以微氣候調(diào)節(jié)為重點的綠色住宅建筑設(shè)計

張冬

摘要：筆者以節(jié)能和室內(nèi)外環(huán)境的構(gòu)建為綠色住宅設(shè)計的重點，建立建筑與外部環(huán)境之間的“阻尼區(qū)”，同時結(jié)合多種節(jié)能策略來降低建筑能耗。并從建筑自身的微氣候調(diào)節(jié)分析入手，從不同季節(jié)、不同時間與不同環(huán)境的多個角度考慮建筑與環(huán)境、與地域、與人的關(guān)系，以被動低技術(shù)的綠色手段即通過建筑自身的設(shè)計達到建筑室內(nèi)外環(huán)境的舒適與氣候適應(yīng)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；微氣候調(diào)節(jié)；室內(nèi)環(huán)境；綠色住宅建筑

1、建筑節(jié)能“阻尼區(qū)”的建立與其他節(jié)能策略的使用

1.1從三個方面建立建筑的節(jié)能“阻尼區(qū)”

阻尼區(qū)，是指建筑和環(huán)境之間的緩沖地帶，當外界溫度過高或者過低時，阻尼可以在一定程度上減弱外界環(huán)境對建筑內(nèi)部的影響并把這種影響達到峰值的時間推遲，體現(xiàn)了有效的建筑調(diào)蓄體作用。

1.1.1自身的“功能阻尼”

利用建筑自身的功能布局形成環(huán)境緩沖是最為自然有效的方式。住宅中傭人房、家務(wù)室、衛(wèi)生間、廚房等次要用房布置在冷風側(cè)，冬日的寒風刮來，次要用房成為了主要用房的緩沖體，保溫作用好。

1.1.2建筑的“綠肺”成為有效的調(diào)蓄體

“綠肺”實際上是指建筑的中庭。建筑出入口的冷熱損失較大，入口的灰空間往往兼具緩沖作用，將中庭與灰空間結(jié)合，那么緩沖和調(diào)蓄的作用就更加有效。冬季中庭吸收大量熱并存蓄其中于夜晚釋放，夏季中庭內(nèi)部植物會凈化空氣，降低空氣溫度。

1.1.3與氣候適應(yīng)的卵石墻面的布置是建筑的“空調(diào)系統(tǒng)”

卵石墻是良好的蓄熱蓄冷體，墻體的位置布置合理無疑可以加強對建筑室內(nèi)的調(diào)蓄功能，成為建筑的“空調(diào)”。夏季，南向的卵石墻接受太陽日照長，它阻擋了陽光對于建筑的加熱，把熱量存蓄在墻體內(nèi)部。當夜晚室外涼爽，建筑需要通風將建筑構(gòu)件白天吸收的熱量帶走，在主導風向一側(cè)的卵石墻面不斷的散熱并被降溫，同時蓄冷，在白天對建筑冷輻射。在冬季寒風一側(cè)布置的卵石墻面是良好的建筑與外界的緩沖阻隔。卵石材料本身熱惰性較大，厚實的墻體一方面能夠阻擋寒風、另一方面室內(nèi)的熱環(huán)境與室外的熱環(huán)境在墻體位置變化緩慢，加強了室內(nèi)熱環(huán)境的舒適。

1.2建筑西向遮陽策略的分析

筆者住宅設(shè)計應(yīng)景觀需求主要用房大面積開窗在西向，避免西曬的遮陽措施主要有以下幾個方面：1）西向大面積墻體種植垂直綠化，遮擋陽光對建筑構(gòu)件的直接照射，降低墻體在陽光輻射后的溫度；2）西向的開窗方式為上懸窗形式，這個形式的優(yōu)點是可以控制窗扇的開啟角度。在午后西曬強烈的時段開啟角度小，能夠遮擋高度角較低的太陽照射，在上午陽光溫和的時段角度大的開啟窗扇不影響視野的開闊；3）通過墻體設(shè)計阻擋大量西曬。墻體在靠西向位置延伸出兩米左右的距離，伸出的墻體使位于其后的建筑構(gòu)件在西曬時段處于陰影區(qū)的時間較長，太陽由于墻體遮擋而無法直射這部分建筑構(gòu)件，是遮擋西曬的簡便方法。此外，屋頂平臺上挑檐的進深較大，或者建筑西向的挑檐加大也可以減少西曬的不利影響。

