1、<p>　　淺談適應(yīng)氣候條件的建筑設(shè)計(jì)策略</p><p>　　摘要：利用地域氣候, 通過(guò)設(shè)計(jì)改善建筑周圍的小氣候, 實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)與采光, 減少機(jī)械通風(fēng)、空調(diào)與人工照明, 這是最節(jié)能、最有效的設(shè)計(jì)考慮。關(guān)于結(jié)合氣候的建筑設(shè)計(jì), 古今中外許多學(xué)者專家都對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)深刻的研究。本文探討了建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的氣候分析方法，探討了建筑節(jié)能技術(shù)和方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：氣候條

2、件建筑設(shè)計(jì)策略分析方法 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　今天, 受益于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 人類可用機(jī)械空調(diào)來(lái)改善生活和工作環(huán)境, 這自然是現(xiàn)代人的幸運(yùn)。但另一方面,機(jī)械空調(diào)也寵壞了現(xiàn)代人。在一些地方, 人們不顧本地的經(jīng)濟(jì)實(shí)力,無(wú)視具體的氣候環(huán)境( 即使在氣候宜人的地區(qū)), 濫用機(jī)械空調(diào), 而根本忽視了建筑自身的氣

3、候調(diào)節(jié)潛力。機(jī)械空調(diào)似乎成了財(cái)富和地位的標(biāo)志。這種背離氣候環(huán)境的高能耗建筑使人類付出了巨大的經(jīng)濟(jì)和能源代價(jià), 也在很大程度上削弱了建筑的地方特色, 以致不少建筑雖處不同的氣候環(huán)境, 形式卻大同小異。經(jīng)過(guò)70 年代的石油危機(jī), 人們開(kāi)始愈識(shí)到: 人類擁有的能源是十分有限的, 并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)看, 世界性的能派緊張將是大勢(shì)所趨。我們?nèi)绮晃〗逃?xùn), 繼續(xù)揮盆有限的能派, 將會(huì)進(jìn)一步加劇能蔥緊張, 最終阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為發(fā)展中國(guó)家, 我們更應(yīng)正

4、視現(xiàn)實(shí), 如果我們照扭發(fā)達(dá)國(guó)家的生活方式, 無(wú)疑會(huì)使本已薄弱的經(jīng)濟(jì)實(shí)力承受超出其支撐能力的負(fù)擔(dān), 其后果可想而知。 </p><p>　　由于上述原因, 國(guó)內(nèi)外不少同行已對(duì)建筑節(jié)能引起了重視, 并進(jìn)行了多方面探討。大致有三種途徑:其一, 研制太陽(yáng)能建筑, 利用取之不盡的太陽(yáng)能為建筑提供能量; 其二, 研制高效保沮隔熱材料, 優(yōu)化構(gòu)造方法, 提高建筑的熱環(huán)境性能;其三, 尋求適應(yīng)于當(dāng)?shù)貧夂虻慕ㄖ问? 利用建筑自身

5、的氣候調(diào)節(jié)能力, 創(chuàng)造宜人的小氣候。國(guó)外稱這種方法為氣候設(shè)計(jì)(Climatie Design )。這三種途徑也并非相互獨(dú)立的, 應(yīng)當(dāng)相互結(jié)合, 才能取得更為理想的效果。遵循氣候的方案將為節(jié)能奠定基礎(chǔ)。 </p><p>　　一、建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的氣候分析方法 </p><p>　　建筑氣候設(shè)計(jì)過(guò)程需要同時(shí)考慮外部氣候、室內(nèi)熱舒適環(huán)境和建筑設(shè)計(jì)三者的關(guān)系。在過(guò)去幾十年中，國(guó)外多位學(xué)者一直致力于

6、這方面的研究，力圖發(fā)展一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法，將三者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并提出了在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中將室外氣候和人體熱舒適聯(lián)系起來(lái)的方法。目前，比較成熟的方法有生物氣候圖設(shè)計(jì)法，Mahoney列表法等等，也是迄今為止應(yīng)用最為廣泛的氣候設(shè)計(jì)方法，其目的都是為了給建筑師提供在確定地區(qū)建筑形式和設(shè)計(jì)方案時(shí)能夠調(diào)節(jié)地方氣候環(huán)境影響并滿足人體熱舒適的節(jié)能型生態(tài)建筑設(shè)計(jì)方法。 </p><p>　　二、節(jié)能技術(shù)和方法 </p>

