夏熱冬冷地區(qū)城市設(shè)計(jì)生態(tài)策略研究

摘要:本文從生態(tài)角度對(duì)城市設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)生物氣候要素、自然要素和人工要素的整合與應(yīng)用，初步形成一套適應(yīng)夏熱冬冷地區(qū)氣候條件的城市設(shè)計(jì)生態(tài)策略和方法。并用此方法分析武漢市一些已落成的節(jié)能示范小區(qū)。

關(guān)鍵詞:城市設(shè)計(jì);生態(tài)策略;夏熱冬冷

Abstract:This paper focuses on the research on ecological urban design method in hot summer and cold winter districts. By the integration and application of various climate factors， regional characters and artificial factors， a series of ecological urban design strategies and methods are concluded and certain cases of energy saving residential districts in Wuhan are analyzed using the above methods.

Keywords:urban design;ecological strategies;hot summer and cold winter districts

中圖分類(lèi)號(hào):TU984.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1008-0422(2009)11-0087-02

1背景介紹

回首第二次工業(yè)革命以來(lái)人類(lèi)的巨大發(fā)展，我們不禁為自己創(chuàng)造的空前繁榮的物質(zhì)文明而驕傲，但同時(shí)也為地球生態(tài)環(huán)境和自然資源的嚴(yán)重破壞而憂(yōu)心。城市、建筑與環(huán)境之間的矛盾日益嚴(yán)峻。自然環(huán)境的持續(xù)惡化和不可再生資源的日益枯竭已經(jīng)成為威脅人類(lèi)生存和延續(xù)的緊迫問(wèn)題，同時(shí)給城市自身的發(fā)展帶來(lái)意想不到的壓力和阻礙。在經(jīng)歷了一系列環(huán)境、資源危機(jī)之后，人們漸漸認(rèn)識(shí)到，人類(lèi)是自然系統(tǒng)的一部分，與其生活的環(huán)境休戚相關(guān)。而城市發(fā)展的本身就是一個(gè)自然演進(jìn)的過(guò)程。如何適應(yīng)時(shí)代挑戰(zhàn)、探求可持續(xù)發(fā)展的城鎮(zhèn)建筑環(huán)境已成為我們不可回避的歷史重任，也是21世紀(jì)城市設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則和出發(fā)點(diǎn)。

生物氣候地方主義為我們提供了在城市設(shè)計(jì)和建設(shè)中結(jié)合生物氣候條件的設(shè)計(jì)思路，它能以較小的能源和物質(zhì)代價(jià)，將人的生物舒適感重新建立在與自然環(huán)境、生物氣候相融合的基礎(chǔ)之上，為城市設(shè)計(jì)提供了新的機(jī)遇。這種基于生物氣候條件的城市設(shè)計(jì)思路無(wú)疑對(duì)經(jīng)濟(jì)條件尚不發(fā)達(dá)而又具有多種氣候特征的廣大發(fā)展中國(guó)家有著重要的意義。

2夏熱冬冷地區(qū)城市設(shè)計(jì)生態(tài)策略研究

夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)是夏季比較炎熱，白天的溫度為30~35℃，最高可達(dá)37~39℃.甚至40℃;冬季較為寒冷，氣溫一般在10~5℃之間。在這種氣候區(qū)域內(nèi)建筑夏季需要空調(diào)，冬季需要采暖。只有春、秋季可通過(guò)自然通風(fēng)獲得較為理想的熱舒適性。尤其在我國(guó)，人們的生活水平還比較低，大多數(shù)的民用建筑熱舒適性非常差，要改善這種狀況相對(duì)來(lái)講夏熱冬冷地區(qū)夏季的酷熱較冬季的寒冷更為難以忍受，所以其城市設(shè)計(jì)的策略應(yīng)以對(duì)抗酷熱為主。夏熱冬冷地區(qū)針對(duì)夏季和冬季的“理想”城市規(guī)劃設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針不同，甚至?xí)l(fā)生沖突。但是通過(guò)合理處理城市通風(fēng)、街道布局和建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，提出在這兩個(gè)季節(jié)內(nèi)都舒適、節(jié)能的城市設(shè)計(jì)方案還是可能的。

2.1選擇基地的原則

在夏熱冬冷氣候區(qū)，夏天常高溫、高濕、多雨，而冬天則非常寒冷。更重要的是，該區(qū)域冬、夏兩季的主導(dǎo)風(fēng)向經(jīng)常是不同的。具體到長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季的主導(dǎo)風(fēng)向是東南風(fēng)，冬季則以北風(fēng)為主。因此基地選擇一方面要保證冬季日照良好的同時(shí)還可阻斷寒流侵襲、而夏季通風(fēng)流暢又要防止高溫輻射。為了達(dá)到這樣的效果可選擇在東南方向比較平緩而西北方向有高大地形或成片防護(hù)林阻隔的基地。

