宋曄皓談夏熱冬冷地區(qū)辦公建筑設(shè)計(jì)的策略

◎ 本刊記者 汪莉莉

夏熱冬冷地區(qū)是指累年日平均溫度穩(wěn)定低于或等于5℃的日數(shù)為60天至89天，以及累年日平均溫度穩(wěn)定低于或等于5℃的日數(shù)不足60天，但累年日平均溫度穩(wěn)定低于或等于8℃的日數(shù)大于或等于75天。其氣候特點(diǎn)是夏季酷熱，冬季濕冷，空氣濕度較大，當(dāng)室外溫度5℃以下時(shí)，如沒有供暖設(shè)施，室內(nèi)溫度低、舒適度差。夏熱冬冷地區(qū)的綠色辦公建筑設(shè)計(jì)主要是從建筑師角度思考需要做哪些工作，以及怎么樣從被動(dòng)的角度處理這些問題，后期在能源咨詢團(tuán)隊(duì)或者是環(huán)境咨詢團(tuán)隊(duì)配合下怎樣更深入的考慮這些問題。

目前我國(guó)的夏熱冬冷地區(qū)涉及上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、重慶、四川、貴州?。ㄊ校┑?4個(gè)?。ㄖ陛犑校┑牟糠值貐^(qū)。我國(guó)供暖地區(qū)的劃分根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50176－93），用累年最冷月和最熱月平均溫度作為主要指標(biāo)，累年日平均溫度≤5℃和≥25℃的天數(shù)作為輔助指標(biāo)，將全國(guó)劃分為嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和五個(gè)地區(qū)。根據(jù)我國(guó)的氣侯區(qū)劃又大概分成三個(gè)小的亞區(qū)，從西往東三個(gè)區(qū)域，基本上這些地方面積相對(duì)遼闊，人口相對(duì)集中，對(duì)我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)度非常大，它的氣侯特征也非常鮮明，比如說夏季高溫必須采用空調(diào)系統(tǒng)來降溫；冬季這些地區(qū)相對(duì)來說比較寒冷。前一段時(shí)間討論的如火如荼的夏熱冬冷地區(qū)采取集中供暖的問題，宋曄皓所率領(lǐng)的清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，用冷源或者是熱源并不能徹底解決夏季和冬季建筑物所存在的問題，所以夏熱冬冷地區(qū)建筑物的取暖和降溫問題是不可回避的。

夏熱冬冷地區(qū)建筑應(yīng)對(duì)策略

夏熱冬冷地區(qū)內(nèi)還有一個(gè)難題是相對(duì)濕度較大，除濕是一個(gè)很棘手的問題，在經(jīng)過一段時(shí)間的研究后清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)有了大量的數(shù)據(jù)積累。特別是對(duì)夏熱冬冷地區(qū)辦公建筑的研究方面，研究團(tuán)隊(duì)不僅擁有專業(yè)的研究人員，同時(shí)有專門的科研設(shè)備，二者相互配合可以更好的完成基礎(chǔ)研究工作。研究團(tuán)隊(duì)從認(rèn)知建筑學(xué)出發(fā)，再加上建環(huán)兩個(gè)專業(yè)密切合作進(jìn)行調(diào)研，并對(duì)建筑物的建構(gòu)和構(gòu)造進(jìn)行深入研究，這些研究工作為夏熱冬冷地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)決策提供了基礎(chǔ)條件。究其根本，這些調(diào)研的價(jià)值不在于建筑本身有什么創(chuàng)造性，而是如實(shí)的反應(yīng)夏熱冬冷地區(qū)的建筑現(xiàn)狀。

盡可能的壓縮建筑物的采暖和制冷時(shí)間段，這是宋曄皓與研究團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行研究時(shí)的最大初衷。宋曄皓說：“上世紀(jì)80年代非常經(jīng)典的結(jié)論是華南理工大學(xué)教授在對(duì)廣州夏熱冬冷地區(qū)進(jìn)行研究后提到的一個(gè)結(jié)論：在31度溫度條件下如果有適當(dāng)?shù)淖匀煌L(fēng)或者是電風(fēng)扇吹風(fēng)，被測(cè)試者舒適感知度和在29度溫度條件下的舒適感知度沒有太大差別，是可以接受的，在這種輕體力勞動(dòng)條件下也是可以接受的。”這就意味著如果可以采用被動(dòng)的策略并通過一些輔助手段，采用一些措施可以達(dá)到延長(zhǎng)過渡季目的。

