适应气候条件的建筑设计策略

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浅谈适应气候条件的建筑设计策略
摘要：人类创造建筑正是为抵御不利的自然气候, 获取宜于居住工作的稳定环境。

所以, 建筑与气候应是一对矛盾统一体, 一定的气候特征需有一定的建设形式与之相对应。

本文介绍了气候条件与建筑设计的关系，分析了建筑设计过程中的气候分析方法，探讨了建筑节能技术和方法。

关键词：气候条件建筑设计方法节能技术
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：
建筑的一个主要目的是改变微气候, 建造的目标在于创造适合
于人类生物舒适感受以及生存的环境。

在亚热带气候条件下的城市如广西南宁、北海等, 空间本身也象钢筋和水泥一样乃是一种资源, 应该在建筑构造设计的时候就考虑充分加以利用, 以利于解决节
能和构建微气候。

气候与城市社会生活紧密相关, 对城市空间环境质量影响很大。

做好建筑气候设计, 也是处理城市生态问题的重要方面, 其目
的是通过改变环境物理条件, 提高建筑空间的舒适度。

如: 在地面层的建筑空间规划设计中, 应尽力做到冬季向阳防风, 夏季遮阳
通风;对于单体建筑而言, 附加的阳台、有顶盖的凉廊、或者开敞
的走廊、游廊或者骑楼等都可以起到遮阳的作用; 而地表面则要增加植被以及扩大水面, 利用自然因素创造有利的微气候条件。

一、气候条件与建筑设计
当今世界各地的人们借助各种机械设备来创造舒适的室内环境，
但这带来的能源危机已经成了世界最主要的问题之一。

著名的生态建筑师杨经文曾经说过：“建筑物对冷气空调的采用，将造成建筑物与有关城市、街道和社区的联系脱节，并失去当地城市特色的街道生活。

”在现代主义建筑席卷全世界的同时，大部分建筑师都把责任推给了设备工程师，现在的大部分建筑已反映不出地区固有的气候条件和生活方式。

二、建筑设计过程中的气候分析方法
建筑气候设计过程需要同时考虑外部气候、室内热舒适环境和建筑设计三者的关系。

在过去几十年中，国外多位学者一直致力于这方面的研究，力图发展一种系统化的设计方法，将三者有机结合起来，并提出了在建筑设计过程中将室外气候和人体热舒适联系起来的方法。

目前，比较成熟的方法有生物气候图设计法，mahoney列表法等等，也是迄今为止应用最为广泛的气候设计方法，其目的都是为了给建筑师提供在确定地区建筑形式和设计方案时能够调节地方气候环境影响并满足人体热舒适的节能型生态建筑设计方法。

三、节能技术和方法
1、选择合适的朝向
合理的朝向是创造室内舒适热环境的前提条件和基础，直接影响到室内得热量和空气流通状况，良好的日照和通风条件非常有助于减少住宅能耗。

必须根据具体地形，坡向、坡度、风向、日照等条件，综合考虑通风，臼照、避热防晒，并且全方面比较才能得出适合当地实际情况的合理朝向。

从气候角度分析应注意以下几个方
面：
影响建筑物朝向的因素，主要有日照与主导风向。

在南方炎热地区，争取良好自然通风是选择建筑朝向的主要因素之一。

应将建筑物朝向尽量布置在与夏季主导风向入射角小于45°的朝向上，以便使室内得到更多的穿堂风。

对于总平面布置是行列式方式时，应当避免建筑物正对夏季主导风，以避免两栋建筑物
之间，产生旋涡区过大，对后排建筑物的自然通风造成极为不利的影响。

在这种情况下，建筑朝向宜采取与夏季主导风向入射角在30°～60°之间的朝向上，以利于室内自然通风。

日照是指各种朝向墙面上可能接受的太阳辐射热量。

墙面上接受的太阳直射辐射热量，除了与照射角度和日照时间有关外，还与日照时间内的太阳辐射强度有关。

建筑物的布局可以调节日照的长短，通常朝南的窗户可以得到较多的日照时间，朝北的窗户只能得到很少的日照机会(夏季的早晨与傍晚)。

东西向的窗户只在一天的某个时间段内得到日照。

2、与当地气候相适应的低能耗建筑
适合气候条件的建筑也就是要使设计的建筑在尽可能少耗能的情况下，使室内温度在一年四季内尽可能地维持或接近在舒适范围内(不同地区由于生活习惯和经济条件的差异有不同的舒适范围)。

