炎熱地區(qū)環(huán)境的建筑設(shè)計(jì)探討

黃博

摘 要：建筑室內(nèi)環(huán)境的形成往往受多種因素的影響，必須采取綜合的措施才能取得良好的效果。對(duì)于炎熱地區(qū)環(huán)境下，對(duì)建筑“降溫”的目的是要獲得熱舒適要求。本文通過(guò)結(jié)合筆者的工程實(shí)踐，提出對(duì)于炎熱地區(qū)環(huán)境下的，建筑設(shè)計(jì)如何避開暑熱減少熱量的獲取。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì) 炎熱地區(qū) 設(shè)計(jì)技術(shù) 通風(fēng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（b）-0084-02

對(duì)于炎熱地區(qū)環(huán)境下，為保持室內(nèi)氣溫舒適，在建筑設(shè)計(jì)方面，應(yīng)采用綠色建筑設(shè)計(jì)理念和方法，達(dá)到節(jié)能低耗、健康舒適。首先應(yīng)從建筑必須“避開暑熱、減少房屋獲取熱量”的角度建立設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)。對(duì)于這種環(huán)境下的建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)正確設(shè)置窗戶的遮陽(yáng)設(shè)施，合理確定建筑方位、建筑外表面顏色、建筑結(jié)構(gòu)的隔熱和散熱、建筑周圍的植被、合理組織自然通風(fēng)、陽(yáng)光的合理采集以及控制內(nèi)部熱源等。

1 炎熱環(huán)境下的建筑設(shè)計(jì)思路

對(duì)于炎熱環(huán)境下的建筑降溫設(shè)計(jì)思路，要么降低房屋室內(nèi)的溫度，要么提高適宜室溫的范圍，使室內(nèi)達(dá)到的高溫可以包含在能接受的范圍之內(nèi)。

（1）盡量減弱太陽(yáng)日射對(duì)建筑熱作用，即避開暑熱，主要是正確地選擇建筑物的朝向、方位以及建筑平面的布局，力求避免使用的空間過(guò)多受到熱輻射，如建筑物的中庭、玻璃幕墻等避免受到東、西向的日曬；避免太陽(yáng)宜射輻射從玻璃窗口透入，采用窗口遮陽(yáng)，以遮擋和減少對(duì)人體與室內(nèi)的熱輻射；同時(shí)要綠化周圍環(huán)境，以改善環(huán)境熱輻射和降低氣溫并對(duì)高溫氣流起冷卻作用；對(duì)屋頂和外墑，特別是西墻，必須進(jìn)行隔熱處理，以減少太陽(yáng)輻射使內(nèi)表面溫度升高而傳人室內(nèi)的熱量，使內(nèi)表面出現(xiàn)高溫的時(shí)間與房間的使用時(shí)間錯(cuò)開，所以白天隔熱好、夜間散熱快的建筑構(gòu)造才是理想的。

（2）自然通風(fēng)是保持室內(nèi)空氣清新、排除余熱、余濕，改善人體熱舒適感的重要途徑。不但在小區(qū)的總體布局方面應(yīng)充分考慮，在單體建筑設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)在平面布置和門窗設(shè)置上綜合考慮，應(yīng)有利于自然通風(fēng)。要盡量減少室內(nèi)的余熱。在民用建筑中，室內(nèi)親熱主要是生活余熱與家用電器的散熱。有些室內(nèi)余熱往往是不可避免，而對(duì)于一些家電及燈具的散熱，則應(yīng)選擇發(fā)熱量小的電氣設(shè)備和節(jié)能燈具，節(jié)能的照明燈具發(fā)熱量要比普通燈具小得多。另外，應(yīng)將發(fā)熱器具布置在通風(fēng)良好的位置，以便能迅速將余熱排至室外。在第一種情形下，我們需要使建筑形成熱庫(kù)的功能，來(lái)儲(chǔ)存并消除房屋受太陽(yáng)輻射和室外高溫?zé)嶙饔玫挠绊憽Ｔ诘诙N情形下，需要加快室內(nèi)空氣流動(dòng)的速率，即加強(qiáng)通風(fēng)，使適宜室溫范圍的溫度有所升高，盡管在這種情況下房屋內(nèi)并沒(méi)有真正降溫，但是人們?cè)谏砩蠀s會(huì)感覺(jué)到比較舒適。通常意義上來(lái)說(shuō)，避開暑熱本身只是讓氣溫盡量維持不再升高，但有時(shí)是不足以保證房屋在整個(gè)夏天均能保持足夠涼爽的溫度。所以，應(yīng)該相應(yīng)采用一些必要的自然通風(fēng)的手段來(lái)使室內(nèi)溫度保持在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)，使氣溫不僅不再升高，實(shí)際上還有所降低或保持適宜的溫度。然而，在許多氣候類型條件下，如炎熱干旱和炎熱潮濕地區(qū)，當(dāng)避開暑熱和自然通風(fēng)降溫共同作用產(chǎn)生的效果都不足以保證室溫一直舒適宜人時(shí)，就需要采用空氣調(diào)節(jié)設(shè)施來(lái)進(jìn)行降溫空調(diào)。

