淺談可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)思路

馮毅

【摘 要】可持續(xù)理念來進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，可以滿足達(dá)到建筑壽命周期的資源有效利用的原則，本文針對(duì)建筑剖面以及空間設(shè)計(jì)上來提出可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)的實(shí)施思路，探索以設(shè)計(jì) （非機(jī)械 ）手法協(xié)調(diào)建筑與環(huán)境途徑。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；可持續(xù)；剖面設(shè)計(jì)；空間設(shè)計(jì)

0.引言

從建筑、人以及環(huán)境組成的系統(tǒng)來看，建筑最本質(zhì)的特征在于：它是人與環(huán)境組成的系統(tǒng)的一部分。通過采取可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)，有效地保證相對(duì)安全、舒適的室內(nèi)環(huán)境并維持其與自然氣候之間的差異。

1.可持續(xù)建筑的剖面設(shè)計(jì)

1.1剖面和通風(fēng)

自然通風(fēng)按照驅(qū)動(dòng)力可以分為兩種：風(fēng)壓和熱壓通風(fēng)。風(fēng)壓通風(fēng)是由風(fēng)壓差引起的，熱壓通風(fēng)是由空氣的密度差引起的。這兩個(gè)因素有時(shí)同時(shí)存在，有時(shí)分別存在。當(dāng)風(fēng)壓差太小不足以促成自然通風(fēng)時(shí)，熱壓差就成為自然通風(fēng)的最主要影響因素。

風(fēng)壓通風(fēng)是一種對(duì)流通風(fēng)，空氣是水平流動(dòng)的，而熱壓通風(fēng)的空氣流動(dòng)形態(tài)更加復(fù)雜。風(fēng)壓通風(fēng)與建筑平面有關(guān)。這種通風(fēng)形式是由不同方位界面的風(fēng)壓差引起的。當(dāng)室外無風(fēng)時(shí)，熱壓差是自然通風(fēng)的主要驅(qū)動(dòng)力。在熱壓差的作用下，室內(nèi)熱空氣上升，從建筑的上部開口流出。室外冷空氣從下部開口進(jìn)入到建筑物中。室內(nèi)外空氣溫度差、上下開口的高度差以及開口面積共同決定了通風(fēng)效率。

因此，對(duì)于可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，其建筑剖面為了達(dá)到通風(fēng)效果應(yīng)該遵循以下剖面設(shè)計(jì)的措施，以增加室內(nèi)外熱壓差，改善無風(fēng)時(shí)的自然通風(fēng)。

（1）營造熱空間。根據(jù)溫室效應(yīng)，厚墻體和熱通道玻璃墻可以用來創(chuàng)造夏季的熱空間以改善自然通風(fēng)。

（2）提高空氣入口和出口之間的高度差。利用以下措施可達(dá)到這一效果：①提高窗戶高度。法式窗戶（一種落地窗）可促進(jìn)空氣運(yùn)動(dòng)，減弱室內(nèi)空氣盆積效應(yīng)；②設(shè)置垂直貫通空間以增強(qiáng)煙囪效應(yīng)，如可以根據(jù)需要開閉的天井。當(dāng)室內(nèi)外空氣溫度差較低時(shí)，通風(fēng)的冷卻效果主要體現(xiàn)在人體汗液蒸發(fā)。因此，誘導(dǎo)氣流通過人體就非常重要了。在一般的房屋設(shè)計(jì)中，窗臺(tái)高度是由安全和擺放家具的需要決定的，而不是根據(jù)自然通風(fēng)的要求。高窗臺(tái)將會(huì)增強(qiáng)空氣盆積效應(yīng)并形成遮風(fēng)處。這明顯影響著自然通風(fēng)的效率。近年來代中國，房屋窗戶的而積壓以前更大，而窗臺(tái)高度卻降低了。中國房民建筑中出現(xiàn)了越來越多的法式窗戶。這有利于改善自然通風(fēng)，減弱空氣盆積效應(yīng)。

1.2剖面和自然采光

（1）邊窗采光設(shè)計(jì)。把窗戶或通風(fēng)門設(shè)置于中庭。面向中庭的窗戶采光潛力類似于面向開闊庭院的窗戶，但是減少了熱量損失而且戶環(huán)境更好。在中庭空間設(shè)置高反射率的表面可以增加采光的深度。在兩邊墻上開窗。在兩邊開窗可以在室內(nèi)空間形成更好的光照分布，如兩面采光。結(jié)合建筑外部構(gòu)件改善采光。建筑部件如深遠(yuǎn)的挑檐、外部桃板等可以改善光照分布，控制眩光，減少噪聲，使用圓形邊緣可使光照柔和。對(duì)于觀景和采光要求，使用不同的窗戶。利用眩光控制優(yōu)化采光，這一結(jié)構(gòu)打斷了視覺，可以用來連接光架或作為遮蔭裝置。上部的玻璃幕墻應(yīng)該用高透射材料，而較低的窗戶應(yīng)使用較低透射率的材料。這些玻璃窗都應(yīng)考慮眩光控制。使用傾斜天花板來增加窗戶高度。較高的窗戶將會(huì)使光線投入到天花板上并進(jìn)入到房間深處，這樣就能提供均衡的光照，天花板應(yīng)該光滑色淺。減小窗洞深度或?qū)⑵渥龀尚泵?，以減少窗戶和墻的對(duì)比。如果相鄰的墻與窗戶對(duì)比減弱，眩光將會(huì)減少。減小窗洞深度或?qū)⑵渥龀尚泵鏁?huì)創(chuàng)造出使人眼更加舒服的光線傳播。

