寒冷地區(qū)住宅建筑適應(yīng)性分析

程海山

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū);住宅建筑;適應(yīng)性;節(jié)能

從建筑環(huán)境氣候的本質(zhì)出發(fā)，在滿足人們舒適性的前提下，創(chuàng)造舒適宜人的居住環(huán)境。為此，環(huán)境保護(hù)、資源利用、人與自然和諧共處具有重要意義。多年來，住宅建筑在我國建筑總量中占有很大比重，其中寒冷地區(qū)住宅建筑的采暖能耗更為突出，從氣候環(huán)境的角度深入地探討寒冷地區(qū)住宅建筑的適應(yīng)性問題，成為當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。本文對寒冷地區(qū)居住建筑氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)策略進(jìn)行了探討和總結(jié)，為寒冷地區(qū)住宅建筑的設(shè)計(jì)提供一定參考。

1寒冷地區(qū)氣候特征分析

寒區(qū)主要包括華北、新疆、西藏南部和東北地區(qū)南部。覆蓋范圍包括冬季長、干冷、年日溫差大的寒冷地區(qū)。中國寒冷地區(qū)的城市分布廣泛，黑龍江省、吉林省、遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)東北地區(qū)都符合寒冷城市的特點(diǎn)。由于地理特征和海拔高度的巨大差異，每個地區(qū)都有冬天，但氣候特征不同。本文主要以東北地區(qū)為例。東北地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)氣候，是我國緯度最高的地區(qū)。冬天寒冷干燥、漫長，東北地區(qū)月平均氣溫-8℃～-28℃，大部分地區(qū)低于-18℃。代表城市有沈陽、哈爾濱、長春等。

2寒冷地區(qū)住宅建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

由于寒冷地區(qū)冬季氣溫較低，特別是東北地區(qū)，氣溫零度以下大約會持續(xù)4個多月。因此，在住宅建筑的形式設(shè)計(jì)中，必須考慮建筑外圍結(jié)構(gòu)的抗寒能力和建筑本身的保溫能力。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用厚墻、小窗戶、封閉陽臺等設(shè)計(jì)手法，考慮最大限度地利用室外陽光。但是，在寒冷地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐工作中，設(shè)計(jì)師過分追求建筑的審美和采光效果，很多人直接照搬南方建筑的設(shè)計(jì)方法，以犧牲建筑體型系數(shù)為代價，增加建筑的散熱量，大大降低了建筑物的保溫效果，只為追求建筑通透性。大面積開窗也成為建筑保溫的薄弱環(huán)節(jié)，而陽臺作為室內(nèi)外的緩沖空間并沒有考慮到抗寒性的要求。因此，要使室內(nèi)溫度舒適，必須消耗大量的能量。這種建筑設(shè)計(jì)偏離了寒冷地區(qū)建筑的主要原則，不符合現(xiàn)代建筑的節(jié)能環(huán)保要求。然而，建筑景觀和建筑周邊環(huán)境對建筑的整體審美效果和使用功能起著很大的作用。建筑環(huán)境的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵循當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境和氣候特點(diǎn)。但有些建筑設(shè)計(jì)中使用大面積綠地或室外池塘，冬季過后這些綠地和池塘將被廢棄，甚至成為潛在的污染源，近半年內(nèi)無法利用，造成土地資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

3寒冷地區(qū)住宅建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)策略

受特定的地理環(huán)境和民俗文化的影響，世界各地傳統(tǒng)建筑的施工技術(shù)和形式差異很大，但其核心原則是一樣的，即根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，對日照、風(fēng)力等不利氣候因素提出解決方案，使建筑適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颍瑵M足人們舒適的居住環(huán)境。在充分利用自然環(huán)境特點(diǎn)和當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源的同時，提高建筑舒適度，使建筑更加舒適、節(jié)能。

在建筑設(shè)計(jì)中，按照規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑單體設(shè)計(jì)、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)階段是從宏觀到中觀再到微觀的逐步過渡。建筑場地規(guī)劃設(shè)計(jì)是影響和改善室外小氣候環(huán)境的重要階段，它也是建筑設(shè)計(jì)中最重要的階段之一，對后期的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。如果在后期考慮和補(bǔ)償建筑小氣候的適應(yīng)性，很容易陷入技術(shù)和材料的局限，可能付出更高的成本，很難取得更好的效果。因此，有必要仔細(xì)分析建筑物的位置。從小氣候角度分析，場地在設(shè)計(jì)前一定要局限。在選址時，首要考慮的是場地的小氣候是否適合建筑物未來的使用和發(fā)展。從這個角度出發(fā)，深入分析和探討區(qū)位與周邊自然環(huán)境、城市環(huán)境的關(guān)系，并對當(dāng)前具體的環(huán)境特征和基本需求進(jìn)行預(yù)評價。不僅要提供充足的陽光和活動空間，還要改善場地的氣候，為居住區(qū)提供“透氣空間”。在小氣候控制過程中，居住區(qū)的選址設(shè)計(jì)是首要考慮的問題。這一階段的設(shè)計(jì)將直接影響到室內(nèi)外小氣候的舒適性和健康性，特別是在寒冷地區(qū)的居住建筑中，供暖需求是主要問題。

3.1建繃向

日照和通風(fēng)是影響建筑物朝向的兩個主要因素。

1）建筑朝向和太陽輻射是影響建筑朝向最重要的小氣候因素。10：00～14：00太陽輻射量占太陽總輻射量的60%。因此，建筑布局應(yīng)根據(jù)區(qū)域氣象資料選擇最佳方向，能有效提高太陽輻射利用率，提高室內(nèi)舒適度，降低采暖能耗。建筑的布局和朝向也非常接近。