顯然對(duì)于夏熱地區(qū)，一個(gè)合理的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程是包括三個(gè)層次的設(shè)計(jì)理念的。首先是建筑的設(shè)計(jì)要避開暑熱；其次，充分利用自然通風(fēng)進(jìn)行降溫；只有在其二者共同作用且都不能達(dá)到降溫效果的情況下，才結(jié)合使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)降溫和空調(diào)降溫，這樣就使得機(jī)械設(shè)備裝機(jī)容量相對(duì)較小，消耗的能量也會(huì)相對(duì)很少。這樣的設(shè)計(jì)方法包含綠色建筑的基本理念。

2 避開暑熱的建筑設(shè)計(jì)

在氣候炎熱干旱地區(qū)的氣溫，白天上升的幅度很高，而夜晚則變得比較涼爽。因此，建筑采用的材料應(yīng)具有很大的熱庫(kù)能力才對(duì)，如建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用加厚的保溫隔熱材料。建筑材料不僅阻礙和延緩熱量穿過(guò)墻壁進(jìn)入室內(nèi)的過(guò)程，而且在白天還可以將大量的熱能儲(chǔ)存在墻體內(nèi)，到了夜晚當(dāng)氣溫下降變得涼爽時(shí)，使巨大厚重的保溫隔熱外壁在夜間得以冷卻變涼，從而儲(chǔ)備好第二天的白天繼續(xù)蓄熱的能力，再次起到熱庫(kù)的作用。保溫隔熱材料使平均輻射溫度不會(huì)升高到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室內(nèi)氣溫的程度，否則熱舒適程度就會(huì)大打拆扣。如果房屋使用了空調(diào)設(shè)備，這時(shí)更需要使用隔熱材料。另外，為了更有效地避開暑熱，一般使用較小的窗戶并對(duì)陽(yáng)光照射有很好的遮蔽。采用淺淡的外表顏色，來(lái)最大限度地減少房屋內(nèi)所獲得的熱量。白天可以把百葉窗關(guān)閉，進(jìn)一步減少房屋獲取的熱量，夜間把它們打開，使涼爽的夜風(fēng)暢通無(wú)阻。

氣候炎熱干燥的地區(qū)還非常流行巨大的圓形屋頂建筑。在白天，圓形屋頂遮蔽了房屋，使陽(yáng)光照射不到室內(nèi)；而在夜晚，幾乎整個(gè)半圓形屋頂都暴醋在夜空之下。因此，輻射升溫的幅度很小，輻射降溫的幅度卻很大。圓形屋頂建筑有開闊的上層空間，使屋內(nèi)的氣流分層，這樣居住者就可以住在氣溫較低的下層。有時(shí)，在圓形屋頂?shù)捻敳窟€鑿有許多孔，既可以便光線照進(jìn)來(lái)，同時(shí)又可以使熱空氣流出去。

