适应气候环境的绿色建筑设计研究

  建筑物在环境中不是一个孤立物体,它与周围的环境构成了一个整体,相互影响。本文主阐述了适应气候环境的绿色建筑设计的方法,为绿色建筑设计的发展提供新的思路,从客观上缓解环境破坏和能源消耗。
   【关键词】气候建筑适应
   伴随着一系列面临能源紧缺和环境恶化问题的产生,节能减排被提上日程,越来越多的建筑师意识到,在改善人们生活条件的同时,还应该更加关注人类的整体生存环境,并提出了充分利用气候条件的设计思路,以推动建筑设计的进步。
   气候作为一种自然界特有的资源存在于现实生活中,直接影响着人类的生产、生活和社会活动,而建筑形态适应气候条件也是建筑设计中的普遍法则。适应气候的绿色建筑能达到减少排放、减少能耗、节约能源的,进而产生较好的综合效益。
   1.建筑物根据自然气候选址
   在建筑“易”学中,建筑选址有四个基本原则,即相形取胜、辨方正位、相土尝水与藏风聚气。其中,相形取胜是建筑选址的首原则。相形取胜是指对山川地貌、地质结构、地理形势、水土质量、气象状况等进行勘察,然后再选址。古人韩增禄说“穴者,山水相交、阴阳融凝、情之所钟处也。”按照这一原则,最佳建筑地址是“背山、面水、向阳”的,即所谓“前照,后靠”。“照”是照水,“靠”是靠山。
   古人的选址方法有很大的借鉴之处,现代修建房屋也应根据所处的分区以及当地气候条件进行选择。但是,对于夏季十分炎热的地区,建筑布置在相对低洼的地理位置对减少建筑制冷负荷又是比较有利的,因为在这些地方往往容易实现自然通风,尤其是到了晚上,高处凉爽气流会“自然”地顺着坡向流向低洼的地方,在房屋内可以有效的组织穿堂风,从而把室内热量带走,这样就可以利用自然通风来降低室内温度,减少室内制冷负荷。
   2.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。
   3.合理的建筑布局
   考虑建筑布局的重因素就是通风,建筑物布局虽然不能改变当地的气候,但能调节建筑物周围环境的微气候。所以加强室内自然通风是热湿地区缓解湿和热,提高对人体舒适度影响的最为有效方法。
   一般规划设计中建筑物布局主有联排式、交错排列、斜列式、周边式及混合布置等布置形式。
   当用联排式布置时,建筑群内部流场因风向吹来的角度不同而有很大变化,一般将风的投射角设计在45度左右会比较有利于通风。如果把联排布置形式稍做变化,例如建筑物交错排列,就可以使风从倾斜方向吹入建筑群内部,当风斜向吹向建筑群时,能使气流直接作用在各建筑物的迎风面上,减少阻力,增强通风效果。当风向正吹时,由于风绕过建筑物,使得建筑物之间的间距需增加很大,虽有利于通风,但用地量增加十分明显,不利于节约土地资源。
   有时可以结合地形采用斜列式、错列式,根据主导风向和日照条件,既能避免西晒,也能将风比较顺畅地引入建筑群内,使建筑物能处于通风良好又避晒的状况。斜列式、错列式布置可以使建筑增大迎风面,比较容易疏导气流进入室内。
   对于周边式布置来说,建筑群四周比较封闭,自由气流很难直接不受阻挡通过建筑群内,容易致使建筑群内部的背风区或转角处出现无风部位,旋涡范围较大,所以周边式的总平面布置一般只适于冬季严寒地区;如果由于受场地的限制,在夏季比较炎热的地方采取周边式布置时,可以通过底层架空、建筑上开通风口、四角敞开等方式改善影响通风效果。
   4.建筑室外小气候环境营造
   造成室内温度过高的主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。
   通过以上设计方法营造的绿色建筑,充分适应了气候环境的影响,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑,真正做到“人与自然”的和谐统一。
  
  参考文献
  1.杨维菊.夏热冬冷地区生态建筑与节能技术.中国建筑工业出版社.2007.08
  2.周振民.气候变迁与生态建筑.中国水利水电出版社.2008.08