氣候?qū)蛳碌慕ㄖ螒B(tài)設(shè)計(jì)方法研究

□姚柏鋼

(寧波萬(wàn)邦裝飾工程有限公司 浙江 寧波 315000)

氣候?qū)蛳碌慕ㄖ螒B(tài)設(shè)計(jì)方法研究

□姚柏鋼

(寧波萬(wàn)邦裝飾工程有限公司 浙江 寧波 315000)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)建筑的需求不僅僅是滿足基本的居住功能，而是追求更高層次的目標(biāo)。在綠色生態(tài)的理念下，能夠結(jié)合氣候條件的建筑深得人心。氣候是建筑設(shè)計(jì)中重要的影響因素。本文研究了結(jié)合氣候進(jìn)行建筑形態(tài)設(shè)計(jì)的方法。

氣候?qū)颍唤ㄖ螒B(tài)；設(shè)計(jì)方法

1 影響建筑形態(tài)的主要?dú)夂蛞蛩?/h2>

氣候是某地區(qū)長(zhǎng)期的平均狀態(tài)，具有長(zhǎng)期性、穩(wěn)定性，與天氣存在顯著的區(qū)別。氣候分別包括狹義和廣義的氣候要素，狹義的氣候要素主要為日照時(shí)長(zhǎng)、溫度、濕度、氣壓等，廣義的氣候要素主要為太陽(yáng)輻射、蒸發(fā)量、大氣透明度等。通過(guò)氣候要素的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以總結(jié)出地區(qū)的氣候特點(diǎn)，從而更加合理的利用氣候條件為建筑設(shè)計(jì)服務(wù)。

氣候與人類(lèi)的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，其能明顯的影響地區(qū)的建筑形態(tài)。我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的氣候條件差別顯著。比如西北干旱少雨，其建筑形態(tài)多采用平屋頂，利于散熱；而南方降雨充沛，其建筑形態(tài)多采用坡屋頂，利于及時(shí)排出雨水。影響建筑形態(tài)的主要?dú)夂蛞蛩貫樘?yáng)輻射、溫度、濕度、降水、風(fēng)等。

1.1 太陽(yáng)輻射

太陽(yáng)輻射是指太陽(yáng)向宇宙空間傳遞的能量。雖然地球接受的太陽(yáng)輻射能量?jī)H為太陽(yáng)總輻射能量的幾十億分之一，但其是地球最重要的能量來(lái)源，能夠顯著影響建筑的保溫隔熱條件和自然采光。因此，太陽(yáng)輻射對(duì)建筑形態(tài)的影響尤為顯著。

不同地區(qū)的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不同，造成地區(qū)之間的溫度、濕度不同。在低緯度地區(qū)，建筑受到太陽(yáng)照射的時(shí)間、強(qiáng)度都比高緯度地區(qū)多，建筑受到的太陽(yáng)輻射熱量較多，故在設(shè)計(jì)建筑形態(tài)時(shí)應(yīng)盡量減少太陽(yáng)輻射，使建筑在夏季能夠有效減少熱量輸入。在高緯度地區(qū)，應(yīng)盡量使建筑形態(tài)獲得更多的太陽(yáng)輻射，從而保持建筑室內(nèi)的溫度，有利于建筑保溫。此外，太陽(yáng)能作為一種清潔能源，其利用價(jià)值較為重要。因此，在設(shè)計(jì)建筑形態(tài)時(shí)，要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)建筑形態(tài)，以達(dá)到充分利用太陽(yáng)能的目的。

1.2 氣溫

氣溫表示的是空氣的冷熱程度，是與人們生活密切相關(guān)的氣候指標(biāo)。氣溫的變化非常迅速，地點(diǎn)、高度等均可以明顯影響氣溫，其中最顯著的影響因素是太陽(yáng)輻射。氣溫的周期性變化主要是由于太陽(yáng)輻射造成，表現(xiàn)出日變化和年變化。在夏季，太陽(yáng)照射地表時(shí)間較長(zhǎng)，夏季的氣溫較高；在冬季，太陽(yáng)照射地表時(shí)間短，冬季氣溫較低。

