鄂爾多斯地區(qū)綠色居住建筑設(shè)計策略與方法

張 宇 米 力 謝建平 鄂爾多斯職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017020

鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古西南部，是一個以蒙古族為主、漢族占多數(shù)的地級市，近年來以其強勁的經(jīng)濟增長速度聞名國內(nèi)外，與呼和浩特、包頭兩市共同構(gòu)成內(nèi)蒙古的“金三角”地區(qū)。鄂爾多斯地處鄂爾多斯高原腹地，屬典型的中溫帶半干旱大陸性氣候，地貌多以沙漠、坡狀高原、丘陵溝壑為主，少量的沖擊平原，地貌植被稀少，總體生態(tài)環(huán)境脆弱。面對地區(qū)經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市建設(shè)的急劇擴張，因地制宜地探索一套綠色建筑地域性發(fā)展策略與設(shè)計方法迫在眉睫。

1 氣候特點與適用策略

鄂爾多斯屬典型的中溫帶半干旱大陸性氣候，寒暑變化大，四季分明。春季氣溫驟升，降水稀少，干旱多大風(fēng)。夏季溫?zé)?，雨水相對集中。秋季氣溫下降快，霜凍來臨早，氣候秋高氣爽。冬季漫長寒冷，多大風(fēng)，降雪少。全年降水少，蒸發(fā)量大，晝夜溫差較大。太陽能風(fēng)能資源充沛，年日照時間為2716.4～3193.9h，具有開發(fā)價值的風(fēng)能資源達5000萬千瓦。針對這一地理氣候特點，筆者提煉出以下關(guān)鍵區(qū)域因素，并提出適宜的綠色建筑設(shè)計策略及方法。

1.1 冬季漫長寒冷，多大風(fēng)，降雪少

防寒保暖、防風(fēng)納陽是該地區(qū)綠色建筑需首要解決的問題。力爭通過場地的合理選擇與規(guī)劃布局為建筑營造一個防風(fēng)、避寒、向陽的微氣候環(huán)境，再通過建筑形體的仔細(xì)推敲，建筑空間的合理布局，外圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計等方法創(chuàng)造一個節(jié)能舒適的室內(nèi)空間。

1.2 夏季溫?zé)?，雨水集?/h3>

雨熱同期為該地帶來了相對清爽的夏日，但太陽輻射強，晝夜溫差大的氣候特點要求綠色建筑在設(shè)計過程中應(yīng)適當(dāng)考慮建筑的蓄熱性能，并在重點考慮冬季防寒納陽的基礎(chǔ)上兼顧夏季的遮陽設(shè)計，從而保證夏季午后室內(nèi)溫度不致過高，減小室內(nèi)溫差，提高熱舒適性。

1.3 過渡季節(jié)短暫，干燥多風(fēng)沙

建筑的防風(fēng)設(shè)計及相對濕潤的微氣候環(huán)境營造應(yīng)成為該地區(qū)綠色建筑的一大特色，也是區(qū)別于其它嚴(yán)寒地區(qū)綠色建筑設(shè)計師需著重考慮的方面。舒適的微氣候環(huán)境必將成為綠色建筑在市場競爭中的利器。

1.4 全年溫差大，濕度小，太陽能風(fēng)能資源充沛

在規(guī)避不利氣候的同時，充足的太陽能風(fēng)能資源也為該地區(qū)綠色建筑的可再生能源利用創(chuàng)造了得天獨厚的自然條件。設(shè)計師在太陽能與風(fēng)能的利用方面要始終堅持被動優(yōu)先、主動適宜的原則，在充分論證其經(jīng)濟與環(huán)境效益的基礎(chǔ)上，合理選用。爭取主被動結(jié)合、集成、形成可辨識的形態(tài)模式和低能耗的系統(tǒng)模式。太陽能被動利用應(yīng)成為該地區(qū)綠色建筑設(shè)計重點創(chuàng)新的方面。

設(shè)計師應(yīng)在綜合考慮綠色建筑各項目標(biāo)的基礎(chǔ)上，重點考慮上述地域策略（如表1），并根據(jù)這些策略尋求建筑設(shè)計上的實現(xiàn)方法，可對綠色建筑因地制宜核心目標(biāo)的實現(xiàn)和建筑品質(zhì)的提升起到事半功倍的效果。

