基于“原型”的传统民居干热干冷气候适应图谱及特性研究

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传统民居是在长久的“试错、进化”过程中逐渐发展、演化而来的建筑类型,是先民们在有限的自然资源条件和物质条件下,采用简洁适用的建造技术,结合了地域气候特征和文化习俗,建造出来的经济、适用、美观的居住建筑。传统民居与生俱来的气候适应特性是其精华所在,也是新时代新民居建筑设计中最值得借鉴的内容,能使其得以在保留地域特色和绿色低碳环保等方面实现设计目标。本文通过综合运用原型理论和建筑气候适应性研究方法,构建出了基于“原型”的传统民居气候适应性研究的分析框架。本研究以我国的干热干冷气候地区为例,量化分析了干热干冷气候地区的气候特征,完成了多个传统民居类型的建筑形制特征提取,构建出了涵盖适应干热干冷气候的建筑设计原则—建筑设计策略—建筑形制特征等多层级内容的传统民居的干热干冷气候适应图谱;通过从建筑实例中提取影响典型建筑形制特征气候适应性的建筑设计参数,以此通过计算机模拟和数学统计分析构建了建筑空间、建筑实体等方面的表征建筑气候适应能力的建筑性能指标,完成了传统民居的干热干冷气候适应特性分析。通过本文的研究,取得了以下一些主要成果:(1)将原型理论引入到了传统民居气候适应性研究中来,给出了基于“原型”的传统民居气候适应性分析框架,其研究内容包括了传统民居为了适应地域气候条件所形成的,随历史积淀的、潜在的建筑经验和原初的、普遍的建筑形制。适应气候的建筑经验包括了宏观层面上的适应气候的建筑设计原则和建筑设计策略,也包括了隐含在建筑形制特征中的影响建筑气候适应性的建筑设计参数和决定建筑气候适应能力的建筑性能指标,以及建筑居住者在使用过程中为满足自身舒适需求,通过调节建筑设计参数和建筑性能指标最终形成的室内热湿物理环境,即室内计算参数。(2)以我国干热干冷气候地区的传统民居为例,建立了适应干热干冷气候建筑设计原则—建筑设计策略—建筑形制特征之间的层级对应关系,构建出了传统民居的干热干冷气候适应图谱,将传统民居适应干热干冷气候的宏观建筑经验和建筑形制以图示语言的形式表达,为新民居设计提供宏观层面上的指导和参考。(3)以传统民居建筑实例为数据来源,提取出了影响传统民居气候适应性的典型建筑形制特征的建筑设计参数,并运用计算机模拟和数学统计等方法构建出了基于建筑空间、建筑实体等方面的建筑性能指标,完成了传统民居的干热干冷气候适应特性分析:干热干冷气候地区传统民居的阿以旺空间、外廊空间均有利于建筑在夏季遮蔽太阳辐射的同时,在冬季最大化地利用太阳辐射得热;相比和田民居的阿以旺空间,库车民居和喀什民居中常见的庭院空间更有利于建筑在夏季夜晚利用自然通风带走室内和半室外空间的热量,符合库车地区和喀什地区的气候特征;干热干冷气候地区的传统民居中厚重的生土墙体和封闭的外围护结构结合合理的建筑空间设计与组织、移居的生活使用模式,可以在冬夏两季实现相对舒适的室内热湿环境,且仅需要少量的能耗即可满足民居建筑要求的室内设计温度。
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