2、建筑微氣候的調(diào)節(jié)機理與室內(nèi)環(huán)境的舒適

建筑的微氣候調(diào)節(jié)是綜合各項綠色策略所得到的結(jié)果，筆者將建筑自身的微氣候調(diào)節(jié)從夏季白天、夏季有風白天、夏季夜晚、夏季有風夜晚與冬季白天與夜晚入手，分析不同季節(jié)不同時間與環(huán)境的微氣候調(diào)節(jié)機理。室內(nèi)環(huán)境主要包括室內(nèi)風環(huán)境、熱環(huán)境、光環(huán)境，微氣候的調(diào)節(jié)就是對室內(nèi)環(huán)境舒適的維護。

筆者的微氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)指卵石墻面的拔風墻與雙層屋面板、地面板的空氣間層形成的氣候調(diào)蓄系統(tǒng)。穿插建筑的卵石墻面之間留有空氣間層，與雙層屋面板和地面板之間的空氣夾層共同作用組織建筑內(nèi)部的風熱環(huán)流，空氣間層成為阻隔建筑與室外環(huán)境的緩沖帶。

在夏季的白天，要求室內(nèi)與炎熱的室外具有良好的隔熱效果，靠近內(nèi)層的屋面板和地板層是封閉的；靠近室外的屋面板和地板層是開放的，以接受來自外部的通風。太陽輻射在雙層墻面內(nèi)部，空氣間層內(nèi)被加熱，熱空氣不斷上升，便從兩個雙層板的開口抽取空氣，墻體上部開口，保證氣流的流動不受阻，最上部的屋面板空氣間層熱空氣從開啟的屋頂上升或者從拔風管流出，從而用建筑構(gòu)件內(nèi)部的通風帶走大量的熱，建筑的室內(nèi)環(huán)境卻與室外的風流隔離，有效的達到了既通風又隔熱的作用。在夏季有風的白天原理同上，只是南向的季風加強了整個建筑的通風，若空氣溫度高，使用者可以關(guān)窗阻止空氣在建筑內(nèi)部的流動。

而在夏季的夜晚，構(gòu)件和建筑內(nèi)部的通風尤為重要，良好的通風有利于帶走白天建筑構(gòu)件所吸收的大量熱，并經(jīng)過一晚上的構(gòu)件蓄冷，白天降低室內(nèi)的溫度。夜晚拔風墻體內(nèi)空氣間層熱空氣上升，抽取上下兩層面板的間層內(nèi)氣流，這時控制開關(guān)打開聯(lián)通室內(nèi)與間層，那么建筑室內(nèi)的空氣會被拔風墻體抽取，形成良好的空氣環(huán)流，有效的將氣流導入室內(nèi)并帶走熱量，使構(gòu)件存蓄足夠的冷源，卵石墻體的蓄冷作用也在此發(fā)揮。夜晚若有風，對建筑熱環(huán)境的維護更加有利，進一步“吹涼”建筑。與白天不同的是，屋面間層和地面間層的控制開關(guān)開啟，在間層中不斷流動的冷空氣也能夠進入室內(nèi)并帶走建筑構(gòu)件大量熱，若有風夜晚，門窗開啟加強通風，效果更加有利。

在冬季的白天，南向的卵石墻體會吸收太陽熱量，屋頂?shù)目諝忾g層是水平的，也會接受大量的太陽輻射，在建筑室內(nèi)的周邊形成了溫度的“保護層”，把建筑變成了溫室?？諝忾g層內(nèi)部是一個大熱源不斷為建筑室內(nèi)供給熱量，并將控制開關(guān)全部關(guān)閉阻擋寒風侵入。地面板下部為蓄熱性能很好的卵石墻體，能夠?qū)⑼寥乐袩崃看嫘钐峁┙o室內(nèi)。另外，屋面吸收大量熱，間層空氣被加熱，拔風區(qū)域熱空氣形成環(huán)流，屋面板內(nèi)部與建筑地面板內(nèi)部同樣形成環(huán)流，由墻體間層、屋面間層和地面間層形成的空腔就是整個建筑的“暖爐”。，是建筑的保溫阻尼。

在冬季的夜晚，微氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用主要是緩沖與阻隔。由于墻體蓄熱性能好，白天所獲取的熱量被保存在墻體與構(gòu)建之中，被陽光輻射加熱了的空氣間層緩慢向室內(nèi)散熱，提供室內(nèi)外的溫差的良好緩沖?？諝忾g層的熱惰性大于混凝土等建筑材料，在建筑體的周邊便形成了無形的隔膜減少建筑內(nèi)部的熱損失。

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