住宅建筑气候适应性优化设计研究

住宅建筑气候适应性优化设计研究

1高立秋 ,2张国伟

1浙江绿城建筑设计有限公司青岛分公司 山东青岛 266011

2基准方中建筑设计股份有限公司青岛分公司 山东青岛 266100

摘要：绿色建筑的设计在改善居住环境的舒适性方面发挥着重要作用，而气候友好型绿色建筑的设计在适应自然和气候环境特征方面更为有效，区域气候友好型建筑纳入了保护环境的概念。本文主要分析住宅建筑气候适应性优化设计。

关键词：住宅建筑；气候适应性优化设计；成本效益最优；节能最优

引言

近年来，建筑性能参数化模拟逐渐成为建筑节能设计领域的常用方法，“性能耦合因素”受到重视，社会和经济的发展要求可持续建筑设计在保证高性能建筑环境的前提下实现低能耗，不能以牺牲“高性能”来换取低能耗，由于追求单一环境性能的提高往往对其他方面的性能造成不利影响，多环境及其耦合性能的相关研究越来越受重视。考虑多变量的节能设计方案和过程比单一变量的节能策略更为复杂，多变量共同作用下对于建筑性能提升的价值和意义也更大。因此，迫切需要建立起多变量设计要素与多目标之间的关联，构建集成式系统化的分析框架。

1、建筑气候适应性的基本内涵

一般而言，除了对建筑结构和材料以及室内微气候的直接影响外，气候因素还对当地资源、植被甚至地理文化产生间接影响。建筑物气候适应研究所通常关注气候的直接影响，包括气候因素对建筑物物理环境的影响(舒适性)、气候因素对建筑物结构和材料造成的损害(复原力)以及突发性自然灾害和气候变化的影响。干旱建筑是地理、气候、技术、经济和社会文化因素的综合产物，这些因素虽然在某一区域相对稳定，但由于其他因素(建筑技术的发展、生活方式的改变等)的变化，当地气候的管理方式发生了重大变化。由于机械环境的控制能力很强，通过建筑设计实施的被动战略已不再是创造室内物理环境的唯一途径；对于建筑材料和现代建筑系统来说，材料的强度和机械特性得到了显着提高，从而在一定程度上减少了对建筑形式的气候限制，增加了建筑形式的选择自由，从而导致了类似的建筑形式和不同的建筑形式，然而即使建筑材料和结构系统高度趋同，世界各地现代住房中仍然存在一些适合当地气候的具体做法，这表明气候对建筑物的影响是持续不断的。

2、基于气候适应性的绿色建筑设计

基于气候适应性的绿色建筑设计具有其必然的存在价值，这是因为随着社会经济水平的提高，人们对物质生活的要求也越来越高，建筑物作为“衣食住行”的重要构成部分，不断提高其舒适度成为人们对建筑产品的客观需求。受不同地区气候条件的影响，同一模式的建筑设计很难达到提高室内环境舒适度的效果，在许多未能有效考虑地区气候环境的建筑设计中，建筑往往会出现冬季寒冷潮湿、夏季炎热等情况，一旦投入使用，这类建筑需要居民依靠供暖和制冷措施才能达到舒适的状态。绿色建筑设计与气候适应性具有互补性，绿色建筑设计一定要考虑建筑的气候适应性，这样才能更好地建设气候适应性绿色建筑，达到真正环保，满足自然生态需求。基于气候适应性特征的绿色建筑设计研究，不仅需要考虑绿色建筑设计中的节水、节能、节地、节能、环保等目标，还需要形成风、光、太阳能等自然生态环境下的综合能源利用方法。目前，基于气候适应性的绿色建筑设计存在局限性，这对推广气候适应性绿色建筑较为不利，主要表现在以下两个方面:(1)对地区气候环境特点的考虑不足。绿色建筑中的设计，结合气候特征，可以更好地提高建筑的舒适性，而目前我国基于气候适应性的建筑设计研究缺乏丰富的资料，在建筑设计中，通常倾向于绿色建筑设计，而绿色建筑设计与气候适应性特征的结合程度较低。这是因为在设计具有气候适应性的绿色建筑时，设计人员对气候环境的特征了解不多，在建筑设计中，他们独自考虑绿色建筑，对建筑位置、地区气候环境、水文环境、生态景观等了解不够，未能对地区的太阳辐射水平、阳光情况形成全面的认识例如，在河谷地貌中，建筑设计需要以夏季通风、冬季防风为重点，如果施工人员对气候环境的特点理解不佳，建筑方向、通风布置和布置就难以达到自然资源精确利用的效果，更难以形成气候适应性绿色建筑。(2)绿色建筑的气候适应性均化。根据城市化的特点，沿海地区和内陆地区的建筑在模式上越来越单一，南北城市的建筑模式趋于一致，建筑特征没有显着差异。这导致城市化对气候环境的区域特征考虑不足，难以将区域气候环境纳入建筑设计。气候适应性绿色建筑的退化主要表现在建筑特点的应用上，例如，在一些滨海城市，传统建筑设计有其自身的特点，经过长期发展形成了地域性建筑特点，具有一定的代表性，而内陆建筑设计在抄袭某一建筑特点的同时，忽略了气候环境的地域性特点，将这种特色滨海城市建筑设计复制到内陆城市建筑中，就难以达到较好的建筑设计效果，也局限了气候适应性绿色建筑的发展。