室内自然温度处在舒适范围内的时问越长，偏离舒适温度上下限的范围越小，建筑对机械设备的依赖就越少，因此建筑能耗就越小。

这也清楚地表明了采暖和制冷设备的主要任务——辅助调整室内
自然温度到舒适范围之内。

而当今大部分建筑对于机械设备的过分依赖，忽视气候条件的影响与低能耗建筑正是背道而驰的。

3、实现低能耗建筑的技术手段
对于一栋建筑物，与其耗能相关的因素有：外围护结构的传热系数k：它表示建筑物的外围护结构(包括透明和实体)通过导热和空气交换每摄氏度每平方米在单位时间内所损失的热量。

太阳能通过外围护结构的总透射能量g：它与外围护结构中透明部分(玻璃或漏空部分)的面积，其太阳透射系数和非透明部分(实墙)的面积有关。

房间内部的蓄热能力c：即建筑内部结构总蓄热量(包括楼地面和内墙)与外围护结构散热能力之比。

以上三个参数可以推导出下面两个物理量：
(1)热得失率为g／k，它主要表示太阳辐射穿过建筑物的透明部分时对建筑室内自然温度的影响；
(2)热量时间常数为c／k，它表示室内的热惯性。

热得失率影响和改变每日室内自然温度变化的平均值和上下浮动的幅度。

热得失率越大，则室内日平均自然温度就越高，每日温度浮动也越大。

时间常数只影响和改变室内每日平均温度的变化幅度，保持室内自然温度变化的稳定性。

由此可见，我们就可以得出适合气候的低能耗建筑的基本设计方法：利用热得失率调整室内自然温度在一年四季里尽可能地接近舒适温度范围；利用时间常数控制每天的温度变化幅度在舒适变化范围之内，同时避免热得失率的增加。

4、建筑室外小气候环境营造
造成室内温度过高的主要原因之一就是较高的室外温度，室外空气的对流辐射导致室内气温居高不下。

因此，总体的思路就是减少室外混凝土硬地面的而积，进行整体绿化、楼体绿化、设置水体来降低室外小环境的温度，进而减少因室外温度高所造成住宅室内的对流辐射得热。

尽量减少混凝土硬地面。

混凝土硬地面的比热容低，夏季在太阳的照射下温度升高得十分快，进而造成环境气温升高。

因此在建筑周围，应尽量取代混凝土地面等硬地面，而代之以易于蒸发吸热的软地面。

室外水体布置。

水是蓄热量很高的物质，水的蒸发可以带走环境大量热量，大幅度降低水体周围环境的气温。

水体布置在城市小区里被广泛应用。

外墙绿化遮阳。

利用爬墙植物进行建筑物的外墙垂直绿化是对建筑进行隔热的一种有效措施。

5、考虑环境气候特点的一些建筑局部设计
受地域技术的启发，如果能够建立一套适用于环境气候特点的建筑构造设计方法，可能成为一种节能节地的途径，也就是说，不依赖消耗能源的设备，而是在建筑形式、空间、布局和构造上采取措施，以改善建筑环境，实现微气候的建构，这对于发展中国家寻求可持续发展更具有现实意义。

例如我国南方在高层建筑设计上结合热带气候，可以尝试节能同时实现微气候的建构，有人称之为生态气候学，大体上可以做这样的操作：
将电梯、卫生间等服务性空间布置在建筑外层，减少太阳对中部空间的热辐射，高层建筑表面绿化或在中部引入绿化开敞空间，减轻高层建筑的热岛效应，设置不同凹入深度的过渡空间来塑造阴影
空间，并使遮阳与绿化相结合。

“二层皮”的外墙，形成复合空间或空气夹层，这一技术在热带和寒带地区都，有理想的保温隔热作用，在屋顶设置遮阳格片角度可根据不同时段和季节而变化，结合屋顶花园或游泳池以改善热工，外墙采用遮阳设计，并且同时成为建筑造型的语言。

参考文献：
[1]王惠英, 汤海燕, 等. 城市面临的气候生态问题与减缓措施[ j] . 广东气象, 2004, ( 4) : 24～25.
[2]夏云,夏葵.生态与可持续建筑[m].北京:中国建筑工业出版社,2003.。

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