在氣候炎熱潮濕的地區(qū)，如冬季比較溫暖，夏季極其潮濕的地區(qū)，采用巨大厚重的保溫材料會(huì)是一種負(fù)擔(dān)。這些地方適合建造輕便靈巧的房屋。由于氣候極其潮濕，雖然日照不如炎熱干旱地區(qū)那么強(qiáng)烈，但是潮濕會(huì)讓人很不舒服，即使陽(yáng)光多施加那么一點(diǎn)點(diǎn)的熱量甚至沒(méi)有增加都會(huì)使人難以忍受，所以在這樣的氣候條件下，使用任何保溫材料都只會(huì)把白天的熱量積蓄起來(lái)，讓夜晚變得更加難耐。在非常潮濕的地區(qū)，較多地采用梁板結(jié)構(gòu)，房屋建有開闊的窗戶，設(shè)置寬敞突出的大挑檐遮擋日射輻射，遮蔽保護(hù)輕便的建筑材料和可挪動(dòng)的輕質(zhì)墻體。一般房屋常常修建在木架子上面，被高高托起，以便更好、更多地采集涼風(fēng)，并且遠(yuǎn)離潮濕而悶熱的地面。頂棚高高在上，便于冷熱空氣分層，而且人字形的屋頂或屋脊上設(shè)置巨大的通風(fēng)口，便于熱空氣從室內(nèi)流出，從而進(jìn)一步提高了風(fēng)穿行通過(guò)量。

另外，在干燥炎熱的地區(qū)修建小而深透的庭院或天井會(huì)比較有利，因?yàn)樵诎滋斓拇蟛糠謺r(shí)間里它們能夠自己給自己遮陽(yáng)。但在氣候潮濕炎熱的地區(qū)，修建庭院的建筑則不夠好，因?yàn)橥ピ簳?huì)妨礙空氣對(duì)流來(lái)降低濕熱的熱作用。無(wú)論在何處，當(dāng)濕度較低即不是那么潮濕的地區(qū)，蒸發(fā)水分制冷就會(huì)很有效，如噴泉、水池、順墻流下的涓涓紉流以及來(lái)自植物的蒸騰作用，都可以起到避開暑熱、蒸發(fā)水分降溫的作用。如果水分蒸發(fā)是在室內(nèi)或者氣流流人的地方進(jìn)行，降溫效果將會(huì)更為顯著。

3 建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中，避開暑熱只是讓氣溫盡量維持不再升高，從實(shí)踐情況表明，通過(guò)采取 “被動(dòng)式降溫”設(shè)計(jì)，可使氣溫不僅不再升高，實(shí)際上有時(shí)還會(huì)有所降低。被動(dòng)式降溫方法即包括采用自然通風(fēng)降溫的方式，而且這種通風(fēng)的手段使得適宜的室內(nèi)溫度范圍值相應(yīng)得到提高。

被動(dòng)式降溫系統(tǒng)是與建筑配合成為一體的。例如，可以修建突出寬敞的挑檐用來(lái)遮蔽門和窗戶不受太陽(yáng)的輻射。為了有利于通風(fēng)，窗戶在需要打開時(shí)可以最大限度地被開啟，窗戶的外邊應(yīng)當(dāng)很好地加以遮蔽，如結(jié)合百葉窗的葉片進(jìn)行調(diào)節(jié)，又能遮蔽陽(yáng)光，又可以達(dá)到自然通風(fēng)的目的。特別是在炎熱潮濕的地區(qū)打開的窗戶面積應(yīng)當(dāng)達(dá)到樓板面積的20%左右，在迎風(fēng)墻和背風(fēng)培上的開口應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)相等。另外，每扇門上還應(yīng)設(shè)置能夠開啟的氣窗，使房間的空氣可從各個(gè)風(fēng)向上進(jìn)行對(duì)流。在建筑中，通過(guò)樓梯問(wèn)等建筑結(jié)構(gòu)制造出強(qiáng)烈的煙囪效應(yīng)，從而起到自然通風(fēng)的作用，如太陽(yáng)能煙囪由于空氣在離開房屋之后被加熱，所以使煙囪的效應(yīng)增強(qiáng)，而且室內(nèi)還沒(méi)有額外的增加熱量。而在煙囪出口設(shè)置排風(fēng)機(jī)或屋頂通風(fēng)機(jī)，可以大大提高通風(fēng)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

從實(shí)踐效果表明，對(duì)于炎熱地區(qū)的建筑必須“避開暑熱、減少房屋獲取熱量”的角度建立設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)。對(duì)于這種環(huán)境下的建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)正確設(shè)置窗戶的遮陽(yáng)設(shè)施，合理確定建筑方位、建筑外表面顏色以及合理組織自然通風(fēng)等設(shè)計(jì)措施。

參考文獻(xiàn)

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