研究團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)研究情況下也總結(jié)了可能針對(duì)夏熱冬冷地區(qū)建筑師有創(chuàng)造力的幾個(gè)關(guān)鍵要素，第一是自然通風(fēng)，第二是建筑遮陽(yáng)，第三是隔熱的處理和采光。其中采光這一點(diǎn)特別重要，因?yàn)楣夂碗娛窍噍o相成的，如果沒有自然采光解決照明的問題必然要依托人工照明，這樣一來耗電量就會(huì)增加。“有一個(gè)特別經(jīng)典的案例就是利用天窗采光效率，并用太陽(yáng)能光熱板再轉(zhuǎn)化成電，再用人工照明，但是這種利用天窗比較被動(dòng)、比較自然的方式，在綠色建筑評(píng)估體系中得不到補(bǔ)償，因?yàn)闆]有采用先進(jìn)的技術(shù)，這一點(diǎn)相對(duì)來說比較被動(dòng)?！彼螘橡┱f到。

關(guān)于雨水的利用是對(duì)于自然通風(fēng)原理性進(jìn)行的剖析，首先要求這個(gè)房屋不能太深，如果太深的話必須采用主動(dòng)和誘導(dǎo)式的通風(fēng)策略，此外還要強(qiáng)調(diào)開口，有開口之后它對(duì)通風(fēng)的誘導(dǎo)和強(qiáng)化具有積極意義。此外，還需要利用熱壓和風(fēng)壓綜合作用，其實(shí)風(fēng)壓并不可靠，由于夏熱冬冷地區(qū)夏季時(shí)候進(jìn)風(fēng)區(qū)、進(jìn)風(fēng)度比較高，這時(shí)需要采用熱壓綜合作用的方式來促進(jìn)自然分工。

建筑的遮陽(yáng)部分可以通過體量的設(shè)計(jì)和組合達(dá)到比較好的遮陽(yáng)效果，建筑設(shè)計(jì)師在不拋棄傳統(tǒng)的精華外利用被動(dòng)方式進(jìn)行建筑的自遮陽(yáng)，并在這個(gè)原則基礎(chǔ)上將每一個(gè)人的創(chuàng)造性都得到充分的體現(xiàn)。天窗或者是反光誘導(dǎo)、采光系統(tǒng)、建筑的隔熱、隔熱和通風(fēng)的結(jié)合還有雨水的利用等方面，都是夏熱冬冷地區(qū)辦公建筑需要考量的重要因素。以雨水的利用為例，在雨水利用方面的技術(shù)要求不一定很高，瑞典的綠化屋頂其實(shí)就很簡(jiǎn)單，利用一個(gè)小池子，當(dāng)雨水多的時(shí)候這個(gè)池子就變成水池；當(dāng)雨水少的時(shí)候池子就變成景觀池，無論怎樣水都會(huì)滲透到地下。雨水池的最終目的不是把雨水收集到雨水管道里面，而是讓收集的雨水最終回到自然中。

建筑物在過度季適當(dāng)權(quán)衡

宋曄皓向記者介紹，以珠江一個(gè)辦公樓為例，它的大概建筑面積是2萬(wàn)平方米，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行了一些前期的基礎(chǔ)研究后，決定在做設(shè)計(jì)的時(shí)候有一個(gè)主動(dòng)相對(duì)來說有誘導(dǎo)性的東西。首先是徑深，其次是庭院的位置，還有可能貫通的風(fēng)道。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)建筑初步的結(jié)論和建議必須經(jīng)過科學(xué)的論證，現(xiàn)在因?yàn)楦黜?xiàng)技術(shù)相對(duì)成熟，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟使得團(tuán)隊(duì)有條件做風(fēng)動(dòng)管理，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在能源團(tuán)隊(duì)的配合下能夠確定開口到底怎么樣更加穩(wěn)妥？怎么可以使效率得到提高。同時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)牢記一個(gè)原則，就是在冬季和夏季必然要有空調(diào)的情況下，兩者怎樣進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋?quán)衡，不能在過渡季表現(xiàn)非常良好，但到了冬夏用空調(diào)的時(shí)候很被動(dòng)，這樣的效果并不理想。

那么可不可以用建筑的部位來做適當(dāng)?shù)臒釅和L(fēng)？從而強(qiáng)調(diào)自然通風(fēng)的效果。頂層架空對(duì)于在夏熱冬冷地區(qū)的建筑物有著重要意義，很多研究都有證明這一點(diǎn)。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)平面上做了大量研究，在研究過程中對(duì)通風(fēng)口、風(fēng)向風(fēng)速比較密集的地方做了大量的模型比較。同時(shí)，關(guān)于建筑遮陽(yáng)方面，建筑的自遮陽(yáng)是最需要實(shí)現(xiàn)的問題之一，因?yàn)槿绻呛?jiǎn)單的基于西方的發(fā)達(dá)技術(shù)，可控、調(diào)解受制于我們的管理水平，受制于機(jī)械制造水平，受制于維修維護(hù)的成本等多個(gè)因素。如果設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以針對(duì)多種需求，不求最好但求合適，在這樣的前提下做一些研究工作，對(duì)于自遮陽(yáng)和構(gòu)建遮陽(yáng)來說有著深遠(yuǎn)意義?！爱?dāng)然沒有任何事情是十全十美的，你得到一點(diǎn)就要失去一點(diǎn)，當(dāng)建筑師做到自遮陽(yáng)的時(shí)候在某一些方面比如墻體或者是圍護(hù)結(jié)構(gòu)要承擔(dān)造價(jià)的增加，這些問題也將隨著研究的深入不斷出現(xiàn)?！彼螘橡┱f。

