基于地域性的被动式建筑设计策略研究

基于地域性的被动式建筑设计策略研究

发表时间：2017-10-31T14:52:31.920Z 来源：《防护工程》2017年第14期作者：吴双龙

[导读] 如何合理、科学地设计并建造出满足农民居住需求的农村住宅，是目前可持续建筑设计领域中的一个重要课题。

浙江华洲国际设计有限公司芜湖分公司安徽省 241000

摘要：被动式建筑技术可以不依赖任何空调、采暖等高能耗机械设备及外部能源而实现建筑采暖、降温、采光及通风，最大限度地提高室内热舒适度，改善室内热环境质量。在全球生态化、可持续发展的大背景下，随着我国农村经济水平的发展、人们生活水平的提高以及新农村建设的普及和深入，如何合理、科学地设计并建造出满足农民居住需求的农村住宅，是目前可持续建筑设计领域中的一个重要课题。关键词:地域性；被动式；建筑设计

1.地域性的被动式建筑的发展

建筑历史告诉我们，在建筑的形成和发展过程中，自然环境因素是建筑构成的最必要的基础条件，也是重要的限约因素。自然环境中最重要的是气候因素，也可以说气候造就了建筑，不同的地域气候特征条件形成了不同的建筑形态。在农业社会，地域气候对人类生活影响严重，建筑是人们遮风避雨的场所，那时的建筑能耗低，但舒适性较差。到了现代工业社会，建筑是艺术和科学技术的结合，建筑体现艺术创意的发挥，设备解决室内环境问题，气候因素的考虑被削弱；建筑舒适性较好，但都是高耗能、高污染和高排放的。不难看出，建筑业成了导致气候变暖、环境恶化的一个耗能大户。

随着绿色节能、可持续发展理念的广为人知，建筑师所面临的挑战是：如何在不牺牲建筑环境舒适度的前提下，以自然气候为基础，结合艺术与技术，创新思维地打造出适合地域特色的低能耗、低环境影响的绿色节能建筑，从而实现以最少的投入来获得高效的节能效果。特别强调的是，建筑绿色节能并不等于高科技，其注重气候适应性，将考虑地方气候特点设计作为建筑节能的基本方法，所采用的技术大都非常简单，我们称之为被动式节能设计。建筑设计必须从被动设计策略或地域气候设计开始，因为这可能会严重影响到建筑形式及围护系统的构造。被动式要求了解当地的气候条件，设计者不应只是将建筑设计与当地的气象条件协调起来，而是应最大限度地利用当地的气候能源，营造改进的内部舒适条件。

2.地域性对被动式建筑设计的影响因素

2.1文化因素影响

文化因素包括历史、风俗习惯及凝聚地方特色的事物这三方面。历史指地区内发生过的历史事件、存在过的历史事物及遗留的历史事物例如传统建筑等；风俗习惯，指当地人的价值取向、审美取向以及道德标准等；凝聚地方特色的事物主要指能代表地区精神或者该地区特产的事物等。这三项因素影响着被动式建筑设计中建筑朝向、平面选形及外窗遮阳等方面。因此在建筑方案初始阶段，建筑师除考虑建筑整体性能外又要迎合地区文化，使被动式建筑设计既包含理性又包含感性。

2.2风环境对建筑设计的影响

建筑室外风环境对建筑室内外空间环境的舒适度以及建筑本身的能源消耗都有很大的影响。尤其是东北严寒地区冬夏季节建筑室内的防寒保温与通风散热都会不同程度受到建筑室外风环境的影响。所以一个好的建筑设计应该充分考虑室外风环境对建筑本身的影响，以创造和优化舒适的室内外微气候环境作为主要目的之一，同时还要兼顾建筑的节能降耗。一般来说，一个地区的主导风向会直接影响到该地区建筑物的朝向选择与建筑群体的布置。反过来，建筑群体的布置方式、单体建筑的造型、体量和尺度乃至于附近地区的地形、地貌都会对近地风的风向和速度产生很大的影响。如果出现较大的风流时，在建筑的某些部位会出现更为剧烈的强风，如果这些强风出现在建筑物入口、露台、通道等人流量密集的场所，则会使人感到十分不舒适，而且会加大建筑的热损失。

2.3技术因素影响

技术因素主要包括结构、材料及细部设计这三方面。结构是建筑落成的首要条件，直接影响着被动式建筑设计中建筑形态设计及屋顶形式设计；材料如：墙体材料、玻璃材料、窗框材料等，直接影响着被动式建筑设计中围护结构保温隔热设计、采光设计及自身遮阳设计；细部设计如：屋面出挑、屋顶坡度、屋面材料等细部，直接影响着被动式建筑设计中建筑遮阳及排水设计。从这三方面可知，技术为被动式建筑创造了良好的外部壳体，成为决定被动式建筑设计成败的前提条件。

3.不同地域因素下被动式建筑设计策略

3.1建筑区域性绿化及水体设计

根据实地测试结果，草地的地面平均温度比柏油地面低 8 ℃，同时，比混凝土地面低 4 ℃。植物的降温效果归功于遮阳和蒸腾的复合作用。当树木蒸发水分时就降低了空气的温度。在所有的气候类型中，树木的遮阳与蒸腾的复合效果占降温节能量的 17%～57%。湖水、江面的表面温度远低于城市下的表面温度，同时，湖水、江面表面开阔，江风的风速大于城市内部的风速，像武汉这样多湖、濒临长江的城市，应该广泛绿化，保护水体，以达到调温、调湿、净化空气的作用，削弱甚至消除热岛效应。

3.2围护结构保温隔热处理

建筑围护结构的热工性能对室内热舒适度有较大影响。在夏季，通过增加墙体、屋面、地面等实体结构的隔热性与蓄热性，可以有效地阻止室外热量进入室内并降低室外温度的波动对室内温度的影响，避免室内温度过高；在冬季，可以有效地减少室内热量的损失，维持室内温度相对恒定。采用节能型围护结构材料。外墙保温构造方法主要有：外保温外墙、内保温外墙、夹芯保温外墙以及自保温外墙 4 种。前三者属于复合保温体系，墙体由承重材料与保温材料共同构成。相比之下，自保温墙体其本身承重材料就属于节能型材料，在满足保温要求的情况下，不需要再额外附加保温材料，并且较复合保温外墙的构造方法相对简单，砌筑更加方便，造价也更为低廉，对经济水平相对较低的乡村地区较为适用。

3.3建筑点线排列组合

在进行寒地建筑设计时，首先要根据日照角度和太阳辐射方向去布置建筑的最佳朝向，然后再考虑当地的主导风向，但是一般建筑的朝向会与主导风向之间形成一定的夹角。如果只考虑一栋建筑的风环境问题的话，自然是建筑本身与主导风向之间形成垂直关系效果最好。但如果总体考虑建筑群体，这样布置方式就很难适用。通常把建筑群体布置成一个合理的角度，以便让其中大部分建筑都可获得较为