《建筑物理(上)》课程调研报告

《建筑物理（上)》课程调研报告
调研对象：武汉气候特征及气候适应性建筑
中国建筑气候区划典型城市及气候适应性建筑实例
调研时间： 2011年10月
教学单位：武汉理工大学土建学院
指导老师：邹源
专业班级：建筑学0901
学生姓名：徐天驹
学生学号： 0120906220118
［摘要］
本文通过对中国建筑气候区的典型城市的气候特点进行分析比较，并且对武汉当地气候适应性建筑的实地调查与研究以及各大气候区内主要气候适应性建筑类型的资料查阅，总结并归纳了我国不同地区气候条件对建筑影响的差异性，肯定了地域性建筑应地制宜，合理利用气候资源的特点。

［关键词］
武汉气候特征、建筑气候区划、气候适应性建筑
［正文］
1武汉气候特征与气候适应性建筑
1.1武汉气候特征概述
武汉市地处江汉平原东端，位于长江中游、长江与汉江交汇处，属亚热带湿润季风气候，雨量充沛、日照充足，夏季酷热、冬季寒冷。

根据中国建筑气候分区（见图1.1.1、图1.1.2），武汉属于夏热冬冷地区（ⅢB)。

据武汉市一百年来气候资料，年平均气温为16.8度，最冷为1954年的14.3度，最热为2003年的19.4度。

一月平均温为4.4度，最冷为1969年的零下0.9度，最高为2000年的7.2度。

七月平均为29.4度，最高为2003年31.6度，最低为1954年的25.4度。

武汉市四季分明，3月9日入春，5月17日入夏，9月29日入秋；11月25日入冬。

武汉市年降水量平均为1259.4毫米，最少仅680.5毫米；最多达2047.5毫米。

雨季为每年的在3至6月。

武汉与所在的同气候分区的其他城市相比，存在较大的差异，而造成这种地域性差异的主要原因是武汉独特的地理位置与地形、水文状况。

武汉地处海拔较低的长江流域河谷中，河谷的地形特点尤如锅底，四周山地环抱，地面散热困难，使得蒸发的水气不易分散，使气温不断升高，又因地处在长江汉江两江交汇之处，气候与其他城市明显不同。

加之众多湖泊水汽多，湿度大，高温加高湿，更使人感到闷热。

且武汉是一个有800多万人口的大都市，工业发达，高楼林立，城市“热岛效应”明显，导致武汉市闷热潮湿，素有“火炉”之称。

武汉的冬天也异常的冷，虽然武汉地处秦岭淮河南北分割线的南方，但武汉的冬天并不比北方城市温暖，由于武汉处于长江，汉江两江交汇地带，市内湖泊众多，造成武汉在冬季空气十分潮湿，加上较低的气温，造成武汉冬季气候阴冷。

而位于同一气候区的上海（ⅢA），地处江海交汇的长江三角洲东部，位于东亚季风盛行的北亚热带地区，属于北亚热带季风气候。

上海受冬夏季风进退的影响，常年11月至翌年2月盛行冬季西北风，气候寒冷干燥，4～8月盛行夏季东南风，暖热湿润，但7、8 月间在西北太平洋副热带高压直接控制下，有时出现西
南风高温干燥天气；3月和9月至10 月的前期是季风转换的过渡季节，一般以东北风和东风为主，低温阴雨天气较多。

再如同一气候区的成都（ⅢC）,属亚热带季风气候，具有春早、夏热、秋凉、冬暖的气候特点，年平均气温16摄氏度，年降雨量1000毫米左右。

成都气候的一个显著特点是多云雾，日照时间短。

成都气候的另一个显著特点是空气潮湿，因此，夏天虽然气温不高，却显得闷热；冬天气温平均在5摄氏度以上，但由于阴天多，空气潮，却显得很阴冷。

成都的雨水集中在7、8两个月，冬春两季干旱少雨，极少冰雪。

图1.1.1 - 中国建筑气候区划图
图1.1.2 - 夏热冬冷地区对建筑基本要求
1.2 武汉气候适应性建筑
1.2.1 新武汉火车站
武汉火车站在武汉市青山区杨春湖畔，外观整体呈现“千年鹤归”造型凸显湖北特色（见图1.2.1）。

新武汉火车站在满足建筑物使用要求和保证坚固性的同时，在建筑节能方面所采用的技术也是首屈一指的。

（1）保温、隔热的围护结构：首先从建筑物的维护结构热工参数入手，对外围围护结构采取冬季保温、夏季隔热的设计方式。

围护机构蓄热性能良好，室外温度波、热流波在围护结构中逐渐衰减、延迟，以达到保温、隔热作用，优化空调运行时间。

为了凸现建筑的地域人文特性，同时又使建筑能够符合技能设计标准的要求，引入围护结构的总体热工性能是否达到要求的权衡判断，不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能，而着眼于总体热工性能是否满足节能标准的要求。

