基于氣候要素的建筑節(jié)能設(shè)計

倪佳飛

（嘉興市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，浙江嘉興 314000）

氣候要素對建筑節(jié)能設(shè)計至關(guān)重要，通過氣候要素變化對建筑節(jié)能設(shè)計進行適當(dāng)調(diào)整，是建筑基本功能發(fā)揮的基礎(chǔ)。建筑節(jié)能設(shè)計中，因為室內(nèi)外氣溫、光照等變化，舒適度會出現(xiàn)波動。通過有效手段合理控制環(huán)境差異對建筑節(jié)能設(shè)計的影響，真正做到建筑節(jié)能設(shè)計的氣候控制。基于氣候要素的建筑節(jié)能設(shè)計具有一定被動性，明確節(jié)能設(shè)計目的，對建筑自身進行科學(xué)調(diào)控，這方面是當(dāng)前建筑設(shè)計發(fā)展的研究節(jié)點。結(jié)合布置、體形、選址以及日照等自然要素，制定更完善、適當(dāng)?shù)慕ㄖ?jié)能設(shè)計方案，為建筑節(jié)能設(shè)計未來長遠(yuǎn)發(fā)展與節(jié)能價值發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。

1 建筑節(jié)能設(shè)計受氣候影響剖析

建筑節(jié)能設(shè)計與氣候要素密不可分。氣候變化具有一定規(guī)律性，從區(qū)域特點以及氣候條件等分析，綜合大氣環(huán)境、太陽輻射等相互作用，形成特定的氣候現(xiàn)象。建筑設(shè)計中十分重視舒適度，氣候要素對舒適度具有直接影響，尤其是溫度、濕度與日照等方面，這些都是影響舒適度的關(guān)鍵要素，同時也是主要的氣候要素。建筑節(jié)能設(shè)計中氣候要素的影響主要集中在微氣候范圍內(nèi)，區(qū)域范圍有限，微氣候影響著建筑設(shè)計區(qū)域的風(fēng)向以及溫度、濕度變化等，周圍植被生長以及地表濕潤度等都受到微氣候的影響。通過對微氣候研究，掌握其中不斷變化的氣候要素。不僅如此，墻體或者樹木、日照等，直接影響到建筑的空間、氣候以及衛(wèi)生等。當(dāng)前氣候要素對建筑節(jié)能設(shè)計的影響，還需要加大微氣候研究力度，采取科學(xué)措施對不可改變氣候進行充分利用。從綜合分析角度觀察氣候要素，對建筑展開縝密的節(jié)能設(shè)計[1]。

2 氣候建筑設(shè)計現(xiàn)狀

建筑設(shè)計中氣候要素不可規(guī)避，建筑需要抵御自然氣候所帶來的不利要素，創(chuàng)建適合居住與辦公的環(huán)境。從辯證角度分析，氣候建筑代表著矛盾與統(tǒng)一，是多元化的存在。建筑設(shè)計之所以可以提供舒適環(huán)境，主要因為結(jié)合氣候要素，轉(zhuǎn)換不利氣候要素為有利的建筑設(shè)計要素，建筑設(shè)計整體上具有極強的適應(yīng)性。傳統(tǒng)建筑設(shè)計中，雖然為人們提供舒適的居住辦公環(huán)境，但是在自然資源消耗與氣候要素應(yīng)用價值沒有充分發(fā)揮，尤其是生態(tài)環(huán)境保護方面，建筑施工嚴(yán)重影響到生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，兩者平衡性被打破，導(dǎo)致氣候要素出現(xiàn)變化，環(huán)境異常。在這種情況下，就需要基于氣候要素，貫徹落實可持續(xù)發(fā)展理念，充分協(xié)調(diào)建筑設(shè)計與生態(tài)環(huán)境的矛盾[2]。改變“征服自然環(huán)境”建筑設(shè)計理念，創(chuàng)新建筑設(shè)計理念，明確尊重環(huán)境設(shè)計的重要性，由此加大建筑節(jié)能設(shè)計研究力度，逐漸形成氣候建筑類型，集自然環(huán)境、節(jié)能設(shè)計等于一體。通過對氣候以及形體、建筑空間等元素研究，科學(xué)運行調(diào)控手段與設(shè)計施工技術(shù)，有效調(diào)整建筑設(shè)計舒適度[3]。

3 氣候要素影響下的建筑節(jié)能設(shè)計

受到氣候要素的影響，建筑節(jié)能設(shè)計必須從生態(tài)化、綜合性等角度出發(fā)進行設(shè)計創(chuàng)新，有效改善建筑設(shè)計與生態(tài)節(jié)能的矛盾關(guān)系，打造更舒適的居住環(huán)境。