其實(shí)庭院本身已經(jīng)是一個(gè)對(duì)自遮陽(yáng)來說具有重大意義的原型了，設(shè)計(jì)師還是要考慮怎么在平面的情況下或者是直接暴露在外的情況如何進(jìn)行處理。而建筑隔熱方面，大部分設(shè)計(jì)師還是想既然遮陽(yáng)就需要建筑有一定的厚度，可以把墻體做成中空的，能夠有一些誘導(dǎo)性的風(fēng)向，這些做法都是可以實(shí)現(xiàn)的。建筑設(shè)計(jì)師對(duì)于任何一個(gè)構(gòu)造元素、立面構(gòu)造元素都不希望只有單一功能，它們應(yīng)該被賦予更多復(fù)合性功能，比如能遮陽(yáng)、能采光、能太陽(yáng)能發(fā)電，總之是功能越多越理想。因?yàn)閴w比較厚，設(shè)計(jì)師還要考慮怎么能夠做一些遮陽(yáng)或者是在通風(fēng)的情況下做一些反光，因?yàn)閷?duì)于建筑物來說自然采光非常重要尤其是辦公建筑。

當(dāng)然最好的采光就是天窗，但是好多建筑的天窗還處于相對(duì)保守的階段，這是由于設(shè)計(jì)師也不確定天窗的形式和高度，或者是跟采光復(fù)合起來的綜合作用，未來這一問題將是設(shè)計(jì)師與研究團(tuán)隊(duì)需要攻克的難題之一。另外，對(duì)于雨水的利用要依循簡(jiǎn)單利用的原理，不要做復(fù)合利用非得要加紫外線照射之類。只需要做一個(gè)簡(jiǎn)單的雨水處理，如果有水的時(shí)候就是一個(gè)蓄水池，如果沒有水的時(shí)候就是一個(gè)景觀池，而且所有植被都要用自然的東西。在雨水少的時(shí)候?qū)⑿钏刈鳛榫坝^使用，雨水多的時(shí)候只要能將雨滲到地下就足夠了，建筑物也可以結(jié)合建筑本身景觀進(jìn)行處理，優(yōu)選當(dāng)?shù)刂参?，以這個(gè)思路對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。

不能回避剛才說到的冷和熱問題，建筑物必須有冷源和熱源，否則的話傳遞不到一個(gè)主題，所以設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在研究的時(shí)候?qū)⑦@一問題作為對(duì)暖通空調(diào)工程師團(tuán)隊(duì)提出的要求。以這一問題為橋梁使建筑師團(tuán)隊(duì)和暖通空調(diào)工程師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行緊密合作，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)通過探討，決定運(yùn)用什么樣的方式以及采用哪些模式，能夠更好的提高建筑物的能源利用效率，讓它花一度電獲得更多的東西，比如說這種分區(qū)包括分片怎么樣分主、分次，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)都做了大量比較細(xì)致的研究。

當(dāng)然，這一過程將帶來更加繁雜的工作量，因?yàn)樵缭?0年代大部分建筑師主導(dǎo)最多的是關(guān)于人體舒適度的研究，在上世紀(jì)六七十年代大量的基礎(chǔ)研究包括舒適溫度、居住者著裝情況、居住者吹風(fēng)情況、居住者的溫度、相對(duì)濕度等等，大量的分布和踩點(diǎn)都圍繞這些問題進(jìn)行。如今，越來越多的人談“綠色”，談“綠色建筑”和“節(jié)能”，然而究竟什么是綠色？什么是節(jié)能？其實(shí)要解決這些問題最根本的關(guān)鍵因素就是目前中國(guó)的舒適度、南方的舒適度，我國(guó)各個(gè)不同地區(qū)的舒適度和英國(guó)、美國(guó)的舒適度一樣嗎？如果這些問題不解決，那么綠色建筑以及綠色建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)就沒有意義。

解決這些問題需要大量的基礎(chǔ)研究，不能只將目光局限在高新技術(shù)、可持續(xù)、綠色等高端問題，而是要將精力更多的放在基礎(chǔ)研究中。我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)夏季悶熱、冬季寒冷，而這一地區(qū)的建筑普遍缺乏適應(yīng)氣候的調(diào)控措施，導(dǎo)致了室內(nèi)熱環(huán)境惡劣。人們?yōu)榱烁纳粕瞽h(huán)境濫用空調(diào)設(shè)備，又引起能源消耗急劇上升，能源供不應(yīng)求。為了解決這些問題，建筑需要重新審視與氣候的關(guān)系，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施為人們創(chuàng)造適宜的生活環(huán)境，同時(shí)提高用能效率、減少對(duì)不可再生能源的消耗。