（2）
智能系统降低运行能耗：根据建筑内房间功能的不同，采用不同的人员热绕模式。

由于建筑具有大面积的玻璃幕墙，具有良好的自然采光，照明采用步进控制，因而灯光热绕是根据自然光的强度而变化。

（3）多种绿色能源供给：武汉火车站建筑面积庞大，运营能源消耗巨大。

该站屋顶局部采用太阳能光电板作为材料，白天可借助充足的阳光发电，用于车站照明。

选用地源图1.2.1 - 武汉火车站整体造
型
热泵系统空调，系统夏季送风温度为18℃，COP取3.2；冬季送风温度为28℃，COP取3.2。

1.2.2 湖北省图书馆
座落于沙湖之畔的省图书馆新馆（见图1.2.2），地下2层、地上8层，总建筑面积达10万余平方米。

不仅是国内单体最大的图书馆，而且还是我市第一座节能“全覆盖”的低碳建筑。

为了应对武汉市夏季酷热、冬季湿冷的气候特点，控制建筑室内温度维持在人体舒适的范围，同时又能够做到节能环保。

湖北省图书馆地下埋近千孔取水管，冬天和夏日，抽取恒温的地下水，作为图书馆制冷的冷热源。

通风采光均利用电脑模拟手段控制，节约能源，顺应地域性气候环境。

建筑中部的大门，同时设计为穿堂风入口，图书馆巨大中庭顶部是可开启的隔热窗，有遮阳百叶。

夏天，穿堂风进入，从中庭顶部流过，为这栋巨大的建筑带来大自然的凉爽。

冬季，顶窗合上，阳光从天而入，地源热泵制暖，关内暖意融融。

省图书馆采用了多项新的节能环保技术，而成为武汉市绿色建筑中最高级的绿色设计三星建筑。

图1.2.2 - 湖北省图书馆鸟瞰图
2五大气候区代表性城市与气候适应性建筑
建筑与气候密切相关，为了明确建筑设计与气候的关系，区分我国不同地区气候条件对建筑影响的差异性，是建筑师能够做到应地制宜，合理利用气候资源，需要针对外国气候特点，采用建筑气候学与统计分析向结合的方法提出建筑气候设计区划方法、依据和指标，进行建筑气候区域性研究。

因而将我国的各大城市分为五大建筑气候区，分别为：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区，并且对各个气候提出了相应的适应各自区域内地域性气候的建筑设计基本要（见图2.1）。

以下，将以拉萨、北京、温州、广州、西双版纳作为五大气候区的代表性城市，分析各城市气候特征，并阐述本地区气候适应特征的典型建筑实例如何适应当地气候。

图2.1 - 不同气候分区对建筑的基本要求
2.1 严寒地区——拉萨
2.1.1 北京拉萨的气候特征
拉萨市区地处海拔3650米的河谷冲积平原，是世界上海拔最高的城市之一。

地势由东向西倾斜，气候属高原温带半干旱季风气候区，年日照时数3000小时以上，故有“日光城”美称。

年降水量为200—510毫米，集中在6—9月份，多夜雨。

最高气温28℃，最低气温零下14℃。

空气稀薄，气温低，日温差大，冬春干燥，多大风。

年无霜期100～120天。

高原古城拉萨以其湛蓝的天空、清澈的河水、新鲜的空气和令人赏心悦目的环境给八方来客留下了美好的印象。

拉萨的水质和大气非常干净，是中国污染最少、环境最好的城市。

拉萨地区的大气环境，基本上没有受到污染，市区上空大气中对人体有害的二氧化碳浓度每立方米少于0.1毫克，大大低于国家标准。

市中心虽然人口密度较大，因宗教活动形成的烟尘较多，但大气中的烟尘总含量仍保持在每立方米0.4毫克以下。

拉萨河水不存在铅、锌、铜等金属微量元素，沿岸村镇对河流没有造成污染。

2.1.2 藏族民居——碉房
藏族最具代表性的民居是碉房，拉萨地区因其平面方正称为“方室”（见图2.1.1）。

碉房多沿山就势而建，高低错落，常分层出入，空间多变化，在利用高差地形方面有独到之处。

碉房的内侧垂直，外侧下厚上薄，外观稳重，施工時匠人不用铅垂线气枪，是藏族工匠的一种特有的技术。

碉房一般分两层，以柱计算房间数。

底层为牧畜圈和贮藏室，层高较低；二层为居住层，大间作堂屋、卧室、厨房、小间为储藏室或楼梯间。

若有第三层，则多作经堂和晒台之用。

碉房具有坚实稳固、结构严密、楼角整齐的特点，既利于防风避寒，又便于御敌防盗。

西藏民居在注意防寒、防风、防震的同时，也用开辟风门，设置天井、天窗等方法，较好地解决了气候、地理等自然环境不利因素对生产、生活的影响，达到通风，采暖的效果。

图2.2.1 - 拉萨“方房”
2.2 寒冷地区——北京
2.2.1 北京的气候特征
北京位于北纬39”26’至41”03’，东经115”25’至117”30’，地处华北平原，毗邻渤海湾，上靠辽东半岛，下临山东半岛。

夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。

年平均气温10~12℃。

1月-7~-4℃，7月25~26℃。

极端最低-27.4℃，极端最高42℃以上。

全年无霜期180~200天，西部山区较短。

年平均降雨量600多毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。

北京尽管距海岸不远，但因主导风向为内陆风，不属于海洋型气候。

北京地区一年四季的昼夜温差都比较大。

一般在10℃或以上，基本属于内陆型气候。

北京地区雨季集中在夏季和初秋，而冬春季节则干燥多风，呈现出典型的季风气候特点。

北京多级气温受来西北方向寒潮的影响而呈现周期性的变化，一般都经历大风降温、持续低温、升温回暖、无缝暖冬几个阶段。

2.2.1 北京四合院——庭院小气候
北京四合院庭院内部的小气候是由四面房间闭合的建筑关系环绕而成的，对外界而言，形成了一个独立的小环境。

庭院的大小尺度，形状比例，四周房子与庭院的通风散热关系，庭院内的独特的绿植小品等等都是会影响庭院及周边围合出这个院子的房间的热环境，所以称其为庭院小气候。

这个小气候对于四合院的居住环境有着很重要的意义。

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