楊 茜 孫魯堂
(沈陽聯(lián)保中心第四工程代建管理辦公室,遼寧 沈陽 110000)
我國西南地區(qū)由于地形的明顯差異和南北緯度相差較大,氣候十分復(fù)雜,全區(qū)有寒、溫、熱三帶和多種氣候區(qū)。同時(shí),該區(qū)地勢高亢,高大山脈眾多,比高懸殊,氣候變化明顯。大致海拔每升高1 000 m,氣溫下降7 ℃。高原氣候寒冷,空氣稀薄。再者,西部高原地帶地勢高,氣溫低,降水少,風(fēng)沙大,氣候干燥,年溫差小,日溫差大,空氣稀薄,呼吸困難,冬長無夏,高原氣候特征顯著。
建筑設(shè)計(jì)中氣候技術(shù)策略具體為在方案規(guī)劃及設(shè)計(jì)中,根據(jù)氣候特征的不同,利用環(huán)境技術(shù)的基本理論,結(jié)合建筑功能外觀設(shè)計(jì),采用適宜的技術(shù)手段,從而達(dá)到建筑自身具有調(diào)節(jié)溫度等的作用。
對西南地區(qū)而言,其氣候條件復(fù)雜多變,不同氣候區(qū)域的建筑應(yīng)該有與之相對應(yīng)的不同設(shè)計(jì)策略,從而達(dá)到節(jié)能、提高人們住用條件的目的。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前在西南地區(qū)建筑設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)初期對氣候因素考慮十分不夠,存在著盲目套用的問題,從而導(dǎo)致該區(qū)不論夏季悶熱,冬季濕冷,還是冬溫夏涼,干濕季分明的地域,在平面布局、立面處理、開窗方式、通風(fēng)策略等方面采用的均為一個(gè)模式,少有根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件進(jìn)行設(shè)計(jì)的建筑。因而,對西南地區(qū)建筑設(shè)計(jì)采用氣候技術(shù)策略有著重要意義。
為了對不同氣候區(qū)的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的研究,根據(jù)《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》將整個(gè)西南地區(qū)分為三個(gè)氣候區(qū),分別屬于Ⅲ,Ⅴ,Ⅵ三個(gè)氣候區(qū)。下文將分別針對其不同的氣候特點(diǎn),制訂出相應(yīng)的氣候策略。三個(gè)氣候區(qū)分別在文章中代稱以成渝氣候區(qū)、云貴氣候區(qū)、西藏氣候區(qū)。
1)氣候分析。成渝地區(qū)冬季濕冷,夏季悶熱,年降水量大;日照偏少,氣溫日較差小。7月平均氣溫一般為25 ℃~30 ℃,1月平均氣溫為0 ℃~10 ℃。 年平均相對濕度較高,為70%~80%,四季相差不大。
2)氣候策略設(shè)計(jì)要點(diǎn)。a.根據(jù)以上氣候特征可以看出,該區(qū)冬季不舒適程度大于夏季,因而在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)首先需要側(cè)重冬季的得熱保溫設(shè)計(jì),再者應(yīng)充分考慮夏季的遮陽和隔熱、通風(fēng)。b.成渝地區(qū)氣候濕熱指數(shù)很高,且6月~8月處于自然通風(fēng)控制區(qū)域,所以夏季自然通風(fēng)設(shè)計(jì)很重要。建筑房間開口的朝向與太陽的相對位置以及它與夏季主導(dǎo)風(fēng)向的相對位置的設(shè)計(jì)在該區(qū)是非常重要的。夏季濕熱氣候?qū)νL(fēng)遮陽要求比較高。所以該區(qū)建筑氣候特征應(yīng)表現(xiàn)在隔熱遮陽、自然通風(fēng)的共同考慮。c.成渝區(qū)域的建筑設(shè)計(jì)首先要充分考慮夏季、防熱的要求,同時(shí)兼顧防寒設(shè)計(jì),并且應(yīng)有好的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)。該區(qū)年溫差較大,使得建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱作用沒有寒冷地區(qū)好,但也有一定的作用。
3)由以上分析可以得出,成渝地區(qū)建筑設(shè)計(jì)氣候技術(shù)策略為:被動(dòng)式太陽能采暖設(shè)計(jì)+自然通風(fēng)設(shè)計(jì)+自然采光設(shè)計(jì)+植物降溫設(shè)計(jì)。該策略適用于四川、成都等地,建筑設(shè)計(jì)首先注重被動(dòng)式太陽能采暖,再者結(jié)合自然通風(fēng)設(shè)計(jì)和自然采光設(shè)計(jì),最后采用植物降溫進(jìn)行補(bǔ)充。策略的應(yīng)用根據(jù)條件的不同有所變化,例如重慶地區(qū),太陽輻射少,故不考慮其被動(dòng)式太陽能采暖的設(shè)計(jì)。
