適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)策略及方法研究

李曉偉 林興楊

【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化的加速和建筑業(yè)的空前發(fā)展，建筑業(yè)的快速發(fā)展也帶來了一系列的能源消耗和污染問題。建筑行業(yè)不斷挑戰(zhàn)環(huán)境負(fù)荷和能源供應(yīng)壓力，資源供需矛盾很大。以人類生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展為口號，可持續(xù)發(fā)展理論逐漸為人們所認(rèn)識。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì);氣候條件;設(shè)計(jì)策略;方法研究

氣候是生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。在建筑設(shè)計(jì)的過程中，氣候適應(yīng)實(shí)際上是基于尊重和肯定氣候?qū)ㄖ挠绊懙那疤幔⑹褂眠m當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法和工具，可以協(xié)調(diào)氣候和建筑。這是建筑、環(huán)境和人類之間協(xié)調(diào)和共生的具體表現(xiàn)。因此，研究適合氣候的建筑設(shè)計(jì)策略和方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1、適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)策略分析

1.1結(jié)合氣候特點(diǎn)選擇建筑朝向

建筑朝向直接影響建筑日照和通風(fēng)，所以對建筑室內(nèi)的舒適度具有直接的影響，所以要保證建筑設(shè)計(jì)與氣候適應(yīng)，先要對建筑朝向進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，這要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前，對建筑場地的風(fēng)向、日照、地形等自然因素全面、準(zhǔn)確的認(rèn)識，然后結(jié)合影響建筑朝向的因素進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)，例如廣東省惠州市的地理位置、日照條件等因素決定，其在建筑朝向設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)以通風(fēng)向?yàn)橹饕紤]因素?，F(xiàn)階段在適應(yīng)氣候的建筑朝向設(shè)計(jì)過程中，通常將夏季風(fēng)與建筑朝向夾角設(shè)計(jì)成45度，以此保證建筑室內(nèi)通風(fēng)效果，此時(shí)建筑朝向與夏季風(fēng)向相對，會使后排的建筑通風(fēng)效果不理想，此時(shí)應(yīng)盡可能保證建筑朝向與夏季風(fēng)入射角之間出現(xiàn)30至60度的夾角，以此保證多個(gè)行列式分布的建筑通風(fēng)效果均能達(dá)到舒適度的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2注意通風(fēng)與防潮

從一定程度上來看，人類對風(fēng)的態(tài)度是具有雙面性的，對于熱帶地區(qū)的人們來說，人們普遍歡迎涼爽且具有一定濕度的風(fēng)，但是在一些潮濕多雨的地區(qū)，人們更希望能夠利用干燥溫暖的風(fēng)將空氣中的濕氣帶走。在住宅設(shè)計(jì)中，每個(gè)住宅單元選用兩梯兩戶的戶型，這種戶型充分利用南北貫通的戶型格局，在這種格局設(shè)計(jì)中會形成過堂風(fēng)，炎熱的夏季可以很好的實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)以及形成對流。此外，在節(jié)能要求得到滿足的前提下，還可以適當(dāng)?shù)拈_啟門窗扇，保證春秋兩季可以有效獲得良好的自然風(fēng)，通過這種方式可以有效減少過度季節(jié)空調(diào)的能耗。

1.3綜合考慮間距與日照

合理的布局形式可以使建筑受當(dāng)?shù)貧夂蛴绊懙囊蛩刈冃??？紤]不同的間距對建筑物的影響，要充分考慮間距與日照的關(guān)系。為此，在建筑群的分布中，適合采用有利于建筑群體中的夏季是否通自然風(fēng)，是否能夠防曬，冬天是否進(jìn)入保溫的模式，是否能夠節(jié)約能源。不過，關(guān)于建筑的布局形式，以及建筑的高度等，都難以去把握，因此只有設(shè)計(jì)人員經(jīng)過大量的現(xiàn)場勘察以及考量才能做出適合的建筑設(shè)計(jì)。

1.4建筑外部空間形態(tài)的組合

建筑外部空間心態(tài)組合的科學(xué)與否，直接影響建筑室外微環(huán)境，所以非常有必要對建筑外部空間形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采取適宜自然的設(shè)計(jì)方式，進(jìn)行室外綠化設(shè)計(jì)。從大環(huán)境觀察小環(huán)境，室外水體和綠化，對室外微環(huán)境和室內(nèi)微氣候有著直接影響。合理的外部空間形態(tài)組合設(shè)計(jì)，不僅能優(yōu)化周邊環(huán)境，豐富空間環(huán)境意趣，而且能美化環(huán)境，取得多樣統(tǒng)一的室外空間環(huán)境效果。

1.5在設(shè)計(jì)的過程中保證氣候與建筑相適應(yīng)