表1 鄂爾多斯地區(qū)氣候特點及相應(yīng)綠色建筑設(shè)計策略

表2 鄂爾多斯地區(qū)適宜氣候策略的設(shè)計方法

2 設(shè)計方法

根據(jù)以上策略，借鑒國內(nèi)外的相關(guān)案例及研究成果，筆者以建筑師的視角，本著被動優(yōu)先、主動適宜的原則，從方案立意、場地環(huán)境營造、建筑形體推敲、空間組合、維護結(jié)構(gòu)選擇、室內(nèi)設(shè)計等方面歸納探索出一些適用于該地區(qū)的綠色建筑設(shè)計方法（如表2），為設(shè)計師提供參考。

2.1 順應(yīng)氣候的設(shè)計方法

2.1.1 場地環(huán)境營造

建筑的場地設(shè)計和群體布局要始終堅持防寒、保溫、向陽、防風(fēng)沙的原則。建筑選址要以得熱、避寒、向陽為目的。建筑的基地以平地或向陽的坡地為宜，避開冷空氣聚集的凹形地帶，待建建筑前方不應(yīng)有無法改變的大的遮擋，以便使建筑最大限度地獲得日照。同時，建筑的位置應(yīng)有效避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，減少維護結(jié)構(gòu)的冷風(fēng)滲透。在建筑密集區(qū)內(nèi)選址時，應(yīng)充分分析周圍建筑、樹木對場地的遮擋，以及周圍建筑組群可能對基地造成的局地疾風(fēng)。建筑群體布局也應(yīng)相對緊湊圍合以利于冬季保暖防風(fēng)，但還需注意建筑可獲得較豐富的太陽輻射。布局模式可靈活組合，但必須滿足冬季擋風(fēng)得熱的要求。如采用錯列和周邊相結(jié)合的方式，既有效遮擋了冬季寒風(fēng)的侵襲，又獲得了充足的日照，同時為住區(qū)提供了避風(fēng)向陽的室外活動空間。

重視室外景觀對建筑微氣候環(huán)境營造的作用。舒適的微氣候環(huán)境不僅讓建筑免遭極端惡劣天氣的侵襲，更為人們的室外活動提供了更多的可能。各類室外景觀是建筑微氣候營造的有效手段。合理的植物風(fēng)屏障系統(tǒng)，可以有效優(yōu)化室外風(fēng)環(huán)境，保護建筑（尤其是室外開敞空間和建筑入口）免受冷風(fēng)侵襲。在保證冬季人們室外行走舒適性的同時，也為夏季長時間的室外活動提供必要的遮陽、加濕、降溫作用。起遮陽功能的樹種宜選用落葉植物，以便不影響冬季的日照與采光。景觀水體的合理設(shè)計可有效調(diào)節(jié)建筑周圍的溫濕度環(huán)境，營造或安靜或跳躍的環(huán)境氛圍，尤其受到較干旱地區(qū)人們的鐘愛。綠建標(biāo)準(zhǔn)中景觀水體水源及用水量的限制也是設(shè)計師在該地必須要注意的問題，讓水體景觀真正成為整個設(shè)計的點睛之筆。

2.1.2 建筑形體推敲

建筑的體形在一定程度上決定著建筑的性格，同時也是建筑能耗的先天性特征。建筑師需綜合考慮建筑的藝術(shù)表現(xiàn)和地區(qū)氣候特征，甚至要在二者的矛盾斗爭中獲得創(chuàng)作靈感，打造真正生長在該地的優(yōu)秀作品。鄂爾多斯特殊的自然氣候條件要求建筑體形宜簡單緊湊，納陽防風(fēng)。具體措施包括：控制建筑的體形系數(shù)，增加建筑的受熱面比例，減小建筑迎風(fēng)面比例，采用有利于減小分壓的流線設(shè)計，甚至可根據(jù)冬夏季太陽高度角的變化及主導(dǎo)風(fēng)向，分析設(shè)計出自遮陽防風(fēng)形體，如諾曼·福斯特設(shè)計的英國倫敦市政廳。