3.1 建筑選址與氣候要素

建筑節(jié)能設(shè)計中，選址非常重要。結(jié)合氣候要素，科學(xué)選擇建筑地址，并且對其進行妥善布局，充分發(fā)揮周圍氣候?qū)ㄖO(shè)計的調(diào)節(jié)作用，保證建筑設(shè)計與周圍環(huán)境充分融合，打造適宜建筑環(huán)境。通過對氣候資源的充分利用，將建筑設(shè)計對周圍環(huán)境所造成的不利影響降到最低，與環(huán)境形成良性循環(huán)模式。這期間需要通過經(jīng)緯度等詳細(xì)了解基地氣候特點，在地貌存在差異的情況下可能出現(xiàn)的小氣候特點，尤其是建筑地址選擇中的山體形勢以及地貌等，綜合溫度變化、濕度情況、日照時間等，設(shè)計科學(xué)、節(jié)能的建筑施工方案。如建筑施工地點集中在坡地范圍，結(jié)合其建筑布局情況以及山體坡度等變化，計算全天內(nèi)日照時間以及山坡強度變化。當(dāng)?shù)丶竟?jié)夏季日照時間中坡體南面照射時間最長，溫度最高。由于坡體高度影響，在一定程度上能夠遮擋北風(fēng)，綜合這些條件坡體南面是最佳選址。除此之外，坡體的東面與西面，其日照時間短于南面，相對來講氣候條件較差，建筑設(shè)計需要結(jié)合具體情況進行布置。建筑選址必須做到因地制宜，充分融入到當(dāng)?shù)貧夂驐l件中，保證建筑選址科學(xué)準(zhǔn)確。

3.2 節(jié)能布局與氣候要素

氣候要素對建筑節(jié)能設(shè)計的影響至關(guān)重要，建筑節(jié)能設(shè)計中，結(jié)合氣候要素展開科學(xué)規(guī)劃與節(jié)能布局。通過對微氣候的研究，掌握建筑節(jié)能設(shè)計中的注意事項，由此更好地規(guī)劃建筑設(shè)計。布局設(shè)計中，必須對大氣環(huán)境以及溫度變化、日照時間等進行分析。如果建筑類型屬于分散式，則更適合濕熱氣候地點，如此達(dá)到更有效的通風(fēng)降溫效果，但是還要考慮到遮陽等問題。對于緊密性規(guī)劃布局的建筑模式，從氣候要素方面考慮，必須提高對通風(fēng)的設(shè)計，加大建筑群通風(fēng)設(shè)計力度，如此保證整體溫度控制在舒適范圍之內(nèi)。通過氣候要素以及建筑規(guī)劃布局特點，當(dāng)前主要建筑群體布局主要為周邊式。周邊式建筑設(shè)計布局在具體規(guī)劃中，結(jié)合具體情況設(shè)計為封閉式布局，但是由于氣候要素等影響，還會出現(xiàn)半封閉式設(shè)計。相較于封閉式設(shè)計布局，半封閉式在空間規(guī)劃上更為自由，但是不利于微氣候模式的形成，實際設(shè)計還要結(jié)合具體情況確定。

3.3 建筑風(fēng)環(huán)境與氣候要素

建筑節(jié)能設(shè)計中，還要根據(jù)氣候要素，科學(xué)選擇建筑風(fēng)環(huán)境。作為提高居住與工作舒適度的關(guān)鍵因素，通過建筑節(jié)能設(shè)計有效實現(xiàn)，打造綠色建筑主題。結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，風(fēng)向變化等，制定合理的采暖節(jié)能計劃，更好地適應(yīng)風(fēng)環(huán)境。對于冬夏季節(jié)差異較大的建筑區(qū)域，在建筑節(jié)能設(shè)計中，需要做好夏季通風(fēng)設(shè)計，同時增強冬季防風(fēng)理念。通過對主導(dǎo)風(fēng)向在的研究，制定科學(xué)的通風(fēng)與防風(fēng)規(guī)劃，對建筑平面進行合理布局，提高風(fēng)因素的有效控制，由此打造建筑節(jié)能設(shè)計模式，提高建筑舒適度。