7、;<p>　　1、選擇合適的朝向 </p><p>　　合理的朝向是創(chuàng)造室內(nèi)舒適熱環(huán)境的前提條件和基礎(chǔ)，直接影響到室內(nèi)得熱量和空氣流通狀況，良好的日照和通風(fēng)條件非常有助于減少住宅能耗。必須根據(jù)具體地形，坡向、坡度、風(fēng)向、日照等條件，綜合考慮通風(fēng)，臼照、避熱防曬，并且全方面比較才能得出適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的合理朝向。從氣候角度分析應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： </p><p>　　影響建筑

8、物朝向的因素，主要有日照與主導(dǎo)風(fēng)向。在南方炎熱地區(qū)，爭(zhēng)取良好自然通風(fēng)是選擇建筑朝向的主要因素之一。應(yīng)將建筑物朝向盡量布置在與夏季主導(dǎo)風(fēng)向入射角小于45°的朝向上，以便使室內(nèi)得到更多的穿堂風(fēng)。對(duì)于總平面布置是行列式方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免建筑物正對(duì)夏季主導(dǎo)風(fēng)，以避免兩棟建筑物之間，產(chǎn)生旋渦區(qū)過(guò)大，對(duì)后排建筑物的自然通風(fēng)造成極為不利的影響。在這種情況下，建筑朝向宜采取與夏季主導(dǎo)風(fēng)向入射角在30°～60°之間的朝向上，以

9、利于室內(nèi)自然通風(fēng)。日照是指各種朝向墻面上可能接受的太陽(yáng)輻射熱量。墻面上接受的太陽(yáng)直射輻射熱量，除了與照射角度和日照時(shí)間有關(guān)外，還與日照時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度有關(guān)。建筑物的布局可以調(diào)節(jié)日照的長(zhǎng)短，通常朝南的窗戶可以得到較多的日照時(shí)間，朝北的窗戶只能得到很少的日照機(jī)會(huì)(夏季的早晨與傍晚)。東西向的窗戶只在一天的某個(gè)時(shí)間段內(nèi)得到日照。 </p><p>　　2、與當(dāng)?shù)貧夂蛳噙m應(yīng)的低能耗建筑 </p><

10、;p>　　適合氣候條件的建筑也就是要使設(shè)計(jì)的建筑在盡可能少耗能的情況下，使室內(nèi)溫度在一年四季內(nèi)盡可能地維持或接近在舒適范圍內(nèi)(不同地區(qū)由于生活習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)條件的差異有不同的舒適范圍)。室內(nèi)自然溫度處在舒適范圍內(nèi)的時(shí)問(wèn)越長(zhǎng)，偏離舒適溫度上下限的范圍越小，建筑對(duì)機(jī)械設(shè)備的依賴就越少，因此建筑能耗就越小。這也清楚地表明了采暖和制冷設(shè)備的主要任務(wù)――輔助調(diào)整室內(nèi)自然溫度到舒適范圍之內(nèi)。而當(dāng)今大部分建筑對(duì)于機(jī)械設(shè)備的過(guò)分依賴，忽視氣候條件的影

11、響與低能耗建筑正是背道而馳的。 </p><p>　　3、實(shí)現(xiàn)低能耗建筑的技術(shù)手段 </p><p>　　對(duì)于一棟建筑物，與其耗能相關(guān)的因素有：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K：它表示建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)(包括透明和實(shí)體)通過(guò)導(dǎo)熱和空氣交換每攝氏度每平方米在單位時(shí)間內(nèi)所損失的熱量。太陽(yáng)能通過(guò)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總透射能量G：它與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中透明部分(玻璃或漏空部分)的面積，其太陽(yáng)透射系數(shù)和非透明部分(實(shí)墻)的

12、面積有關(guān)。房間內(nèi)部的蓄熱能力C：即建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)總蓄熱量(包括樓地面和內(nèi)墻)與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱能力之比。以上三個(gè)參數(shù)可以推導(dǎo)出下面兩個(gè)物理量： </p><p>　　(1)熱得失率為G／K，它主要表示太陽(yáng)輻射穿過(guò)建筑物的透明部分時(shí)對(duì)建筑室內(nèi)自然溫度的影響； </p><p>　　(2)熱量時(shí)間常數(shù)為C／K，它表示室內(nèi)的熱慣性。熱得失率影響和改變每日室內(nèi)自然溫度變化的平均值和上下浮動(dòng)的幅度。熱得