2）建筑朝向和夏季通風(fēng)，室內(nèi)小氣候環(huán)境的舒適性很大程度取決于通風(fēng)效率。一般來說，斜風(fēng)吹進(jìn)房間的通風(fēng)效果比迎面風(fēng)吹進(jìn)房間的通風(fēng)效果要好，以45度入射角進(jìn)入建筑物的風(fēng)使室內(nèi)風(fēng)速降低了15%～20%，但平均風(fēng)速較大，室內(nèi)空氣分布較好。當(dāng)風(fēng)斜吹進(jìn)房間時，雖然會影響室內(nèi)風(fēng)速和氣流，但屋后渦流面積大大減小，通風(fēng)效果覆蓋面積較大。

3.2建筑形態(tài)

從微氣候的角度看，要體現(xiàn)建筑內(nèi)部空間的組合。通常采用有利于采光和通風(fēng)的建筑形式來提高建筑物的小氣候適應(yīng)性。

1）有利于采光的建筑形式。使更多的建筑面積靠近外墻，獲得更多的自然采光。建筑形式可以設(shè)計(jì)成一系列的拉伸條形，條帶平面之間的間距不應(yīng)太小，避免屏蔽。

2）自遮擋較少的建筑形式。建筑物內(nèi)部陰影的位置和大小在不同季節(jié)有所不同。

3）通風(fēng)友好的建筑形式。其有利于減少風(fēng)流、風(fēng)差和建筑熱損失。當(dāng)風(fēng)吹到建筑物上時，風(fēng)速和風(fēng)向就會改變。另外，當(dāng)建筑物外墻轉(zhuǎn)角由直角變?yōu)閳A角時，可以消除渦流;建筑物墻頂?shù)钠交^渡有利于風(fēng)的傳導(dǎo)和風(fēng)力的分辨率;屋頂表面的粗糙度會影響冷風(fēng)化分解成無數(shù)的小漩渦，從而降低風(fēng)速，增加屋頂?shù)募訜崦娣e。寒冷地區(qū)居住建筑的造型設(shè)計(jì)，必須考慮建筑小氣候適應(yīng)性原則。

3.3建筑技術(shù)

寒地地區(qū)住宅建筑為了達(dá)到最佳的生活溫濕度，可以采用多種技術(shù)，如利用通風(fēng)采暖設(shè)備對室內(nèi)溫度進(jìn)行采暖、排出室內(nèi)污濁空氣和引入室外新鮮空氣、采用科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)等。形狀及各種新型建筑材料（如墻體保溫材料、型材等）。能源玻璃能在寒冷的氣候中為人們提供更加溫暖、舒適的居住空間。根據(jù)寒冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)，將適應(yīng)性技術(shù)策略與上述技術(shù)相結(jié)合。能很好地協(xié)調(diào)建筑物的使用功能。在盡量減少資源消耗的前提下，保證建筑物的外部形態(tài)和使用功能，使建筑物具有良好的氣候適應(yīng)性，如使用高透光率的大窗戶等。為了保持室內(nèi)溫度恒定，不消耗太多能源，可采用高科技真空玻璃和鍍膜玻璃。對于大型建筑，采用雙層送風(fēng)節(jié)能幕墻技術(shù)可以有效利用陽光，使玻璃地板之間的空氣能夠被加熱，并輸送到室內(nèi)空間，起到空調(diào)、通風(fēng)等方面的作用。

3.4引入自然景觀

在建筑設(shè)計(jì)過程中，充分利用自然景觀，不僅可以使建筑設(shè)計(jì)融為一體，還可以通過科學(xué)的布局，使建筑達(dá)到防風(fēng)、防寒的功能。常用的技術(shù)方法有：一是建筑群的布局設(shè)計(jì)要遵循寒冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)，科學(xué)布局，使建筑群內(nèi)最外圍的建筑形成一道天然的防風(fēng)、防寒屏障，避免寒流入侵;二是最大限度地降低建筑物的體型系數(shù)，減少建筑物對環(huán)境的分散。熱面積可以減少外圍結(jié)構(gòu)的熱損失;三是室內(nèi)設(shè)計(jì)多采用過渡性空間方案，如大廳、陽臺、屋頂花園等作為室內(nèi)外的熱緩沖區(qū)，以減少外部環(huán)境對室內(nèi)的影響，達(dá)到趨利避害的目的。

4結(jié)論

建筑物的設(shè)計(jì)有地區(qū)差異。在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢谩夂蛱攸c(diǎn)等因素進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。面對當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)工作中存在的各種問題，可以采取適應(yīng)性的技術(shù)策略，充分發(fā)揮其主觀能動性，使設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)合理，服務(wù)于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活。通過對自然景觀的合理規(guī)劃，將人性化的設(shè)計(jì)理念與環(huán)境特征很好地結(jié)合起來，可以顯著改善居住建筑的局部環(huán)境氣候。在寒冷地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮了當(dāng)?shù)囟镜臏囟茸兓?guī)律和冬季的持續(xù)時間。在了解冬季主要風(fēng)向的基礎(chǔ)上，利用當(dāng)?shù)氐匦翁攸c(diǎn)，在空間上修建階梯狀的風(fēng)道，使風(fēng)力隨距離的增加而減小。同時，建筑師將建筑單元科學(xué)地結(jié)合起來，達(dá)到局部范圍縮小的目的，在內(nèi)部形成自然風(fēng)障，整體上通過分散布置形成風(fēng)潮通道，從而提高了建筑的環(huán)境適應(yīng)性。