3.4 建筑空間與氣候要素

建筑節(jié)能設(shè)計中，空間設(shè)計是節(jié)能設(shè)計的重點內(nèi)容，在空間設(shè)計中同樣需要考慮氣候要素。對于四季溫差較大的地區(qū)，建筑空間設(shè)計中，需要對東西方向日曬時間以及面積進行有效控制，盡量減少室內(nèi)過多的輻射熱，在此基礎(chǔ)上設(shè)計好通風(fēng)與隔熱等環(huán)節(jié)，保證室內(nèi)空間流通到位。明確通風(fēng)以及空間溫度控制的重要性，尤其是夏季將輻射熱降到最低。冬季建筑空間設(shè)計中，因為涉及采暖與防風(fēng)設(shè)計，所以針對冷風(fēng)入侵、陽光吸收之間的矛盾必須有效解決，控制好建筑空間規(guī)劃。及時對得熱、失熱進行研究，寒冷季節(jié)將得熱面積擴大，提高室內(nèi)空間溫度；炎熱季節(jié)需要將得熱面積縮小，如此還能保證室內(nèi)空間清爽。結(jié)合建筑與建筑之間的間距，做好平面設(shè)計，利用主導(dǎo)風(fēng)向與陽光照射情況，嚴(yán)格對總平面設(shè)計中的進深進行控制。科學(xué)應(yīng)用過堂風(fēng)，調(diào)整建筑空間內(nèi)部環(huán)境，打造建筑空間微氣候狀態(tài)，從而達(dá)到除濕降溫、蓄熱保溫的效果。具體設(shè)計方面如下：

3.4.1 建筑節(jié)能體型設(shè)計

建筑節(jié)能體型設(shè)計方面，必須客觀認(rèn)識到其中的制約因素，尤其是冬季氣溫變化與日照時間縮短，加上建筑圍護結(jié)構(gòu)與朝向等，必須從得熱與失熱方向進行有效權(quán)衡，通過影響因素調(diào)整組合模式。因為冬季溫度降低，所以需要將節(jié)能設(shè)計重點放在得熱角度，擴大日照房間的照射面積，使得熱面積增加。當(dāng)然還要考慮到建筑棟與棟之間的距離、高度等。如果建筑地點為坡地，需要從建筑平面布局方面進行調(diào)整，實現(xiàn)建筑設(shè)計夏季清爽涼快，冬季日照充足，室內(nèi)溫暖。因為房間北部多屬于氣候緩沖區(qū)域，所以需要將南向墻的面積增加，如此達(dá)到室內(nèi)空間節(jié)能設(shè)計，季節(jié)因素得到充分利用。

3.4.2 建筑平面與剖面設(shè)計

氣候要素影響下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，節(jié)能設(shè)計理念基礎(chǔ)上對平面與剖面科學(xué)調(diào)整。具體需要考慮到太陽輻射強度以及風(fēng)向等內(nèi)容。尤其是建筑節(jié)能設(shè)計的平面布局方面，盡量對建筑中自然能源獲取多的區(qū)域進行擴大處理，合理協(xié)調(diào)建筑空間。通過有效的分隔引導(dǎo)，實現(xiàn)室內(nèi)自然通風(fēng)，并且對平面進深進行有效控制。建筑設(shè)計中穿堂風(fēng)設(shè)計十分關(guān)鍵，要求其進深需≤15m，特別是濕熱地區(qū)。協(xié)調(diào)好室內(nèi)的微氣候設(shè)計模式，通過對突出部位的平面設(shè)置，改善室內(nèi)遮陽效果，并且引導(dǎo)自然通風(fēng)。根據(jù)公寓房間結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)隔斷設(shè)計類型，將其調(diào)整為活動墻板類型，結(jié)合室外空氣與溫度、風(fēng)向等變化調(diào)整隔板位置，不僅能夠達(dá)到科學(xué)通風(fēng)與防風(fēng)效果，同時還做到室內(nèi)空間的合理應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上對室內(nèi)空氣質(zhì)量、舒適度以及除濕降溫等進行綜合考慮，合理對室內(nèi)剖面進行設(shè)計，應(yīng)用氣體流體力學(xué)原理，設(shè)計最佳室內(nèi)通風(fēng)方案。穿堂風(fēng)設(shè)計在風(fēng)壓原理基礎(chǔ)上，增設(shè)樓道排風(fēng)口，嚴(yán)格控制排風(fēng)口高差設(shè)計，根據(jù)風(fēng)向與季節(jié)等影響適當(dāng)開啟與關(guān)閉。與此同時注意節(jié)能設(shè)計與現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)的有效結(jié)合，通過室內(nèi)微氣候以及季節(jié)變化影響，注意現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用中對建筑熱工性能的提高?？茖W(xué)應(yīng)用現(xiàn)代化節(jié)能材料，尤其是空氣熱回收技術(shù)以及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、綠色建材等有效結(jié)合，提高現(xiàn)代建筑的節(jié)能設(shè)計。

4 結(jié)束語

綜上所述，建筑節(jié)能設(shè)計是長遠(yuǎn)發(fā)展的必然選擇，基于氣候要素展開節(jié)能設(shè)計，充分利用氣候條件，協(xié)調(diào)建筑節(jié)能設(shè)計中溫度、濕度、日照等矛盾。同時幫助建筑節(jié)能設(shè)計真正做到因地制宜，實現(xiàn)建筑設(shè)計與生態(tài)建設(shè)、節(jié)能發(fā)展的共同進步，提高建筑節(jié)能設(shè)計質(zhì)量。