13、失率越大，則室內(nèi)日平均自然溫度就越高，每日溫度浮動(dòng)也越大。時(shí)間常數(shù)只影響和改變室內(nèi)每日平均溫度的變化幅度，保持室內(nèi)自然溫度變化的穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，我們就可以得出適合氣候的低能耗建筑的基本設(shè)計(jì)方法：利用熱得失率調(diào)整室內(nèi)自然溫度在一年四季里盡可能地接近舒適溫度范圍；利用時(shí)間常數(shù)控制每天的溫度變化幅度在舒適變化范圍之內(nèi)，同時(shí)避免熱得失率的增加。 </p><p>　　4、建筑室外小氣候環(huán)境營(yíng)造 </p>

14、<p>　　造成室內(nèi)溫度過(guò)高的主要原因之一就是較高的室外溫度，室外空氣的對(duì)流輻射導(dǎo)致室內(nèi)氣溫居高不下。因此，總體的思路就是減少室外混凝土硬地面的而積，進(jìn)行整體綠化、樓體綠化、設(shè)置水體來(lái)降低室外小環(huán)境的溫度，進(jìn)而減少因室外溫度高所造成住宅室內(nèi)的對(duì)流輻射得熱。盡量減少混凝土硬地面?；炷劣驳孛娴谋葻崛莸?，夏季在太陽(yáng)的照射下溫度升高得十分快，進(jìn)而造成環(huán)境氣溫升高。因此在建筑周圍，應(yīng)盡量取代混凝土地面等硬地面，而代之以易于蒸發(fā)吸熱的軟

15、地面。室外水體布置。水是蓄熱量很高的物質(zhì)，水的蒸發(fā)可以帶走環(huán)境大量熱量，大幅度降低水體周圍環(huán)境的氣溫。水體布置在城市小區(qū)里被廣泛應(yīng)用。外墻綠化遮陽(yáng)。利用爬墻植物進(jìn)行建筑物的外墻垂直綠化是對(duì)建筑進(jìn)行隔熱的一種有效措施。 </p><p>　　5、考慮環(huán)境氣候特點(diǎn)的一些建筑局部設(shè)計(jì) </p><p>　　受地域技術(shù)的啟發(fā)，如果能夠建立一套適用于環(huán)境氣候特點(diǎn)的建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)方法，可能成為一種節(jié)能節(jié)

16、地的途徑，也就是說(shuō)，不依賴消耗能源的設(shè)備，而是在建筑形式、空間、布局和構(gòu)造上采取措施，以改善建筑環(huán)境，實(shí)現(xiàn)微氣候的建構(gòu)，這對(duì)于發(fā)展中國(guó)家尋求可持續(xù)發(fā)展更具有現(xiàn)實(shí)意義。例如我國(guó)南方在高層建筑設(shè)計(jì)上結(jié)合熱帶氣候，可以嘗試節(jié)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)微氣候的建構(gòu)，有人稱之為生態(tài)氣候?qū)W，大體上可以做這樣的操作： </p><p>　　將電梯、衛(wèi)生間等服務(wù)性空間布置在建筑外層，減少太陽(yáng)對(duì)中部空間的熱輻射，高層建筑表面綠化或在中部引入綠化開(kāi)

17、敞空間，減輕高層建筑的熱島效應(yīng)，設(shè)置不同凹入深度的過(guò)渡空間來(lái)塑造陰影空間，并使遮陽(yáng)與綠化相結(jié)合?！岸悠ぁ钡耐鈮?，形成復(fù)合空間或空氣夾層，這一技術(shù)在熱帶和寒帶地區(qū)都，有理想的保溫隔熱作用，在屋頂設(shè)置遮陽(yáng)格片 角度可根據(jù)不同時(shí)段和季節(jié)而變化，結(jié)合屋頂花園或游泳池以改善熱工，外墻采用遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，并且同時(shí)成為建筑造型的語(yǔ)言。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>

18、<p>　　[1] 夏云,夏葵.生態(tài)與可持續(xù)建筑[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003. </p><p>　　[2] 陳濤,朱新榮.淺談建筑空間的氣候適宜性設(shè)計(jì)[J]. 建筑節(jié)能. 2009(02) </p><p>　　[3] 劉大龍,劉加平,楊柳,王穩(wěn)琴.建筑氣候區(qū)域性研究[J]. 暖通空調(diào). 2009(05) </p><p>　　[4] 趙繼