建筑室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)是建筑室內(nèi)能耗的重要構(gòu)成，所以在建筑設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)時(shí)刻貫穿適應(yīng)環(huán)境的基本理念，以此降低建筑室內(nèi)保證建筑舒適性的相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用，現(xiàn)階段隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提升，以保證室內(nèi)舒適性為主要功能的設(shè)備數(shù)量和種類增多，致使部分設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過程中淡化了環(huán)境適應(yīng)的意識，這與現(xiàn)代綠色建筑設(shè)計(jì)理念相違背，造成巨大的能源浪費(fèi)，所以在建筑設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)形成氣候適應(yīng)的基本意識，這是現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然要求。

2、適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)方法

2.1切薄建筑

對于切薄建筑來說，這一方法本身屬于通風(fēng)策略的實(shí)際應(yīng)用，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物的自然通風(fēng)與自然采光，建筑物本身的環(huán)保性能、舒適度都將由此得到有力保障。近年來我國微型城市般的高層建筑在各地大量涌現(xiàn)，而這類建筑往往會對城市熱島效應(yīng)的加強(qiáng)、資源消耗帶來較為負(fù)面影響，但切薄建筑設(shè)計(jì)方法能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的相關(guān)負(fù)面影響消除。

提到切薄建筑設(shè)計(jì)方法，就不得不提到應(yīng)用這一設(shè)計(jì)方法的典型新加坡國立圖書館新樓，該建筑在設(shè)計(jì)之初便確定了切薄建筑的方法，而實(shí)際應(yīng)用中建筑師通過街道將建筑一分為二，實(shí)現(xiàn)了建筑的切薄，由此實(shí)現(xiàn)的與外界接觸面擴(kuò)大、自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)，使得該建筑的能耗實(shí)現(xiàn)了30%的降低，這本質(zhì)上也屬于一種適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)方法變種。相較于國外應(yīng)用的切薄建筑設(shè)計(jì)方法，我國在這一設(shè)計(jì)方法上也有著大量成功案例，深圳建科大樓便是其中的典型，而這一大樓在切薄建筑設(shè)計(jì)方法的支持下，實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)全年使用時(shí)3個(gè)月的縮短，由此我們也能夠更為深入了解這一適應(yīng)氣候的設(shè)計(jì)方法。

2.2靈活圍護(hù)界面

除了切薄建筑外，靈活維護(hù)界面同樣屬于適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)方法之一，這一設(shè)計(jì)方法本身屬于建筑設(shè)計(jì)與氣候相適應(yīng)策略范疇?？砷_啟的窗本身屬于最為基本也最為傳統(tǒng)的適應(yīng)氣候方式，但考慮到近年來各類新建筑處于多種考慮往往存在著窗口數(shù)量較少、實(shí)用性較差的問題，靈活圍護(hù)界面便是為了解決這類問題而提出的。

2.3保溫隔熱墻體與屋面

（1）對于保溫隔熱墻體的建筑設(shè)計(jì)來說，墻體材料的優(yōu)選是這一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，而綜合分析水、鋼、木、磚、混凝土、空氣、泡沫隔熱材料的單位體積熱容量，并考慮聚氨酯保溫材料、鋼絲網(wǎng)聚苯板等復(fù)合保溫材料的適用性則屬于設(shè)計(jì)的必備環(huán)節(jié)。這一設(shè)計(jì)本身屬于保溫隔熱墻體建筑設(shè)計(jì)的典型，結(jié)合這一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)空氣流通、陽光照度大天氣熱量的積蓄、西北風(fēng)的遮擋、完全遮擋日曬，都使得該建筑擁有了較強(qiáng)的氣候適應(yīng)性。

（2）對于保溫隔熱屋面的建筑設(shè)計(jì)來說，生態(tài)綠化屋面屬于近年來業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，蓄水屋面與種植屋面也在這種關(guān)注下在我國很多地區(qū)投入了應(yīng)用。對于蓄水屋面來說，這一屋頂能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物的保溫隔熱，這主要是由于白天水蒸發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)熱量的帶走，而夜晚水的“熱延遲現(xiàn)象”則能夠?qū)崿F(xiàn)建筑保溫;而對于種植屋面來說，在屋面上覆以土壤并種植各類植物是這一屋面設(shè)計(jì)的主要方式，而由此實(shí)現(xiàn)的太陽直接輻射阻擋、植物蒸騰作用和土壤蓄熱作用的利用，就使得相關(guān)建筑能夠擁有較強(qiáng)的氣候適應(yīng)性。

結(jié)語：

總而言之，隨著環(huán)境問題、能源問題的日益凸顯，我們的生存環(huán)境已受到嚴(yán)重的制約。建筑對環(huán)境的破壞、對能源的需求，致使越來越多的人關(guān)注建筑行業(yè)的發(fā)展。將氣候因素積極的引入到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，并消除不利氣候因素的影響，達(dá)到節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境的目的，有利于實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是生態(tài)建筑、綠色建筑的重要表現(xiàn)。

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作者簡介：

李曉偉，大連城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧大連;

林興楊，大連城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧大連。