气候适应性设计策略

发布时间:2024-11-17 18:56

适应性计划:设计灵活的过渡策略以降低冲击 #生活技巧# #领导力技巧# #变革管理策略#

1、气候适应性设计策略1、气候适应性设计 2、建筑气候要素 审太阳辐射审风速和风向*空气的温度和湿度*降水和地表温度3、气候分类及建筑特征*柯本气候分类法*斯欧克莱气候分类法4、建筑群体的气候适应性设计策略 5、建筑单体的气候适应性设计策略北京四合院气候特征:四季分明,春季 干旱,夏季炎热多雨,秋季 天高气爽,冬季寒冷干燥; 风向有明显的季节变化,冬 季盛行西北风,夏季盛行东 南风。fl气候特征:温暖潮湿多 雨,季风明显,四季分 明,冬夏季长,春秋季 短。苏州住宅建筑特点:天井窄高深, 采光披风建筑特点:入口东南、院落 采光、避风保温干阑式住宅(云贵)气候:雨量丰富、终年温暖、四季常青建筑特点:居

2、住面用支柱架离地面的楼层, 需登梯而上图5-7四川童庆某宅-四川山地住宅气候:炎热多雨,潮湿建筑特点:布局灵活、敞开外露、 多外廊、深出檐、窗口开孔大、穿 斗式气候适应性设计:就是要在建筑设计中充分利用 气候资源、发挥气候的有利作用、避免气候的不 利影响,达到不用或少用人工机械设备创造健康 舒适环境的目的,最终实现减少不可再生资源消 耗和保护生态环境的目标,是实现建筑节能的根 本保证和前提。2、建筑气候要素太阳辐射(直接辐射、散射辐射)*决定建筑的朝向、间距、釆暖、降温、日照、 遮阳*城市直接辐射比郊区少;城市气温比郊区高, 并易形成热岛。风速和风向(风分为全球性的大气环流和地方风)风速用风玫

3、瑰图表示城市风速比郊区小,风向不稳定最大风速平均风速Am/s)N叫I)风速和风向WiudDi厂“tve4ODFtGuHtrbetterWind住fih U-纟hAped 夕匕nita十t?州叼 far Piff&re-nt Wind Dirctiwe空气的温度和湿度*温度与一年四季变化温度与一天冷热变化。如地表在白天吸收太阳辐射温度升高加热空气, 夜间受天空辐射冷却温度下降冷却空气。*城市温度比郊区高,湿度比郊区低。降水和地表温度*降水收集、利用、排除、避免降水危害等。*城市降水比郊区多,尤其是对流性降水。*地表温度与太阳照射有关。3、气候分类及建筑特征*柯本气候分类法,考虑了气温和降水,还参

4、照了生物植被的分布。*斯欧克莱气候分类法,以气温和湿度来划 分,常用的方法。气候类型气候特征及像因索湿热气険区淋度斷75 9) 年均气温在18弋左右 或史佶年较芳小;年降 水7S0 mni.潮湿闷 热,相对湿度80% ,太 阳旳射强烈,冇眩光十热气候区太阳辐射强烈有眩 光温度商(2040 *),年较差、H较差大; 降水稀少、空气干燥、湿 度低,多风沙温和气候区右明显的季苹性温度 变化(有较寒冷的冬季 和较炎热的夏季),71平 均气温的波动范1羽大. 最冷月可低至一 15 “C, 最热月则口J达25匸,气 温的年变闻町达30 37 flC建筑适应性表现建筑实例小占冶估肚小占冶估肚中国云南艸双版纳

5、的杆阑悅居i小遮阳然通 风降温;低裕热 的国护结构小占冶估肚小占冶估肚式格局呛桑法赛设计的Dariya住宅最大限度地和IA遮阳;开较小 的通风口;厚重 的蓄热墙体堵强 热稳定性;利用 水体调节微气 彳忌内向剋院落小占冶估肚小占冶估肚中国云南纳西族民丿屮価夏季遮阳.通 风;冬汞:仃照; 保溫小占冶估肚4、建筑群体的气候适应性设计策略(13 种) 4.1利用通风廊道降温 4.2利用建筑群相互降温 4.3利用太阳罩保证邻近建筑所需日照 4.4注意高层建筑形状引起的各种风效应 4.5根据气候的类型权衡街道的方向 4.6利用玻璃顶街道实现空间转换和采光 4.7安排建筑的疏密以促进或阻滞空气流动 4.8顺

