浅谈适应气候条件的建筑设计策略

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Depthcharge2009
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  摘要: 正如英国建筑师RalPhEISkiile所说:“没有气候问题,人类就不需要建筑了。”因此,探索我国气候与建筑的关系和适应气候的设计分析方法,对建筑行业的发展和延续有着重要的作用。根据笔者多年来的相关行业工作经验并结合我国建筑设计行业实际情况,在建筑设计阶段,从人体生理舒适角度,正确分析和评价气候对建筑设计的影响,提出适宜的对策。推动我国建筑设计行业的可持续发展。
  关键词: 气候条件;建筑设计;适应;策略
  中图分类号:TU2文献标识码: A 文章编号:
  前言
  通过研究建筑热环境和气候的关系,创造出舒适的居住空间是我们设计师的职责。这需要在设计阶段正确分析气候要素对建筑的影响,掌握环境气候和人的生理活动之间的关系。结合气候的地域建筑设计将建筑建立在顺应自然的基础上,追求建筑与自然环境的和谐统一。
  2、结合人体生物气候论述相应的建筑设计策略
  奥戈雅方法提出的出发点有两个:意识特定场地的气候条件,另一个是在特定的地域条件下人体的生物舒适感觉。奥戈雅认为,空调设计所依据的舒适标准过于敏感,而忽视了人们可以随温度的冷暖变化,酌情增减着装的可能。因此恒定的温、湿度标准并不必然是人们最舒适的感受。
  