1)氣候分析。云貴地區(qū)氣候特征是立體氣候顯著,大部分區(qū)域冬溫夏涼;經(jīng)常有多霧雷暴等,氣溫整體的年較差比較小,與此同時(shí)日較差較大,太陽輻射強(qiáng)烈,日照較少,有些區(qū)域冬季氣溫低。
2)氣候策略要點(diǎn)。a.該區(qū)冬季溫和,夏季涼爽的氣候條件對建筑熱工性能的要求也相應(yīng)簡單,只需要考慮冬季的采暖設(shè)計(jì)。b.建筑應(yīng)滿足濕季防雨和通風(fēng)要求,可不考慮防熱,宜使?jié)窦居休^好自然通風(fēng),主要房間應(yīng)有良好朝向;建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要有足夠的儲(chǔ)熱能力以及保溫能力,夏季應(yīng)充分考慮自然通風(fēng)的設(shè)計(jì),同時(shí)應(yīng)考慮避免冬季采暖太陽能設(shè)計(jì)造成的夏季溫度升高問題。建筑建設(shè)應(yīng)注意防潮、防雷擊,施工應(yīng)有防雨的措施。c.云貴地區(qū)氣候區(qū)內(nèi)年太陽總輻射照度為年日照百分率為30%~60%,年日照時(shí)數(shù)為1 200 h~2 600 h,日140 W/m2~200 W/m2。冬季大部分時(shí)間可以利用被動(dòng)式采暖進(jìn)行解決。仔細(xì)考慮太陽能的利用是該區(qū)建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn),建筑應(yīng)當(dāng)盡量爭取日照。
3)由以上分析可以得出,云貴地區(qū)建筑設(shè)計(jì)氣候策略為:被動(dòng)式太陽能采暖設(shè)計(jì)+自然通風(fēng)設(shè)計(jì)+自然采光設(shè)計(jì)。該氣候策略適用于云貴區(qū)域,首要設(shè)計(jì)建筑的被動(dòng)式太陽能采暖,其次是自然采光設(shè)計(jì)和自然通風(fēng)設(shè)計(jì),由于夏季該區(qū)溫度不高,所以植物降溫可以根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1)氣候條件分析。西藏氣候區(qū)屬于我國第Ⅵ氣候區(qū),該區(qū)氣候寒冷干燥,長冬無夏,南部降水較多,比較濕潤,氣溫較高;氣溫日較差大,年較差??;空氣稀薄,氣壓偏低,透明度高;太陽輻射強(qiáng)烈,日照豐富;冬季積雪較厚,凍土深。此區(qū)域氣候特征值如下:7月平均氣溫為2 ℃~18 ℃;1月平均氣溫為0 ℃~-22 ℃,極端氣溫一般低于-32 ℃,極少低于-40 ℃;年平均氣溫日較差為12 ℃~16 ℃,年日平均氣溫不高于5 ℃的日數(shù)為90 d~285 d,冬季氣溫日較差最大,可達(dá)16 ℃~18 ℃;年日照時(shí)數(shù)為1 600 h~3 600 h,年太陽總輻射照度為180 W/m2~260 W/m2,年日照百分率為40%~80%。該區(qū)年平均風(fēng)速一般為2 m/s~4 m/s,極大風(fēng)速可超過40 m/s。
2)氣候策略要點(diǎn)。a.由以上氣候分析可以看出,該區(qū)冬季寒冷,夏季舒適,因此對建筑熱工的要求只表現(xiàn)在解決冬季一季的寒冷問題,設(shè)計(jì)相對簡單。b.該區(qū)氣候設(shè)計(jì)以冬季爭取太陽能和加強(qiáng)建筑保溫為主為先。從單體設(shè)計(jì)、總體規(guī)劃和構(gòu)造處理等的方面,建筑必須滿足防風(fēng)御寒的要求和冬季日照要求,建筑的體形系數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)選擇同容積下外表面最小的,與此同時(shí)重點(diǎn)加強(qiáng)冬季建筑的封閉性能,采用圍合式布局。c.由于該區(qū)氣溫變化劇烈,晝夜溫差很大,適宜利用儲(chǔ)熱降溫的方法,因此,該區(qū)以選擇儲(chǔ)熱性好、保溫優(yōu)良的厚重型結(jié)構(gòu)為該氣候區(qū)的適宜方案。充分考慮冬季的采暖和防風(fēng)是該區(qū)建筑的設(shè)計(jì)原則。
3)由以上分析可以得出,西藏地區(qū)建筑設(shè)計(jì)氣候策略為:主動(dòng)式太陽能采暖設(shè)計(jì)+被動(dòng)式太陽能采暖設(shè)計(jì)+防風(fēng)設(shè)計(jì)。
氣候分析和相應(yīng)策略在西南地區(qū)的應(yīng)用,一方面可以降低建筑運(yùn)行中消耗的能源,節(jié)約國家財(cái)力資源;更重要的是能夠使得在建筑中工作、生活的人們能夠感受到外界環(huán)境的變化以及四季的更替,從而創(chuàng)造出有助于促進(jìn)人們身心健康的良好室內(nèi)環(huán)境。