隴東地區(qū)建筑氣候設計研究*

王建華， 侯秋鳳

(蘭州交通大學建筑與城市規(guī)劃學院，蘭州 730070)

0 引言

建筑師在建筑設計中主動合理利用保溫防熱措施、自然通風、建筑蓄熱、被動式太陽能、蒸發(fā)冷卻、傳統(tǒng)采暖方式等手段，創(chuàng)造適宜的室內(nèi)舒適環(huán)境，是建筑節(jié)能的主要途徑，也是生態(tài)建筑、綠色建筑的主要方面。建筑氣候?qū)W是低能耗建筑設計的科學基礎(chǔ)。建立室外氣候和室內(nèi)熱舒適之間的關(guān)系是建筑氣候設計的關(guān)鍵問題。近年來，鑒于現(xiàn)代采暖空調(diào)技術(shù)普及帶來的能耗與污染問題，西方國家開始重視生物氣候建筑設計的研究與實踐，并將其作為建筑生態(tài)節(jié)能設計的基礎(chǔ)工作和首階段任務。

1 建筑氣候分析方法

建筑物的熱舒適度和節(jié)能效果，受到當?shù)厥彝鈿夂驐l件和人體熱舒適要求的影響。因此，建筑師應同時考慮建筑物設計、當?shù)貧夂驐l件和室內(nèi)熱舒適狀況之間的關(guān)系。建筑氣候分析圖是建筑氣候分析的理想結(jié)果。它是以某地典型氣候為設計依據(jù)，把利用自然通風、蒸發(fā)散熱、建筑蓄熱、傳統(tǒng)采暖空調(diào)等調(diào)節(jié)方法的適用范圍同時表示在一個圖表上構(gòu)成的建筑氣候設計分析圖(Build bio-climatic chart)，利于建筑師在建筑設計過程中查用什么樣的技術(shù)手段能達到最好的節(jié)能效果。目前，比較成熟的氣候設計方法有：奧爾基亞分析圖(Olgyay)、吉沃尼(Givoni)建筑氣候圖、瓦特遜(Watson)分析圖、邁歐尼列表等。圖1為奧爾基亞分析圖，圖中表明了人體熱舒適區(qū)(陰影部分)與環(huán)境變量之間的關(guān)系。圖2為吉沃尼(Givoni)建筑氣候圖。

圖1 奧爾基亞分析圖

2 氣象數(shù)據(jù)

建筑氣候設計以特定地區(qū)氣象數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)。氣象數(shù)據(jù)的可靠性是建筑氣候設計的關(guān)鍵性科學基礎(chǔ)?？梢苑从骋粋€地區(qū)最基本的氣候特點所需的氣象參數(shù)包括：空氣溫度、相對濕度、降雨量、太陽輻射。典型氣象年(TMY)是以近30年的月平均值為依據(jù)，從近10年的資料中選取一年各月接近30年的平均值作為典型氣象年。某地典型氣象年中，某月最低溫度與相對濕度確定點和最高溫度與相對濕度確定點標定在氣候分析圖上，這條線段的長度反映了該地區(qū)該月的氣候狀況。該線段在氣候分析圖上所處的氣候調(diào)節(jié)方法即為該地區(qū)該月可用的室內(nèi)熱舒適調(diào)節(jié)方法。

3 隴東地區(qū)氣象數(shù)據(jù)分析

本文氣象參數(shù)均采用Dest生成的典型氣象年參數(shù)為依據(jù)。表1為平?jīng)鍪忻吭伦畹蜏囟群蛯鄬穸?、最高溫度和對應相對濕度統(tǒng)計。表2為天水市每月最低溫度和對應相對濕度、最高溫度和對應相對濕度統(tǒng)計。表3為慶陽市每月最低溫度和對應相對濕度、最高溫度和對應相對濕度統(tǒng)計。

圖2 吉沃尼建筑氣候圖

表1 平?jīng)鍪忻吭伦畹蜏囟群蛯鄬穸取⒆罡邷囟群蛯鄬穸冉y(tǒng)計

表2 慶陽市每月最低溫度和對應相對濕度、最高溫度和對應相對濕度統(tǒng)計

4 隴東地區(qū)建筑氣候圖繪制及氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時間比分析

把表1平?jīng)鍪薪y(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制到空氣焓濕圖上，得到平?jīng)鍪薪ㄖ夂蚍治鰣D3。同理繪制出圖4慶陽市建筑氣候分析圖和圖5天水市建筑氣候分析圖。分析統(tǒng)計圖3、圖4、圖5數(shù)據(jù)，得到表4平?jīng)鍪袣夂蛘{(diào)節(jié)策略各月有效時間比、表5慶陽市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時間比和表6天水市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時間比。分析圖3和表4，可以看出平?jīng)龅貐^(qū)建筑物應加強太陽能采暖的合理利用程度，傳統(tǒng)采暖為冬季主要采暖方式；夏季約有30%的時間處于舒適區(qū)，其余時間利用建筑蓄熱或者自然通風和太陽能采暖可以解決熱舒適問題。分析圖4和表5，可以看出慶陽地區(qū)建筑物應加強太陽能采暖的合理利用程度，傳統(tǒng)采暖為冬季主要采暖方式；夏季約6月有39%的時間處于舒適區(qū)，7月只有15%時間處于舒適區(qū)，其余時間利用建筑蓄熱或者自然通風和太陽能采暖可以解決熱舒適問題。分析圖5和表6，可以看出天水地區(qū)建筑物應加強太陽能采暖的合理利用程度，傳統(tǒng)采暖為冬季主要采暖方式；夏季6月約有27%的時間處于舒適區(qū)，7月只有19%時間處于舒適區(qū)，其余時間利用建筑蓄熱或者自然通風和太陽能采暖可已解決熱舒適問題。

表3 天水市每月最低溫度和對應相對濕度、最高溫度和對應相對濕度統(tǒng)計

表4 平?jīng)鍪袣夂蛘{(diào)節(jié)策略各月有效時間比 單位：%

表5 慶陽市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時間比 單位：%

表6 天水市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時間比 單位：%

5 結(jié)論

通過以上對隴東地區(qū)平?jīng)鍪小⑻焖泻蛻c陽市氣象數(shù)據(jù)和建筑氣候設計分析研究，可以得出以下結(jié)論：

1)平?jīng)鍪小⑻焖泻蛻c陽市氣象條件全年基本相同。

圖3 平?jīng)龅貐^(qū)建筑氣候分析圖

圖4 慶陽地區(qū)建筑氣候分析圖

圖5 天水地區(qū)建筑氣候分析圖

2)隴東地區(qū)建筑氣候設計策略相同。加強太陽能的合理利用，傳統(tǒng)采暖為該地區(qū)冬季采暖的可靠方式。

3)夏季該地區(qū)約有30%時段處于熱舒適區(qū)，其余時段利用建筑蓄熱或自然通風可以解決熱舒適問題。

[1]楊柳.建筑氣候?qū)W[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[2]清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2007[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[3]楊柳.建筑氣候分析與設計策略研究[D].西安:西安建筑科技大學,2003,1-34.

[4]李哲穎,繆升,祝海雁.建筑氣候分析與節(jié)能設計策略初探-以昆明為例[J].建筑節(jié)能,2012,7:20-24.

[5]JGJ26—2010,嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準[S].