3、基于气候适应性的绿色建筑设计策略

3.1结合气候环境特点与建筑环境特点

各区域的气候环境特征各不相同，在设计适合气候的绿色建筑时，需要确定区域特征，将区域气候特征与建筑环境特征结合起来，具体做法是在建筑设计中，可以充分利用环境资源为绿色建筑设计和气候适应提供资源基础。江南地区的建筑设计与北方建筑的设计基本相似，但规模较小，受到南部地区炎热潮湿气候的影响，因此需要采取更加具体的办法来防止潮湿和通风，例如通过开门改善通风在建筑设计中，有更多的两层建筑以底层砖结构和上部木结构形式实现一定的防潮效果。这很好地说明了建筑设计如何应用于气候的环境特征，从而使建筑设计更适合当地气候。在许多传统建筑模型中应用气候的环境特性具有区域层面，因此需要研究和掌握气候友好型生态建筑的设计。

3.2建筑气候适应性策略与技术

建筑物的气候适应战略是应对气候因素的使用或预防，即充分利用有利的气候因素保护自己免受不利的气候因素的影响。外部气候随时间和空间的变化而变化，因此气候适应战略也必须考虑到时间区的特殊性。与建筑物密切相关的气候因素包括太阳辐射、空气温度、湿度、自然光、风、降雨等。建筑物的气候适应战略还旨在减少物质结构的物理、化学和生物老化，即提高建筑物的复原力和可持续性，以应对这些气候因素对建筑物结构和材料造成的破坏；除了外部气候因素的影响之外，进入室内的热量和内部热源也在气候战略中得到考虑，包括蓄热和防热以及室内产生的热量的增加或减少。住宅建筑气候适应技术是用于实现气候适应战略的具体建筑技术。住宅建筑的气候适应技术可以从不同的角度加以分类，包括空间、气候因素、气候战略等，通常取决于空间级别。

结束语

基于气候适应的住宅建筑设计是将建筑设计的生态特性与气候特性相结合的概念，这要求住宅建筑设计不仅注重节能、节水和经济特性而且提倡更好地将气候的环境特性纳入住宅建筑规划和设计，建造一座适合气候的住宅建筑。

参考文献：

[1]向科,胡显军,胡炜,等.适应夏热冬暖气候的绿色公共建筑设计模式及其技术路线研究[J].建筑技艺,2019(1):14-18.

[2]韩冬青,顾震弘,吴国栋.以空间形态为核心的公共建筑气候适应性设计方法研究[J].建筑学报,2019(4):78-84.

[3]刘乾宇.青岛地区传统居住类建筑气候适应性空间特征研究[D].西安:西安建筑科技大学,2019.

[4]卓见.“阻隔”与“遮蔽”—岭南地区建筑气候适应性设计策略研究[D].广州:华南理工大学,2018.

[5]李亚军.泉州城南片区仪式空间附加棚幔的气候适应性研究[D].泉州:华侨大学,2017.