2.2建筑布局和密度的設(shè)計(jì)原則

考慮在夏熱冬冷地區(qū)，城市結(jié)構(gòu)布局首先應(yīng)鼓勵(lì)夏季風(fēng)(東南風(fēng))盡可能穿越城市空間。它要求建筑適當(dāng)?shù)胤稚⒉贾?，而在冬天，為了最大限度地?jié)省采暖費(fèi)用，需要擁有表面積最小、布局緊湊的建筑。因此要求我們通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)手段，建造一種由各建筑類(lèi)型混合排列而成的“夏天暴露分散、而冬天緊湊”的城市結(jié)構(gòu)模式。在我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)，應(yīng)該依靠建筑群體形態(tài)設(shè)計(jì)盡可能地使南向、東南向的夏季風(fēng)得到強(qiáng)化，而阻擋冬季寒冷的西北風(fēng)。為達(dá)到這個(gè)目的，應(yīng)合理安排不同長(zhǎng)度和高度的建筑物，使它們盡可能地順應(yīng)主導(dǎo)風(fēng)向逐級(jí)布置，首先將體量小的獨(dú)立住宅布置在最南邊，然后依次是低矮的建筑類(lèi)型，而在用地的北部邊界則建造最高和最長(zhǎng)的建筑(圖1)。這樣，整個(gè)地區(qū)就由高層板式公寓樓、多層方形公寓樓、兩三層的聯(lián)排住宅、雙拼或獨(dú)立式別墅組成，形成了迎合夏季東南風(fēng)的“凹口”狀態(tài)。同時(shí)能阻擋冬季的北向來(lái)風(fēng)。這種由各建筑類(lèi)型混合組成的地區(qū)與那些由單一類(lèi)型建筑組成的地區(qū)相比，城市居住區(qū)的總體密度更高一些，也具有更好的環(huán)境質(zhì)量和熱舒適性。

2.3街道網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

街道方位對(duì)城市通風(fēng)有直接影響，應(yīng)盡可能通過(guò)適當(dāng)?shù)牟季謥?lái)適應(yīng)全年的風(fēng)向變化。當(dāng)街道與風(fēng)向垂直時(shí)，會(huì)對(duì)城市通風(fēng)起到阻礙作用，大大減弱屋頂上方的氣流和地面的風(fēng)速，所以應(yīng)避免沿街布置長(zhǎng)條形建筑;平行于風(fēng)向或與風(fēng)向大約成45o傾斜角的街道，有利于產(chǎn)生無(wú)障礙的“風(fēng)道”，誘導(dǎo)風(fēng)穿越市區(qū)。當(dāng)街道與風(fēng)向平行時(shí)，大多數(shù)的建筑處于風(fēng)力的“真空”地帶.而當(dāng)街道與風(fēng)向成30～60o角時(shí)，建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)效果較好。綜上所述，比較理想的街道方位應(yīng)與主導(dǎo)風(fēng)向成30~60o，這樣能產(chǎn)生較好的綜合通風(fēng)效果。在我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)，東西走向的街道在冬天與主導(dǎo)風(fēng)向(北風(fēng))垂直.而在夏天與主導(dǎo)風(fēng)向(東南風(fēng))成45o斜角，這種街道方位和布局將有利于減少冬季北風(fēng)的影響，并能增進(jìn)街道和沿街建筑的夏季通風(fēng)。同時(shí)，這種布局對(duì)于加強(qiáng)冬日沿街建筑的日照也是有益的。因此，上述推薦的街道方位布局在季節(jié)更替中可以提供比較適宜的生活環(huán)境。

2.4景觀設(shè)計(jì)

夏熱冬冷地區(qū)的夏日需要涼風(fēng)習(xí)習(xí)、濃蔭蔽日。冬天則需遠(yuǎn)離寒風(fēng)、陽(yáng)光普照——舒適的環(huán)境總由這樣一系列矛盾的參數(shù)控制著，它要求我們?cè)诔鞘虚_(kāi)放空間的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮城市特定的地域生態(tài)條件和氣候特征，通過(guò)雙極控制原則積極加以調(diào)適。例如，作為行道樹(shù)的法國(guó)梧桐在夏季樹(shù)葉茂密，給行人提供了舒適的陰涼世界;冬天樹(shù)葉盡褪，又將燦爛陽(yáng)光還于行人，這是自然法則所提供的最好的生物氣候策略。在夏熱冬冷地區(qū)一般情況下人們的室外活動(dòng)較為頻繁，因此城市開(kāi)放空間非常重要，而我國(guó)在這方面做得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。以武漢為例，由于氣候原因，在炎熱的夏季街道和一些廣場(chǎng)、街頭小游園缺乏基本的遮蔭設(shè)施.午后酷熱難耐，居民難以外出活動(dòng)，再加上一些公共場(chǎng)所不定時(shí)限電而基本喪失了吸引力，導(dǎo)致市民的出行明顯減少:而在寒冷的冬季，隨著近年來(lái)沿街高層建筑的不斷增多，冬季寒風(fēng)形成的“峽谷風(fēng)”，下沉湍流給行人造成很大的不便，在一定程度上導(dǎo)致夏季白天和冬季夜晚武漢的城市開(kāi)放空間缺乏活力。