6、着寒风渐咼布置可减少建筑的热损失 4.9利用采光罩保证邻近建筑的天然采光 4.10建筑群沿东西延伸布置有利于冬季采暖 4.11利用绿化或水体冷却空气 4.12利用防风物或建筑抵御风的侵袭4.13利用顶部遮阳抵御夏季太阳暴晒4.1利用通风廊道降温热空气从城市区上升 冷空气从城郊向城市中心流 动如果城市周围郊区有带状的植被或水域,将街道或 室外空间安排成通风廊道,有利于建筑群降温和空 气污染物排走。城市热岛效应城郊温度低*通风廊道的布置1、以城市的一个或几个中心向郊区辐射2、形式可以是宽阔的林荫道3、形式也可以是不小于100m宽的开敞的直线形公园说明:绿化带的面积应占被降温城市面积的40%-60%

7、PM56华盛顿特区的辐射式街道(来源:文献41利用通风廊道降温4.2利用建筑群相互降温遮阴冷却效果与街道朝向、宽度、建筑高度和太阳高度角有 关。岭南冷巷气候特征:高温多雨为主要气候 特征。大部分地区夏长冬短,终 年不见霜雪。丈胆辐射量较多, 日照时间较长。图5 13建垃体的太阳罩控制(来源,文献3门)43利用太阳罩保证邻近建筑所需日照 以太阳的直射光线为依据 冬至日(12月21)早上九点 和下午三点的太阳位置确定 太阳罩西北和东北的限制界 面,以夏至日(6月210)早 上九点和下午三点的太阳位 置确定太阳罩西南和东南的 限制界面。高层建輦引起的几种风效应4.4注意咼层建筑形状引起的各种风效应下

8、漩涡效应(注意气候特征)高层建筑设置裙房减缓下漩涡效应。转角效应与建筑的高度、宽度有关尾流效应瞬筑与周边建筑的高峡口效应与迎风建筑的高度有关边角增强效应冲刷上部建筑对下部建筑 的影响前低建筑对后高 建筑的影响巷道风的加强设计高层建筑时应注意:1、高层建筑应有较圆形的适于空气流动的平面外 形,并使其窄面朝向主导风向或与风向成斜角。2、建筑高度最好小于上风向建筑平均高度的二倍。3、如果建筑比其上风向的相邻建筑高很多,其迎风面就应设水平突出物并呈阶梯退台状,以减弱下冲涡=|效应。阶梯或退台在垂直方向应从高于街道610米的 地方开始,在水平方向从裙房街墙到塔楼外墙至少应 为6米。布置东西向街道,反获得

9、过渡季节的日照I昭;避凤 . 严格按主要朝向安排,争取口照; 在冬至风向上,街道不连续布置, 布置东西向街道,以获得春秋分H照日照, g通风冬季避凤. 夏垂遮阴 朝向安排在南偏东3(r以争取日照; 可调节朝向使夏季风向人射角为2030; 布置东西向街道,并尽量延长2遮阴夏季通风, 冬季口照 安排狭窄南北向街道以遮阴; 与主要朝向成一定倾角増加街道的遮阴; 如需要可布置东西血街道,井尽最延长2通风夏季遮阴,冬乖13照 朝向使夏季风向人射角为20-30? 与主要朝向成一定倾角,增加街道的遮阴; 布置东西向街道,并尽量延长; 增加街道宽度,以使逋凤流畅4.5根据气候的类型季节 丁阴夜晚通风,白天避风

10、 安排狭窄南北向街道-以遮阴.权衡宙道的方向 如东西立面被遮阴,可在南北方向延获; 东曲向布置宽大的交通道路潯节所有季芳安排朝向使壬导风向人射角为2030;图5 21影晌街道风速的主要因素46利用玻璃顶街道实现内外空间转换和釆光相关因素:街道宽高比、 建筑外墙反光系数、屋顶结构、玻璃的类型图5 21影晌街道风速的主要因素尾迹流动图5-23建筑之间风的三种流动状况4.7安排建筑的疏密以促进 或阻滞空气流动影响街道风速的主要因素是 街道的宽度和建筑迎风面的面积。乙涉 独动80%50%做建筑高度/间隔跑离0% K0.200.25图5 21影晌街道风速的主要因素图5 21影晌街道风速的主要因素图5-2