（2）頂部采光設(shè)計(jì)。根據(jù)層高設(shè)置天窗。天窗的間隔應(yīng)等于層高。設(shè)置天窗以優(yōu)化窗戶設(shè)置。天窗的設(shè)置應(yīng)依據(jù)已設(shè)置的窗戶來決定。房間的尺寸決定使用多少天窗。使用傾斜天窗。為了平衡冬日和夏日的采光，可使天窗向北面或南面傾斜。傾斜的天窗可收集更多的冬季陽光并減少夏季的直射陽光。在北墻上開天窗，所有的墻，尤其是北墻，充當(dāng)著散射陽光的反射體的角色，使從南面進(jìn)入窗戶的光線分布更加均勻。使用喇叭形的通風(fēng)口。當(dāng)采光井周邊向外傾斜時(shí)，天窗將很少產(chǎn)生眩光，并能使光線分布更加均勻。使用高天花板以減少眩光。在高而窄的房間里，光源在居住者的視線范圍外，從而可以減少眩光。在光線達(dá)到地板前，它能夠被散射掉。

2.可持續(xù)建筑的空間設(shè)計(jì)

2.1內(nèi)部空間（功能生間）

內(nèi)部空間的設(shè)計(jì)極大地影響建筑能耗利室內(nèi)環(huán)境，合理的內(nèi)部中間設(shè)計(jì)可以改善建筑的得熱量和失熱量以及自然通風(fēng)。

2.2外部空間（室外空間）

在外部空間設(shè)計(jì)中，庭院和中庭是改善建筑熱環(huán)境和自然通風(fēng)的最重要因素。庭院和的中庭是由建筑圍成，沒有頂，是中國傳統(tǒng)民居的重要特征，是在當(dāng)?shù)貧夂蚝蜕鐣?huì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成的。庭院在中國傳統(tǒng)民居中非常常見，從華北到華南都有分布，唯一的區(qū)別是庭院的大小不同。帶有庭院的建筑，在不同的地方是有區(qū)別的。華北地區(qū)，由于太陽高度低，庭院朝向南面，這樣就能獲取充足的陽光和日光，中部地區(qū)，建筑群更加集個(gè)，因此庭院尺寸就比北方的小很多。華南地區(qū)，由于溫暖的冬季而使自然通風(fēng)比陽光更加重要。因此，其建筑群是中國最為集中的，庭院的尺寸比其他地方的都小，庭院縮短為中庭。中國的庭院除了大小和形式不同外，所有的庭院都融入了氣候的因素。同時(shí)鑒于庭院對(duì)自然的適應(yīng)，建筑能夠適應(yīng)代候的變化尤其是極端氣候。

（1）氣候的過渡。進(jìn)入建筑庭院的氣候可以作為一種資源。庭院中的空氣運(yùn)動(dòng)與自然界的不同，除非庭院是外部空間。由于受到庭院周圍垂直立面的約束，庭院中的空氣溫度受到空氣盆積效應(yīng)的影響呈垂直分布。冬季、空氣溫度由下而上升高，而夏季則相反。這樣，庭院成為建筑與外間氣候之間的緩沖帶，建筑室內(nèi)空間存極端氣候以外的任何時(shí)候都能保持舒適。此外，夏季由于庭院四周的屋檐會(huì)形成陰影，陰影會(huì)使空氣溫度降低。

（2）可調(diào)節(jié)的的熱緩沖帶。通過調(diào)整建筑群的關(guān)系和建筑立面的設(shè)計(jì)產(chǎn)生熱緩沖層。形成室內(nèi)環(huán)境利自然環(huán)境之間的緩沖帶。緩沖帶在一定程度上防止了極端氣候的不利影響，建筑熱性能也可以隨之得到調(diào)控?？諝鈱⒓性谕ピ褐?，能夠減弱外部氣流對(duì)室內(nèi)環(huán)境的不利影響?？諝鉁囟群蜌饬鞅容^穩(wěn)定，這有利于冬季的熱量儲(chǔ)存。夏季，庭院的熱壓能夠改善自然通風(fēng)，有利于建筑的被動(dòng)冷卻。

在一定范圍內(nèi)，庭院寬度與高度的尺寸及比例是煙囪效應(yīng)或熱壓通風(fēng)的最重要影響因素。當(dāng)尺寸較小并且高寬壓較大時(shí)效果更佳。這種庭院有時(shí)被稱為中庭。但這會(huì)降低太陽輻射和自然采光的效果。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝完柟鈼l件來設(shè)計(jì)庭院的尺寸和比例，包括日光和通風(fēng)也應(yīng)考慮。

傳統(tǒng)的庭院是出于人們?yōu)榱诉m應(yīng)自然和改善微環(huán)境而產(chǎn)生的?，F(xiàn)代生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中心對(duì)此加以研究和利用。雖然庭院可以圍閉周圍立面來適應(yīng)氣候條件，但其效果是有限的。傳統(tǒng)庭院應(yīng)隨著增加的舒適性，通過建筑設(shè)計(jì)來適應(yīng)氣候是建筑的普遍要求。在中國南部有一個(gè)被稱為“活動(dòng)中醫(yī)”的中庭典范。當(dāng)這種前庭關(guān)閉時(shí)，可以阻擋夏季的陽光和冬季的風(fēng)雪。當(dāng)這種前庭打開時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)和自然采光。

3.結(jié)論

可持續(xù)建筑的設(shè)計(jì)有效地實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境和用戶需求互動(dòng)，不僅僅節(jié)約能源，同時(shí)更進(jìn)一步的滿足室內(nèi)用戶對(duì)舒適環(huán)境的追求。文章通過結(jié)合筆者設(shè)計(jì)實(shí)踐，分析了可持續(xù)建筑的剖面以及在遮陽、采光、通風(fēng)等可持續(xù)方面的技術(shù)設(shè)計(jì)策略，為同行提供參考借鑒。 [科]

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