溫度是氣候條件的重要因素，是判斷建筑設(shè)計(jì)是否節(jié)能的主要因素，也是影響建筑存在形態(tài)的關(guān)鍵性因素。不同氣候地區(qū)建筑設(shè)計(jì)是需要解決空間場(chǎng)合不能滿足人體舒適度的問(wèn)題，即克服由于氣溫(和其他氣候要素)效應(yīng)給人的生存環(huán)境帶來(lái)的不舒適的可能性[2]。

1.3 濕度和降水

空氣的濕度主要取決于水分的蒸發(fā)量，其能顯著影響人體舒適度。濕度能夠影響建筑材料的保溫性能、耐久性等，對(duì)于建筑的壽命具有重要作用。降水也是影響人們生活環(huán)境的重要因素之一。對(duì)于降水較為豐富的地區(qū)，建筑形態(tài)必須考慮排水，通過(guò)設(shè)計(jì)坡屋頂利于雨水的順利排出，以保證建筑的使用效果。此外，在冬季時(shí)，降雪會(huì)使屋面承擔(dān)較大的荷載。設(shè)計(jì)建筑時(shí)，設(shè)計(jì)師需通過(guò)合理的方法減少屋面積雪的厚度，從而減少荷載。

1.4 風(fēng)

風(fēng)是空氣流動(dòng)的重要因素，能夠保持室內(nèi)空氣的新鮮度。不同地區(qū)的風(fēng)向存在較大差異，在設(shè)計(jì)建筑時(shí)需重點(diǎn)考慮風(fēng)向的因素，在必要的部位預(yù)留窗洞，使風(fēng)能夠順利進(jìn)入室內(nèi)。風(fēng)除了能夠顯著影響建筑的形體之外，還能夠加快室內(nèi)有害物質(zhì)的消除。因此，建筑師需根據(jù)氣象局的統(tǒng)計(jì)資料，結(jié)合實(shí)地考察的結(jié)果，綜合周邊建筑對(duì)風(fēng)的影響，才能設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的建筑形態(tài)。

2 建筑形態(tài)與氣候適應(yīng)性的被動(dòng)式關(guān)系

被動(dòng)式設(shè)計(jì)主要是指根據(jù)建筑的功能需求，利用簡(jiǎn)單實(shí)用的技術(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂虮M量采用清潔能源，減少資源的消耗。被動(dòng)式的設(shè)計(jì)方案是指在方案創(chuàng)作過(guò)程中，根據(jù)建筑所在地的氣候特點(diǎn)，遵守區(qū)域環(huán)境控制原理，綜合考慮建筑的功能和形態(tài)，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)建筑各個(gè)模塊，使建筑盡量減少空調(diào)、暖氣的使用，使建筑自身對(duì)氣候具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和調(diào)節(jié)能力，建造出滿足人們需求的綠色建筑。但是，被動(dòng)式設(shè)計(jì)并不是說(shuō)明完全依賴(lài)建筑自身的調(diào)，而是減少外部設(shè)備的使用，主動(dòng)降低建筑的能耗、提高建筑的環(huán)境舒適度。被動(dòng)式設(shè)計(jì)不僅僅可能應(yīng)用于單體建筑的設(shè)計(jì)，也可以應(yīng)用于建筑群的設(shè)計(jì)。

2.1 宏觀層面

建筑所在地的太陽(yáng)輻射、氣溫、降水、濕度等圴是氣候中的宏觀因素，人類(lèi)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行改造，只能適應(yīng)氣候。因此，建筑形態(tài)只能被動(dòng)式的接受氣候的影響。在建筑選址時(shí)，要詳細(xì)考察氣象資料，避開(kāi)氣候惡劣的區(qū)域，將建筑選擇在氣候條件良好的位置。比如在經(jīng)常發(fā)生滑坡、泥石流的區(qū)域，建筑選址應(yīng)避免上述區(qū)域，避免建筑受到地質(zhì)災(zāi)害的影響。