11、4建筑排距和高度对通风的影响4.8顺着寒风渐高布置可减少建筑的热损失*渐变布置建筑群时,前后建筑之间的高度渐变 或两个区域之间的高度渐变不应超过100%因此,在建设高度不同的街区时,各街区之间的边界应选在其中心处,如果建筑高度转变发生在 街道,街道上的风会更大,更强烈。on 口口口 on建筑空问视用图5-26建筑的空间视角口 口口 口口 口口口 口 口口 口 口口口 口口 口口口49利用釆光罩保证邻近建筑的天然采光 以空间视角为依据图&27建筑空间视角与纬度之间的关系(來源;编老根据文献:37|绘)4J 0建筑群沿东西延伸布置有利于冬季采暖东西向建筑群间的间距4.11利用绿化或水体冷却空气利用

12、绿化或水体来冷却空气,有两种布置方式: 一是将建筑区与周边绿带或水体区以通风廊道连接;二是将建筑区与绿化区或水体区交织布置。植物蒸腾植物遮阳气候类型:干热、湿热水体蒸发水体冷辐射安徽宏村412利用防风物或建筑抵御风的侵在寒冷地区,创造良好的室外环境,需防风和争取充足日*防风设计有两种方式:一是利用高的建筑物或受风影响关系不大的建筑挡风;二是布置专门的防风物,如树木、围墙、篱笆等。注意:要考虑风向一 式 方篱笆作为防风物时树木作为防风物时too透过率0 26101418222630距篱笆的远近(X隽笆髙度.8C604O20 (船gHnE熨堆丹B图产37风速减小与鹿篱爸距感的关系(來源:文献37)

13、100幺 4 (黑)、樣 $ms釵区-ffl-ffljrwzi k /1 Jr17很疏 啟中等 峠-J J| 密 *很密4200-10-5061015餐离防风物距离*防风物高)20图5-38平均风速与距防风物距离的关系布置建筑防风经验:建筑群下风侧的风速减少区域在建筑高度的34倍范| 内,而在其后达到最小,减少了75%-80%,并沿着下风向逐渐增加。413利用顶部遮阳抵御夏季太阳暴晒方式有二 一是遮阳廊道,可以是百叶遮阳、植物遮阳等。二是在室外或建筑之间形成专门的顶部遮阳空间。泉州市中山路骑楼街道第III建筑气候区 该区建筑基本要求应 符合下列规定:一、建筑物必须满 足夏季防热、通风降 温要求

14、,冬季应适当 兼顾防寒。二、总体规划、单 体设计和构造处理应 有利于良好的自然通 风,建筑物应避西晒, 并满足防雨、防潮、 防洪、防雷击要求; 夏季施工应有防高温 和防雨的措施。5、建筑单体的气候适应性设计策略(17种)5.1利用“移动”适应不同时节的气候5.2利用阳光和风向安排户外空间的位置5.3利用水平或垂直遮阳层为建筑提供遮阴5.4利用集合式布置减少建筑能耗5.5利用风压和热压通风冷却建筑物5.6利用短进深房间保证侧面采光5.7延伸东西向平面或利用错层争取日照5.8利用中庭、天井或反光檐为大进深房间提供采光5.9利用热分层或分区布置房间5.10利用气候缓冲区布置房间5.11利用光分层或光

15、分区布置房间5.12利用直接受益或附加日光间采暖 5.13利用对流环路和蓄热墙采暖 5.14利用屋顶水池采暖或降温 5.15利用捕风器或夜间通风蓄冷降温 5.16利用蒸发冷却塔或周边水域对空气降温 5.17利用覆土实现建筑内冬暖夏凉环保的空中楼阁一伦敦通天塔世界上最环保的建筑美国加州科学院大楼5.1利用“移动”适应不同时节的气候这里的“移动”隐含两层意义,一是指人本身 从一个地方移动到另一个地方以适应气候变化; 二是指利用可移动的构件调节气候。51利用“移动”适应不同时节的气候3 5-45格步皮乌斯的自轨住宅5.2利用阳光和风向安排户外空间的位置根据气候类型,户外空间的安排主要考虑口照、遮阳、

16、避风、通风。卜李避凤(开启门窗)平面向南弯曲以避北凤香Tf刍目筑話3輕鼻鑑曲刖;1A1(来源:文献口40)地形条件:III丘上矛盾焦点:自然景观方向是东南向,冬季主导风向西南冃的:保护主立面大面积玻璃窗,同时无扰动气流的室外空间U$Q NIAN PE RIOOINFERIOR,HERBERT JACOBS HOUSE. SOLAR HEMICYCLE,在温带地区夏季和热带地区 全年,一天中大部分时间里太阳 高度角较高,顶部水平遮阳比垂 直遮阳以及建筑间的相互遮阴更 为重要。然而,对于上午和下午 低角度阳光而言,垂直遮阳较水 平遮阳更有效。形式:不透明的或百叶型的活动的或固定的54利用集合式布置

