建筑设计融入当地气候与生态环境研究

建筑设计融入当地气候与生态环境研究摘要：建筑空间与形态设计结合当地气候，冬季防风，夏季通风，并与自然地形协调一致;建筑结合自然地理，依山就势，南北纵深呈阶梯状节能布局，减少对自然生态的影响;通过降低建筑体型系数和应变气候的空间设计以及节能构造等设计策略，调节建筑室内气候，营造低碳节能的生态气候建筑。本文应用图解分析和归纳综合的方法，探讨建筑设计融入当地气候与生态环境的原理与策略。

关键词: 生态气候建筑;设计原理;节能策略;设计方法;生态节能

引言：生态气候的建筑设计理论基于乡土建筑设计原理、生态学和可持续发展理论，经当代设计新思维的提炼演变而成。它包含建筑与自然、社会、文化环境的和谐，充分利用气候与自然资源，并节能降耗，低碳减排;它遵循生态、节能与环保的设计指导思想，其评价准则就是宜人性的生态节能效益;生态气候设计采用适宜技术，呈现地域气候特征。

1 生态气候建筑设计原理

1. 1 基于乡土建筑和生态节能的建筑设计理论

生态气候的建筑设计属于被动式低能耗设计方法，在建筑物建造、运营、使用到消亡的过程中，建立被动式系统优先配合主动利用系统的共同作用，结合气候创造舒适性建筑。其设计目标是最大限度地利用自然环境条件，探索建筑形态生成与自然环境之间的关

系，量化建筑形体系数与能源有效利用指标，使建筑设计实现利用气候资源最大化，并与当地经济、社会发展及技术条件相联系，形成独具个性化的现代地域性建筑形象。

生态气候的建筑设计理论基于适应地域自然环境的乡土建筑设计原理和方法，并经过当代设计新思维以及生态节能技术的提炼演变而成，遵循生态学和可持续发展理念，通过相应的设计策略，使得建筑室内热环境冬暖夏凉。生态气候建筑设计综合协调了地域生态气候条件与建筑功能、形体与空间等要素，通过规划、设计、环境配置的设计手法，如恰当的建筑形式、构造设计、适宜技术措施等，驾驭自然条件和有利的气候资源，消除不利气候影响，对室内气候向人们期望的热环境方面调整，尽量减少或者不利用空调设备等技术手段，以获得建筑环境的热舒适，创造低能耗且舒适宜人的人居建筑。生态气候的建筑设计原理如图 1 所示。

1—外部气候条件曲线;2—通过节能设计方法的室内

气候条件曲线;3—设计策略;4—空调技术手段;

5—舒适的室内气候曲线

图 1 生态气候的建筑设计原理

生态气候建筑的设计原理充分利用地方气候与自然资源，以乡土建筑和自然主义美学观、价值观、伦理观为思想基础，并节能降耗，低碳减排。在建筑设计理论和实践上超越建筑与自然之间的对峙状态，既不拘泥于自然本位论，更不执着于人类中心论，从而真正消解建筑与自然环境的二元对立模式，将建筑与自然的关系彻底

还原为整体性和谐，并包含了建筑与社会、文化环境的关系和谐。

1. 2 生态节能与环保

生态气候的建筑设计体现了自然、节能与环保的设计指导思想，其评价准则就是宜人性的生态节能效益。它不仅仅是一种修补性的折衷设计理念，而且是辨证和智慧的决择，它涵盖了合乎人性和自然环保要求，提高对太阳能等可再生能源的综合利用，减少不可再生资源的耗费，保护生态环境;它采用生态环保的传统技术，侧重对传统技术的改进来达到保护原有生态环境的目标;同时将当代先进生态节能设计思想与地域条件相结合，充分发掘传统地方设计理论的潜力，实现城市与建筑的可持续发展。

1. 3 适宜技术

适宜技术摆脱技术决定论的限制而趋于现代科技乡土化，乡土技术现代化。适宜技术是以因地制宜为特征的技术体系，对生态气候建筑所处地域特点系统分析，选择出最适合的建筑技术类型，它是由特定的环境决定，是实现建筑设计绿色环保和地方化的有效途径，包括节能、遮阳、自然采光与通风构造技术，以及体型设计和应对气候的空间变化等具体的技术手段。

建筑形式的最终决定是对地方材料及适宜技术的体现，并继承了当地文化，突出技术与人文和生态的结合。技术不仅仅服务于使用技术的人，而且有利于更广义层次的自然万物的和谐发展。适宜技术不盲目崇拜技术，同时技术也没有沦为建筑的附庸，它不单注重完善建筑功能、造型和环境美化，而且从深层次上对技术非人性

进行遏制，以协调人、建筑、自然与技术的和谐共生。

1. 4 地域气候特征

建筑根植于地方气候条件与自然环境，进而在长期的实践中形成特定地域建筑特征与认同感。通过感情上或形式上加以模仿的手法把古老或当代最流行式样加以拼凑，是不能得到真正的地区性建筑特征的。但是，如果建筑师把完全不同的室内外关系作为设计构思的核心因素加以应用，那么，只要抓住气候条件影响建筑设计而造成的基本区别，就可以获得表现手法上的多样性。因此，生态气候建筑设计彰显地域自然地理和气候特征。

2 生态气候建筑设计策略

2. 1 生态气候建筑的群体布局

地域生态气候与建筑所处的微观地形有关，涉及山体形势、海拔高度及地形地貌。生态气候建筑群体布局优选日照时间相对最长的南坡，其次是东南、西南坡，东坡、西坡通常只有半天日照，相对较短，气候条件相对较差，可以因地制宜布置建筑;北坡日照时间最短，夏热冬冷，气候条件最差，一般不宜布置居住建筑(图 2)。

图 2 生态气候建筑的群体布局

生态气候建筑的群体布局应使建筑平行于南向山坡等高线，东西向山坡的建筑垂直等高线南北向布局，形成结合地形和局域气候的自然气候型建筑形态(图 2、图 3)。南坡建筑沿山势呈阶梯状，北高南低，夏季避免阳光直射，减少辐射热，冬季则获得更多的日照，日照间距也比平地减少(图 4)，冬暖夏凉，节地与节能最大化

(图 4a)。东西两侧山地的建筑亦呈台阶状形态南北向布置，建筑垂直山体等高线(图 4b)。随山丘的整体格局易于满足日照需要，夏季形成良好的通风，冬季可阻挡寒冷北风，并且可使建筑获得更好的山地空间形态，延续山地天际线，由此展现独特的自然地形与气候交融的群体空间特征。

a—南北方向;b—东西方向

1—原始地形; 2—设计地形

图 3 生态气候建筑节能设计剖面

a—南北方向; b—东西方向

图 4 南坡与平地日照间距比较

2. 2 依附自然

生态气候的建筑设计强调建筑的自然属性，以不造成对自然的损害为前提。但是现代规划的特点是规划、景观与自然分离，以破坏自然环境为代价，以对自然地形、覆土、河流、气候、绿地的藐视为前提。事实上，任何建筑得以存在的重要基础是此地所具有的独特的人文、地貌及环境”。阐释了建筑与自然地理的和谐共生关系。

竖向设计时尊重原始地形地貌，形成结合特定地形轮廓线的建筑形态。场地的坡向为南向将有利于建筑冬季太阳日照和辐射得热以及夏季遮阳、通风，还可以提高建筑用地的容积率(图 4)。因此，利用南向坡地进行台地式布局，节地降耗;而北坡则相反，建筑间距比平地增大，宜布置日照要求低的次要建筑。