3現(xiàn)代生態(tài)城市設(shè)計(jì)案例分析

武漢市青山城市建設(shè)綜合開(kāi)發(fā)公司建設(shè)的綠景苑是國(guó)家級(jí)康居住宅示范小區(qū)，是湖北省首家國(guó)家康居示范工程。綠景苑占地面積8hm2，總建筑面積10.69萬(wàn)m2，容積率1.48，綠化率45.8%，居住人口已達(dá)10余萬(wàn)人，是武漢市近年來(lái)形成的主要住宅生活區(qū)之一。小區(qū)的可持續(xù)設(shè)計(jì)多集中到建筑節(jié)能、清潔能源利用、能源循環(huán)利用等方面。下面我們要分析，從城市設(shè)計(jì)的層面來(lái)看這一節(jié)能示范小區(qū)是否真的符合生態(tài)設(shè)計(jì)的策略。

首先，從小區(qū)的選址分析。綠景苑位于武漢市青山區(qū)三干道之南，西鄰園林路，北接鋼都花園，東距長(zhǎng)江2000余米，北距武青三干道400余米，南距東湖風(fēng)景區(qū)2000余米。(圖2)從區(qū)位圖中可以看出綠景苑北部有和平公園，青山公園等城市綠洲，在冬季可以抵擋部分寒風(fēng)。而由于選址于長(zhǎng)江和東湖之間，其夏季微氣候也較為理想。

其次，從小區(qū)的建筑布局分析。建筑布局從南到北呈現(xiàn)了體型漸進(jìn)的、豐富的群體變化，從而在夏日可以接納東湖水面吹來(lái)的夏季風(fēng)，而北側(cè)連綿的商業(yè)建筑和板式小高層住宅則擋住了冬日凜冽的寒風(fēng)。所以說(shuō)小區(qū)的總體布局使用了生態(tài)設(shè)計(jì)的策略，可以達(dá)到從整體上改善小區(qū)微環(huán)境的目的。

第三，從小區(qū)的生態(tài)景觀設(shè)計(jì)方面。理想的生態(tài)小區(qū)通過(guò)運(yùn)用多種綠化手段，豐富小區(qū)環(huán)境，改善小區(qū)局地氣候。綠景苑里，楚風(fēng)楚韻和江南水鄉(xiāng)景致，散發(fā)出濃郁的人文情懷。編鐘鏤空墻、楚亭、蘭亭，水井、水車(chē)、水牛、坡屋頂，文化韻味與自然景觀在這里相得益彰。除中心綠化、組團(tuán)綠化和宅邊綠化外，還充分利用周邊的水面作小區(qū)的“冷源”和“氧源”。 再者，理想的生態(tài)小區(qū)應(yīng)減少硬質(zhì)地面、墻面、屋面面積，增辟草坪、水面，增加軟質(zhì)地面。綠景苑小區(qū)內(nèi)鋪地大多為軟質(zhì)地面。而且所有軟質(zhì)地面均與中心水面相連，強(qiáng)化點(diǎn)、線、面相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)狀綠地系統(tǒng)的生物氣候調(diào)節(jié)作用，全面改善小區(qū)空間環(huán)境質(zhì)量。(圖3)

4小結(jié)

生態(tài)條件是城市建設(shè)首先面臨的自然挑戰(zhàn)，它關(guān)系到一個(gè)城市的能源模式和人們生存環(huán)境的舒適性。在極端氣候環(huán)境中，它甚至在很大程度上決定了一個(gè)城市的結(jié)構(gòu)形態(tài)、街道和建筑布局、開(kāi)放空間設(shè)計(jì)等。然而在我國(guó)，過(guò)快的建設(shè)速度使得大部分城市設(shè)計(jì)中難以充分考慮和運(yùn)用生態(tài)策略，文中綠景苑小區(qū)的例子只是少數(shù)好的代表。但是筆者相信，隨著生態(tài)問(wèn)題漸漸被社會(huì)各界所重視，把生態(tài)思想融入城市設(shè)計(jì)這一理念會(huì)成為城市設(shè)計(jì)的主流思想，到時(shí)候就會(huì)實(shí)現(xiàn)城市和自然的和諧發(fā)展，達(dá)到人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的共同目標(biāo)。

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