从气候及建筑特点看湖南大学的建筑节能

从气候及建筑特点看湖南大学的建筑节能

摘要：随着全球变暖和能源、资源紧张问题的日趋严重，能源问题已经成为现今的一个热点问题，而建筑所消耗的能源又在其中占了很大的比重，那么在不影响人类在建筑中的舒适性的前提下，最大限度的节约能源并实现建筑的可持续发展已成为当前建筑设计的趋势。

关键词：建筑气候条件建筑节能采光通风隔热保温

1、长沙地区气候条件

长沙地理位置为北纬28.2度、东经113度，位于湘江河谷地带，地势较低，相对湿度较大。夏季漫长闷热，冬季短暂湿冷。影响长沙气候和气温的原因主要有3个：其一是地形南高北低。东、西、南面都有山岭，北面为洞庭湖平原，使其地形为一向北开口的马蹄形，阻隔了东、南海洋季风的调节，使冬寒夏热的特征尤为显著。其二是受准静止锋面影响。长沙位于内陆，距海较远，每当海面形成热带风暴向我国大陆移动时，将大量的热空气向内陆挤压，把海洋上和南方沿海地区的热浪推到湘中、湘北地区这个特制的大盆子里。热气团长久滞留在湘中至洞庭湖一带，在降雨前一般有3～5天十分闷热的时间，在这段持续闷热的时间内，潮热的气候让人感觉十分沉闷压抑。其三是城市热岛效应。长沙近几年在加紧城市化建设，城市总面积为1.18万平方公里，其中主城区面积612.3平方公里。密布的钢筋混凝土建筑白天蓄积了巨大的太阳能，晚上慢慢释放出来，每立方混凝土至少释放5kWh热量。加上不断增加的汽车尾气和空调排气，市区7～8月份夜晚的气温也会处于35℃以上，在空调的轰鸣和凝水滴嗒之声中，市区居民再也不能像以前那样，在夏季可开窗纳凉睡觉。钢筋混凝土建筑群不仅夏季影响环境温度，在冬季也同样，不保温的混凝土建筑夜间蓄积了大量的冷量，使得白天出太阳时市区也不暖和，加上空气潮湿，长沙气温0℃时体感比北京零下10℃还要冷。温度变化剧烈是夏热冬冷地区的显著特点，例如长沙，经常是一下雨，温度就骤然下降，让人感觉十分难受。而据气象数据分析，长沙夏季的温度也在逐年增高，所以这里每年的电力供应总是面临比上一年更为严峻的考验。在夏季用电高峰过后，又形成发电厂和供配电设施的空闲。

2、从多方面来分析湖南大学的建筑节能

2.1合理控制体形系数。

体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积和其所包围的体积之比值.湖南大学建筑物的形体系数总的还是比较合理的，大多数建筑的体形系数都应该在0.35左右。虽然湖南大学的建筑物样式比较传统和单调，但如果把建筑物的外观和形体系数综合起来考虑的话，相对来说其设计还是比较合理的。

2.2合理的窗墙墙比。

窗墙比就是建筑外窗总面积与外围护墙体总面积之比值。由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗户要好。通过外窗得失热量却占外围护结构得失热量的30一40％左右。大多数湖南大学的建筑给人的第一印象就是建筑物的窗比较多，比较美观，虽然有利于采光和通风，但是也造成了窗墙比较大，不利于隔热保温，会增大建筑内部的能量损耗。

2.3木门的隔热保温。

不同种类木材，密度和含水量不同，导热系数有一定差异，变化范围在0.04~0.4 W/(m·K)之间，橡胶0.16，玻璃1.1，铝237，铜401，用木材作为门的材料对室内的保温隔热效果有很大的提高。湖南大学大部分的教学楼的教室都采用木门，这样对于教室内部而言就具有良好保温隔热效果，特别是在长沙这种冬天比较冷的地区，其保温所带来的节能效果也就更加显著。

2.4屋顶绿化

屋顶绿化是建筑上采用的一项古老的生态技术。它不仅是建筑屋面的一道风景线，而且还可以防止日光直接照射到屋顶表面，从而避免了日光中紫外光对屋面的劣化影响，保护了建筑物顶部，延长屋顶建材使用寿命。另外夏季绿化屋面与普通隔热屋面比较, 表面温度平均要比屋面下的室内温度相比要低好几度。因此, 屋顶绿化作为夏季隔热有着显著效果, 可以节省大量空调用电量。种植屋面保温效果也很明显, 保温效果随土层厚度增加而增加，在冬天能延缓热量的损失，减少了能量损耗。湖南大学建筑学院院楼、生物学院院楼等建筑的楼顶上都有屋顶绿化。

2.5建筑中庭

建筑中庭通常是指建筑内部的庭院空间，其最大的特点是形成具有位于建筑内部的“室外空间”，是建筑设计中营造一种与外部空间既隔离又融合的特有形式。另外外部环境的变化会首先作用于中庭，通过中庭空间的过渡，再作用于建筑物内部的使用空间，这样可以减缓室内外的热能的交换速度，降低建筑物的热损失，因此中庭可看做建筑应对气候的“缓冲区”。湖南大学的很多建筑都采用的中庭或者类似中庭的设计，例如复临舍、前进楼、生物学院院楼等都有室内中庭的设计，一方面增强了室内采光，另一方面使得建筑内部自然通风也得到了加强。

3、从具体案例来分析湖南大学的建筑节能

3.1综合教学楼

综合教学楼是新的教学区的第一栋修建的建筑。其内院两侧的形体如同画框，将对面的山景框入画中，入口处新校园规划的大尺度广场与建筑前广场及组团间的广场相互融通，通过不同标高的变化来丰富外部环境，同时通过大的台阶、平台、连桥来实现内部、外部环境的立体化，使得地上与地下、室外空间与室内空间、情与景、人与物形成渗透，产生微妙联系。建筑各个立面上均采用减法，掏空形成空中花园，丰富了建筑物周围的小环境，同时与天马山和整个校园环境相互呼应，融为一体。

综合楼的架空层与露天庭院贯通内外，能形成自然通风风道，空气在建筑内部容易流动，增强了通风效果，同时散热的效果也大大增强。同时其建筑利用边庭导入自然光线和通风，有利于室内的采光和风压通风，改善了局部小气候微循环。相比那些昂贵的生态技术，这些朴素的做法更加契合当下中国社会的现实。另外粗糙的水刷石覆满了表皮，给予了建筑某种原始的况味，局部嵌入了光洁至极限的透明玻璃。表皮匀质排布着的竖向长条形方窗，严格控制1∶4 比例关系，窗洞凹入较深，起到了良好的遮阳效果。

在夏季，进入综合楼里面，你会感觉到建筑里面明显的比外面凉爽，而在冬季，里面的温度也比外面高一些。所以综合的外墙应该是使用了隔热保温材料，减少了建筑内的能量损耗。另外综合楼采用了双层中空镀膜玻璃。它的玻璃之间有一定宽度的空气夹层，能起到减少热量损失的作用。而且它的窗框材料用的是断热塑钢框，窗框与玻璃用橡胶密封圈密封，在密封圈上还涂有一层胶，这样减小了室内与外界的对流换热，加强了隔热保温的效果，减少了建筑物内热量流失。