在宏觀層面，被動(dòng)式的設(shè)計(jì)原則需考慮以下3個(gè)因素：（1）根據(jù)建筑所在地的氣象資料進(jìn)行詳細(xì)的分析和評(píng)價(jià)，研究對(duì)建筑的有利因素和不利因素，針對(duì)建筑的功能，結(jié)合地形條件選擇合理的位置；（2）充分利用地形、植被、水分等環(huán)境因素，考慮上述環(huán)境因素對(duì)氣候的影響，如果環(huán)境因素對(duì)氣候有利則加以利用，否則，則對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行合理的改造，使其對(duì)氣候的影響減?。唬?）根據(jù)建筑所在地的地形地貌，結(jié)合地質(zhì)資料，選擇地質(zhì)條件較好的區(qū)域，避免容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置。

2.2 中觀層面

中觀層面主要是指建筑室外的氣候與建筑內(nèi)部空間形成之間的相互影響作用，以及室內(nèi)氣候與建筑內(nèi)部空間之間的相互影響作用。微氣候是指某個(gè)有限范圍內(nèi)的氣候狀態(tài)。建筑室外微氣候是指建筑外部局部范圍內(nèi)的氣候，建筑室內(nèi)氣候環(huán)境是指室內(nèi)的人工環(huán)境。人類(lèi)建造房屋的目的就是為了創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境，與外部的惡劣氣候相隔絕。

在中觀層面，適應(yīng)微氣候的建筑形態(tài)設(shè)計(jì)主要考慮下列因素：（1）在建筑選址時(shí)，要注重太陽(yáng)輻射、風(fēng)向、風(fēng)速等，盡量利用自然環(huán)境的有利方面；（2）調(diào)整建筑形態(tài)，使風(fēng)向和風(fēng)速在建筑內(nèi)部能夠快速流通，促進(jìn)內(nèi)部與外部空氣的交換；（3）利用周?chē)G化植物、道路、水體對(duì)環(huán)境的影響，改善建筑室外微氣候，創(chuàng)造出有利于室內(nèi)微氣候的環(huán)境。

2.3 微觀層面

微觀層面主要是指建筑內(nèi)部的空間構(gòu)成、細(xì)部的處理以及建筑材料的選擇對(duì)室內(nèi)微氣候的影響。為了創(chuàng)建更加宜居的室內(nèi)微氣候，人類(lèi)通過(guò)各種設(shè)備加以輔助，比如空調(diào)、除濕機(jī)等。

在微觀層面，建筑形態(tài)設(shè)計(jì)需考慮下列因素：（1）通過(guò)計(jì)算分析，調(diào)整建筑的平面、立面使建筑達(dá)到合理的體形系數(shù)；（2）利用建筑熱工學(xué)的知識(shí)，合理選擇建筑保溫隔熱的材料，減少室內(nèi)與外部熱量的交換；（3）采用適當(dāng)?shù)臉?gòu)造技術(shù)加強(qiáng)室內(nèi)空氣流通，盡量減少空調(diào)等設(shè)備的使用。

結(jié)束語(yǔ)

建筑設(shè)計(jì)與氣候密不可分，人類(lèi)的生活受到氣候的影響巨大。在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，建筑師需具有整體觀念，從宏觀層面把握氣候?qū)ㄖ误w的影響，在中觀層面科學(xué)合理的利用自然環(huán)境，在微觀層面創(chuàng)造出更加宜居的室內(nèi)環(huán)境。

[1]鄭林風(fēng).試析氣候?qū)蛳碌慕ㄖ螒B(tài)設(shè)計(jì)方法[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2015,(2):99.

[2]王健.氣候?qū)蛳碌慕ㄖ螒B(tài)設(shè)計(jì)方法研究[D].北京:中央美術(shù)學(xué)院,2009.

1004-7026（2017）12-0057-02

TU201

A

DOI：10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.12.045