17、减少建筑能耗*建筑的体型系数被定义为建筑外露面积与其围 合体积之比。*建筑外表面积相同的情况下,高层建筑较底层 建筑有小的体型系数,大型建筑较小型建筑有小的 体型系数。条式建筑物的体形系数不应超过0.35,点式建筑物的体形系数不应超过0.40。夏热冬冷地区居住建筑的节能设计标准55利用风压和热压通风冷却建筑物设计风压通风时,首先注意室外风向;其次要注意建筑平面布置要通透;再次要注意通风口位置和大小。热压通风则是一种重要的降温方式。它是一种依靠重力作用的通风系统,与建筑朝向的关系不大。热压通风冷却效果与进出口的面积、高差、空气温度差有关,高大的房间和烟囱可以强化热压通风。Hou巧e,少X,Flg

18、rida&owq Holme巧 A另乡,乙乡- VtfE 才S1 4卅94从2心比灯怖勺Mr”0鶴鬥工*tic円 tFAtfe4- llAt Filitt& &b*k 36“创xib VcrvHI/rHon- VtfE 才S1 4卅94从2心比灯怖勺Mr”rn rt窈d歼5” AWgf d g如0鶴鬥工*tic円 tFAtfe4- llAt Filitt& &b*k 36“创xib VcrvHI/rHon5.5利用风压和热压通风冷却建筑彳5.5利用风压和热压通风冷却建筑物英国Garston的建筑研究机构办公楼0艮6廿THimnr 2ohi二一:- 三二-三一!设计日光间采暖时,要注意以下几个方

19、面:一是蓄热体的材料与面积。蓄热体的面积与窗玻璃的面积比至少应是3: 1二是注意蓄热体的颜色。在日光间中,蓄热体通常为深色较好。三是要注意共用墙上通风口的大小。若是门,为玻璃面积的10%;若窗,为15%;若成对的通风孔, 为6%。ITj5.13利用对流环路和蓄热墙采暖对流环路可以在墙体、楼板、屋面、地面上应用。例如 双层玻璃I-j蓄热墙是直接受益和对流环路两种采暖方式在墙体中的综合应用。双层皮幕墙种类按通风形式划分:外循环双层皮DOpaLO内循环双层皮宽通道取层皮幕墙通风墙体外墙面层夏季冬季通风墙体13干挂瓷板面砖干挂彩釉玻璃幕墙外墙保温截面图混凝土墙体聚苯保温层100mm流动空气层砖幕墙60

20、0X200nm干挂式背通风外墙保温隔热体系外墙面设龙骨,以多种增强板作面层装饰 龙骨间填保温材料在龙骨上安装复合好的保温装饰板-MoMa (万国城)所有外窗统一规格尺度,而且窗间距也相 同。建筑外墙以特殊工艺处理的无光黑、白 两色玻璃和纯铜板做幕墙装饰;保温形式:100mm复合聚苯板,表面有铝 箔反射层,干挂彩釉玻璃幕墙,中间10cm 空气层通风墙体德国Erlangen市市政厅大楼加拿大Bombardier机公司组装厂idBiivrr瑞士 Wasag大楼Hill通风墙体北京奥运村实验房山东建筑工程学院梅园公寓5.14利用屋顶水池釆暖或降温屋顶水池兼具釆暖和制冷的能力。对于多晴天的低纬度地区特

21、别有用。屋顶水池通常由10-25cm深的水袋放在平坦的金属板上形 成,其下侧形成天花表面,而顶部覆盖可移动的保温隔热层。冬季采暖C图宁83屋顶水池在采暖和降温季节的运行原理(.來源:文献!59)515利用捕风器或夜间通风蓄冷降;捕风器有两个优点:因其位置高、面对的风速较大,获得相 同通风量时,捕风口面积可比通风窗面积略小。可捕捉任何 方向的风,对建筑朝向没有严格要求。ewnrrnroe ee firas n nob 帥 no on db 【n n ci n n n n ine?m n 逼ra二r1沁Ji2心 4 十叽 P。McrfMcnj G MeraYM& 叽*畑曲卄 曲出栉 Uek/ter