  这种方法机遇一种“生物气候图”,该图包括与周围的空气湿度、温度、平均辐射温度、风速、太阳辐射强度以及蒸发散热等因素有关的人体舒适区。图标的纵坐标是干球温度,横坐标的相对湿度,图表的中部分别有冬季和夏季的舒适区范围。依照具体的气候条件与舒适区的相对位置关系,确定需要采取的设计策略。
  依照这种设计方法进行的设计过程是以满足人体的生物舒适度感觉作为设计出发点,注重研究气候、地域和人体生物感觉之间的关系,其主要过程是:
  2.1、调研设计地段的各种气候条件,例如温度、日照强度、相对湿度、风力和风向等构成地域年平均气候特点的因素;
  2.2、结合人体树视图中标识的舒适区域,评价每个气候条件对人体生物舒适度的影响;
  2.3、采取技术手段解决气候与人体舒适之间的矛盾,应该在环境气候条件最不利时,能提供一定的补偿;
  2.4、结合特定地段,区分各条件的重要程度,采取相应的技术手段进行建筑设计,寻求最优设计方案。
  3、结合地域气候些特点论述相应的建筑设计策略
  不同地区由于气候条件差异,建筑需要采取不同的措施来尽可能满足人体热舒适度。下面分别对寒冷气候、温和气候、干热气候与湿热气候四种气候类型下的建筑设计进行论述。
  3.1、寒冷气候区
  寒冷气候区为满足人体热舒适度需要防风、防寒,建筑主要采取“纳阳”、“隔寒”的手法。寒冷地区,建筑外墙一般很厚。南向开窗面积较大,北向开窗面积很小或不开窗,以获取日照、抵御严寒。建筑密闭性很好,以减少室内热散失,保持室内温度;建筑间距较大,以确保在太阳高度较低的月份也能获取日照,不受周边建筑遮挡。
  爱斯基摩人所创造的冰屋,能很好适应北极地区气候条件。冰是热的不良导体,能很好地隔热,屋里的热量几乎不能通过冰墙传导到屋外。此外,冰屋没有窗子,门口挂着兽皮门帘,可以大大减少屋内外空气的对流。因此,在屋外零下50℃的北极圈,冰屋内的温度保持在零下几度,爱斯基摩人穿上皮衣在可以在冰屋里安全过冬了。
  3.2、温和气候区
  温和气候区冬季寒冷,夏季炎热,为满足人体热舒适度,建筑主要采取“夏季防热”、“冬季保温”的方法。该地区建筑体形简洁,凹凸变化较少,体形系数低,从而减少夏季的辐射得热和冬季的热散失;外墙较封闭,墙体较厚,具有良好的保温隔热性能;建筑多为南北朝向,南向开窗面积大以获取充足日照,多采用遮阳抵挡夏季日照;加强窗户的气密性,在建筑入口采用门斗的形式减少热损失,设置阳光窗等作为气候“缓冲空间”。
  例如:我国陕北窑洞多靠着山坡挖成,兼有冬暖夏凉的功能,夏天由于窑洞深埋地下,泥土是热的不良导体,灼热阳光不能直接照射里面,洞外假如38℃,洞里则只有25℃;冬天却又起到了保温御寒的作用。窑洞多在南向,大面积开窗使阳光进入室内。建筑成排排列,规整简洁,能减少建筑热量损失,利于保温隔热。
  3.3、干热气候区
  干熱气候区太阳辐射强烈,空气干燥而且风沙较大,昼夜温差大,为满足人体热舒适度,建筑主要采取“隔热”、“加湿”的手法来应对气候。这一地区建筑外维护结构采用厚重材料,以抵御昼夜的温差变化。因为日照很强,小的开窗就能为室内提供足够的照明,而且室外空气温度很高,建筑物的通风通常是不受欢迎的,所以窗户通常都开的很小。可使室内保持相对稳定、适宜的温度。这一地区的建筑多体现出厚墙小窗的特点,如埃及的建筑。
  干热地区建筑,十分明析地体现出对阴影空间的追求,多设置屋檐等灰空间。例如摩梭民居主房入口前的大檐廊下的阴影空间,是户外活动的理想场所。布置水院、绿荫的庭院空间也是该地区建筑的特点,利用热压力差形成的空气运动,将干热空气引入封闭庭院,掠过水体和绿荫,而得到了良好的降温、加湿和净化,由此使庭院和室内环境凉爽而适宜。
  3.4、湿热气候区
  湿热气候区温度高,一年之中月平均气温变化较小,湿度较大,相对湿度达80%左右,为满足人体热舒适度,建筑主要采取“通风”、“散热”、“出湿”的手法来应对气候。
  湿热地区,屋顶是一个非常重要的因素,它兼具挡雨和遮阳的作用。这一地区屋顶往往做成许多屋顶高低错落的形式,各个部分之间的错落正好可以相互遮阳,也有利于空气的流通。这些屋顶的坡度很陡,可以产生较大的阴影区域;在内部,热空气被聚集于顶部,通过侧面的开口散发出去。这些建筑同样也强调屋檐的遮阳和挡雨作用,往往有着很深的挑檐,形成门廊和阳台的空间。
  湿热地区,十分注重建筑的通风。这类地区,夏季往往炎热潮湿,导风有降温、出湿的作用,能改善室内微气候。城市主干道多与夏季主导风向或局部地方小气候风向一致,以利于风能顺街道进入建筑内。建筑布局灵活,平面较为开敞,设置内庭院。建筑往往采用底部架空的形式,结合建筑内部组织的穿堂风”,加强室内外通风换热。建筑外围护结构多采用轻质材料,可以减少吸收热量并可以尽快的散发。
  由于需要适应不同的气候条件来满足人体不同需求,各气候区的建筑设计策略也风格迥异、差异明显。
  4、结合环境气候特点论述相应的建筑设计策略
  受地域技术的启发,如果能够建立一套适用于环境气候特点的建筑构造设计方法,可能成为一种节能节地的途径,也就是说: 不依赖消耗能源的设备,而是在建筑形式、空间、布局和构造上采取措施,以改善建筑环境,实现微气候的建构。这对于发展中国家寻求可持续发展更具有现实意义。例如我国南方在高层建筑设计上结合热带气候,可以尝试节能同时实现微气候的建构,有人称之为生态气候学,大体上可以做这样的操作:
  4.1、将电梯、卫生间等服务性空间布置在建筑外层,减少太阳对中部空间的热辐射。
  4.2、高层建筑表面绿化或在中部引入绿化开敞空间,减轻高层建筑的热岛效应。
  4.3、设置不同凹入深度的过渡空间来塑造阴影空间,并使遮阳与绿化相结合。
  4.4、“二层皮”( double-skin)的外墙,形成复合空间或空气夹层。这一技术在热带和寒带地区都有理想的保温隔热作用。
  4.5、在屋顶设置遮阳格片,角度可根据不同时段和季节而变化;结合屋顶花园或游泳池以改善热工。
  4.6、外墙采用遮阳设计,并且同时成为建筑造型的语言。
  4.7、利用上下贯通的中庭和“二层皮”(doubleskin)间的烟囱效应创造自然通风系统。使用水雾喷淋外墙,以便蒸发降温。
  5、结束语
  综上所述,根据不同的气候条件,作出相应的建筑设计规划,只有这样才可以创造出一个适于人类生活、居住的环境。作为一名设计师,为用户居住的舒适性负责是我们应承担的责任,根据不同的气候条件在对建筑构造设计的时候就充分加以考虑,继而推动我国建筑设计行业的可持续发展。
  
  
  
  参考文献:
  [1] 中华人民共和国行业标准.民用建筑热工设计规范GB50176-93[S].1993.
  [2] 维特鲁威(Vitruvius)著,高履泰译.建筑十书[M].中国建筑工业出版社,1983:32.
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