淺談適應氣候條件的建筑設計策略

1、<p>　　淺談適應氣候條件的建筑設計策略</p><p>　　摘要：利用地域氣候, 通過設計改善建筑周圍的小氣候, 實現(xiàn)自然通風與采光, 減少機械通風、空調與人工照明, 這是最節(jié)能、最有效的設計考慮。關于結合氣候的建筑設計, 古今中外許多學者專家都對這個問題進行過深刻的研究。本文探討了建筑設計過程中的氣候分析方法，探討了建筑節(jié)能技術和方法。 </p><p>　　關鍵詞：氣候條

2、件建筑設計策略分析方法 </p><p>　　中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p>　　今天, 受益于現(xiàn)代經濟的發(fā)展和科學技術的進步, 人類可用機械空調來改善生活和工作環(huán)境, 這自然是現(xiàn)代人的幸運。但另一方面,機械空調也寵壞了現(xiàn)代人。在一些地方, 人們不顧本地的經濟實力,無視具體的氣候環(huán)境( 即使在氣候宜人的地區(qū)), 濫用機械空調, 而根本忽視了建筑自身的氣

3、候調節(jié)潛力。機械空調似乎成了財富和地位的標志。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濟和能源代價, 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。經過70 年代的石油危機, 人們開始愈識到: 人類擁有的能源是十分有限的, 并且從長遠看, 世界性的能派緊張將是大勢所趨。我們如不吸取教訓, 繼續(xù)揮盆有限的能派, 將會進一步加劇能蔥緊張, 最終阻礙社會經濟的發(fā)展。作為發(fā)展中國家, 我們更應正

4、視現(xiàn)實, 如果我們照扭發(fā)達國家的生活方式, 無疑會使本已薄弱的經濟實力承受超出其支撐能力的負擔, 其后果可想而知。 </p><p>　　由于上述原因, 國內外不少同行已對建筑節(jié)能引起了重視, 并進行了多方面探討。大致有三種途徑:其一, 研制太陽能建筑, 利用取之不盡的太陽能為建筑提供能量; 其二, 研制高效保沮隔熱材料, 優(yōu)化構造方法, 提高建筑的熱環(huán)境性能;其三, 尋求適應于當地氣候的建筑形式, 利用建筑自身

5、的氣候調節(jié)能力, 創(chuàng)造宜人的小氣候。國外稱這種方法為氣候設計(Climatie Design )。這三種途徑也并非相互獨立的, 應當相互結合, 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。 </p><p>　　一、建筑設計過程中的氣候分析方法 </p><p>　　建筑氣候設計過程需要同時考慮外部氣候、室內熱舒適環(huán)境和建筑設計三者的關系。在過去幾十年中，國外多位學者一直致力于

6、這方面的研究，力圖發(fā)展一種系統(tǒng)化的設計方法，將三者有機結合起來，并提出了在建筑設計過程中將室外氣候和人體熱舒適聯(lián)系起來的方法。目前，比較成熟的方法有生物氣候圖設計法，Mahoney列表法等等，也是迄今為止應用最為廣泛的氣候設計方法，其目的都是為了給建筑師提供在確定地區(qū)建筑形式和設計方案時能夠調節(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)建筑設計方法。 </p><p>　　二、節(jié)能技術和方法 </p>

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

8、物朝向的因素，主要有日照與主導風向。在南方炎熱地區(qū)，爭取良好自然通風是選擇建筑朝向的主要因素之一。應將建筑物朝向盡量布置在與夏季主導風向入射角小于45°的朝向上，以便使室內得到更多的穿堂風。對于總平面布置是行列式方式時，應當避免建筑物正對夏季主導風，以避免兩棟建筑物之間，產生旋渦區(qū)過大，對后排建筑物的自然通風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風向入射角在30°～60°之間的朝向上，以

9、利于室內自然通風。日照是指各種朝向墻面上可能接受的太陽輻射熱量。墻面上接受的太陽直射輻射熱量，除了與照射角度和日照時間有關外，還與日照時間內的太陽輻射強度有關。建筑物的布局可以調節(jié)日照的長短，通常朝南的窗戶可以得到較多的日照時間，朝北的窗戶只能得到很少的日照機會(夏季的早晨與傍晚)。東西向的窗戶只在一天的某個時間段內得到日照。 </p><p>　　2、與當地氣候相適應的低能耗建筑 </p><

10、;p>　　適合氣候條件的建筑也就是要使設計的建筑在盡可能少耗能的情況下，使室內溫度在一年四季內盡可能地維持或接近在舒適范圍內(不同地區(qū)由于生活習慣和經濟條件的差異有不同的舒適范圍)。室內自然溫度處在舒適范圍內的時問越長，偏離舒適溫度上下限的范圍越小，建筑對機械設備的依賴就越少，因此建筑能耗就越小。這也清楚地表明了采暖和制冷設備的主要任務――輔助調整室內自然溫度到舒適范圍之內。而當今大部分建筑對于機械設備的過分依賴，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、實現(xiàn)低能耗建筑的技術手段 </p><p>　　對于一棟建筑物，與其耗能相關的因素有：外圍護結構的傳熱系數K：它表示建筑物的外圍護結構(包括透明和實體)通過導熱和空氣交換每攝氏度每平方米在單位時間內所損失的熱量。太陽能通過外圍護結構的總透射能量G：它與外圍護結構中透明部分(玻璃或漏空部分)的面積，其太陽透射系數和非透明部分(實墻)的

12、面積有關。房間內部的蓄熱能力C：即建筑內部結構總蓄熱量(包括樓地面和內墻)與外圍護結構散熱能力之比。以上三個參數可以推導出下面兩個物理量： </p><p>　　(1)熱得失率為G／K，它主要表示太陽輻射穿過建筑物的透明部分時對建筑室內自然溫度的影響； </p><p>　　(2)熱量時間常數為C／K，它表示室內的熱慣性。熱得失率影響和改變每日室內自然溫度變化的平均值和上下浮動的幅度。熱得

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

14、<p>　　造成室內溫度過高的主要原因之一就是較高的室外溫度，室外空氣的對流輻射導致室內氣溫居高不下。因此，總體的思路就是減少室外混凝土硬地面的而積，進行整體綠化、樓體綠化、設置水體來降低室外小環(huán)境的溫度，進而減少因室外溫度高所造成住宅室內的對流輻射得熱。盡量減少混凝土硬地面。混凝土硬地面的比熱容低，夏季在太陽的照射下溫度升高得十分快，進而造成環(huán)境氣溫升高。因此在建筑周圍，應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，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)里被廣泛應用。外墻綠化遮陽。利用爬墻植物進行建筑物的外墻垂直綠化是對建筑進行隔熱的一種有效措施。 </p><p>　　5、考慮環(huán)境氣候特點的一些建筑局部設計 </p><p>　　受地域技術的啟發(fā)，如果能夠建立一套適用于環(huán)境氣候特點的建筑構造設計方法，可能成為一種節(jié)能節(jié)

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

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

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