2.1.3 空間組合

空間是建筑的主體，更是建筑師實現(xiàn)其多方面設(shè)計意圖的載體，面對鄂爾多斯劇烈變化的氣候因子，綠色建筑必須注重緩沖空間的設(shè)計以及各類空間的組合。在建筑和環(huán)境之間營造一個緩沖區(qū)域，可有效調(diào)節(jié)不利氣候環(huán)境對室內(nèi)人居環(huán)境的影響，更可為居住者提供舒適的室外活動場地，如合院空間、中庭、邊庭空間、游廊、陽臺門斗等。在空間布局方面，在功能允許的情況下，可根據(jù)居住建筑中各房間所需室內(nèi)溫度的不同，對其進行“溫度分區(qū)”，將室溫要求高的空間置于易于得熱的方位，而將無過高室溫要求的空間置于較易失熱的方位，例如，可以將居住建筑的起居室、臥室等主要房間置于建筑的南向或東南向，而將廚房、過廳、衛(wèi)生間等輔助房間置于北向及西北向，在保證了室內(nèi)舒適性的同時做到了最經(jīng)濟的節(jié)能。

2.1.4 維護結(jié)構(gòu)選擇

建筑外圍護結(jié)構(gòu)是建筑與外界能量流動物質(zhì)交換的直接界面，很大程度上決定了建筑的能耗和對外界環(huán)境變化的反應(yīng)程度。地區(qū)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)已明確提出外圍護結(jié)構(gòu)要選擇熱阻大、氣密性好的材料。與此同時，設(shè)計師需充分考慮外維護結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，在其它參數(shù)一定的情況下，蓄熱性越好，室內(nèi)溫度波動越小，采暖能耗越小。如覆土、生土民居（如右上圖）就是很好的典范。復(fù)合立面、雙層表皮也是該地區(qū)建筑外圍護結(jié)構(gòu)可以探索的方面。符合太陽高度角冬夏變化的各類遮陽，可以在保證冬季充分日照的基礎(chǔ)上，防止夏季室內(nèi)過熱的現(xiàn)象，同時也能豐富建筑立面。在窗的設(shè)計和產(chǎn)品的選用方面，由于該地太陽輻射強，所以不必過分拘泥于南向窗墻面積比的控制，在窗體氣密性、遮陽系數(shù)和傳熱系數(shù)得到保證的情況下，可相對隨意地開窗，拓展建筑創(chuàng)作的空間。窗產(chǎn)品的選用需綜合考慮窗氣密性、遮陽系數(shù)、傳熱系數(shù)等性能，根據(jù)不同建筑類型、位置、朝向窗的具體需要選用相應(yīng)性能的窗產(chǎn)品。

2.1.5 室內(nèi)設(shè)計

室內(nèi)的平面功能布局設(shè)計應(yīng)在考慮傳統(tǒng)因素的基礎(chǔ)上，綜合考慮各個功能空間的溫濕度需求，特別注意窗戶周邊區(qū)域的功能布局，防止冬季的冷風(fēng)滲透、冷輻射及夏季的西曬對室內(nèi)居住者活動的影響。同時注意窗簾的合理選擇，可以有效調(diào)節(jié)室外環(huán)境對室內(nèi)的不良影響，同時可達到節(jié)能降噪的目的。室內(nèi)裝飾材料及各類景觀的設(shè)計，也可在一定程度上調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫濕度變化，滿足舒適、健康、節(jié)能要求。如采用蓄熱蓄濕的內(nèi)墻裝修材料，合理的水景旱景布置，適宜的綠植擺放等。

2.2 可再生能源利用的設(shè)計方法

太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬瓤稍偕茉吹挠行Ю?，可極大地削弱該地建筑對傳統(tǒng)能源的依賴。建筑師可將太陽能、風(fēng)能利用納入方案立意考慮的范疇。在對場地進行調(diào)查和評估后，合理確定可再生能源的構(gòu)成方案及太陽能和風(fēng)能的利用方案。太陽能的被動式利用，應(yīng)成為鄂爾多斯地區(qū)綠色建筑著力創(chuàng)新的重點方面。在上述基地、形體、維護結(jié)構(gòu)納陽的基礎(chǔ)上，需深入研究太陽能被動式利用的典型系統(tǒng)，如太陽投射墻系統(tǒng)、附加陽光間系統(tǒng)，蓄熱屋頂系統(tǒng)，對流環(huán)路系統(tǒng)等，將其核心原理內(nèi)化于建筑整體空間及局部設(shè)計中。在重點考慮被動式利用的同時，還應(yīng)了解相應(yīng)的主動式利用系統(tǒng)的技術(shù)要求與設(shè)備、構(gòu)件形式，從而保證這些設(shè)備和構(gòu)件與建筑設(shè)計的一體化，力爭形成可辨識的形態(tài)模式和低能耗的系統(tǒng)模式。