22、, hUhz多5和FM图 5-97埃及Kalabash的总统别苑剖面來源,文献:.B7J)图5-96中东传统民宅中葢发冷却技术(来源攻献汴门)516利用蒸发冷却塔或周边水域对空气降温5.17利用覆土实现建筑内冬暖夏凉TTI1.干5-4ferti anma cal3th Sheltered Bed & Bmtkfnt照叫 tW皿運务沁乐.才 gr r” 吹 Trt c?W .d ;g?U J K 阿曲曲S gX 2 yN raiwiKac西方公共建筑中的掩土建筑作业运用所讲到的策略分析生态建筑实例,可 以在几个实例中就一种或几种策略横向比 较、也可在一实例详细解读多种策略。字数2500-3000

23、 o例子:招商3#厂房绿色建筑役计丸界L理:111.1. PI-PPIII对外部通风条件的最佳呼应垂直分区式通风策略“有功能”的遮阳灰空间的遮阳、休闲、景观一体化其他设计理念2设计方法技术工程师的客观模拟模拟反复深入过程分完善设计结果建筑师的主观控制建筑设计与技术的互动过 程,相互影响,完美结合通风策略3设计步骤第一次模拟初步设计第二次模拟 第三次模拟对改造方案的室外风场模拟,得出室外风场特点基于第一次模拟的初步构思设计对于初步构思方案的室外风场模拟,得出室外风场数据风压通风基于第二次模拟的室内风场模拟,得出室内风场环境基于第三次楼拟的设计调整与深入第四次模拟基于设计调整与深入的热伍拔风模拟热

24、压通风通风结合计算基于第四次楼拟的风压、热压结合计算风压热压结合设计再调整基于计算的设计再调整与再深入遮阳策略评价分析初步构思遮阳模拟设计调整验证模拟对改造方案遮阳的评价 思考以及设计构思对设计构思的遮阳樓拟设计调整采光系数模拟及计算反复进行,得出最优状态项目评价第一次模拟:对原有改造方案的外部风场模拟905E400Hfeg450E401996E400V542E+00I088E+00634E400-:179E+O0725E+00817E+00,MH363E+Q09084E-01I7. 5M高度风速分布4通风策略准静风区旧厂房规划中建筑间距离过于小,厂区 通风不良,模拟中看出建筑之间几乎成为准静

25、风区改造后建筑进深过大,在建筑内部组织气流困建筑进深/建筑高度比值远大于5,风压通风不利244垂直风速分布图7.267E+006.813E+006.359E*005.905E100通风构思t- 5.450E+00:4.996E100|3J79EM0|Z.725E+00-1.363E*009.084E-01y4.542E+00 “ * | |二 4.088E*nO7 1634E*00z 2.271 E+OOf1.817E400I4.542E-01轉風压分布图4通风策略南北压差随着建筑高度的增高而増大, 顶部压差最大,底层压差最小初步设计构思1通风策略:垂直分区通风策略:life下面几层热压通风,

26、上面层风压通风2对室外风场的优化与 压通风效果的加强:开设通风廊道改善室外风场环境加强风压通风的效果4通风策略模拟验证4通风策略4通风策略对于初步构思方案的室外风场模拟,得出室外风场数据4通风策略4通风策略人5M处风压分布图风压垂直分布图4通风策略第三次模拟:基于第二次模拟的室内风场模拟,得出室内风场环境4通风策略4通风策略边界条件:开窗设定各层南北压差计算表三层室内风场分布二层室内风场分布五层室内风场分布第四次模拟:热压拔风模拟:风压指向中庭11四层:风压非常小,接近临界值中庭烟囱:风压从烟囱指向空气4通风策略三层:风压小于二层3)五层:风压从中庭指向房间,负作用12T45G8910nan

27、aF41F4ZF43F31F32F33F02zri11zrzVol Gtl3)4H8.44116.4118.433T2.484118.413383.413383.4316.8316.812zr3316.613Ako(iil2)102963431210296102961029 6334585334585792792792F 功能 四层玉力公室 四层丰刘公室 四层西力么室 三层东力公室 三层中办去室 三岳西R公室 二妄办公至 层必公主中於中中庭西559CT. Z345781.41655SC7.035S9G7.2m45781.4165S2C7.23181679.6S5181679. ESS15011

28、E83tlt3307 17305.42307.17305 49305 49305. W301.95301 00302 2930Z Z630Z.29305.20304.芻305.2030S.01303.830S.01301.ce300.34301.4330 J. 27301.43335 27335 02335. 05334. BO335 05931.45300 62301 77331 703D1.77N305.65375 81304.33325. 03305.65305.10304.24305.10301.2730).61301.51301.61t7335. 91335. 03334. 42335. 03305.76304.左305.76305. ce304.31305. CO305

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