地域性视野下建筑被动式设计论文_吴永学

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摘要:建筑被动式设计在当前的建筑设计中应用较为普遍,利用建筑被动式设计理念设计出的建筑具有较高的节能效益和环保效益。在进行建筑设计时,将地域性和被动式设计联系起来,能够增加建筑被动设计的针对性,充分发挥地域优势,实现建筑能耗的降低。本文基于地域性的视角,对建筑被动式设计进行分析,主要从不同的地域因素下探讨有效的建筑被动式设计措施。

关键词:地域性视野;建筑设计;被动设计

引言

在建筑设计中,需要考虑的因素较多,对于建筑设计的目的而言,应该考虑的是建筑物的质量和综合效益,在当前的社会形势下,则要重点加强环保设计。而对于建筑设计的影响因素而言,应该做好的是建筑的地域性特征的分析,如何将建筑的被动式设计与地域性特征结合起来,成为当前建筑被动式设计的重点。

1 地域性视野下的被动式建筑设计

1.1 建筑的地域性设计

在建筑设计过程中,设计人员必须要考虑建筑所在地的地域特征,当地的气候特征、地形地质以及人文环境等都会对建筑质量以及能耗产生影响。地域特征中含有较多的可能会对建筑产生影响的因素。对建筑进行地域性设计体现了一个设计人员的专业程度,需要设计人员拥有地域设计理念,同时要将地域性设计融合到建筑设计的各个阶段之中,充分的把握可能会影响建筑性能的因素,并充分了解当地拥有的资源能源等,在此基础上,才能设计出合理的建筑被动式施工方案。

2 地域性特质与建筑被动式设计的关联

地域性特质指向的是当地的内在环境和外在环境,包括自然因素、人文因素等多种特质。而建筑被动式设计指向的是尽可能的利用节能材料和节能技术,实现对建筑能耗的降低。在进行被动式设计时,要把握住当地的地域特征,善于利用自然环境中的资源以及自然环境空间,实现对建筑室内环境的调节,以及对建筑节能体系的改善。地域性特质可以看做是建筑被动式设计的前提,同时也是建筑被动式设计的重要支撑。二者之间有着不可分割的关系,且互相影响。地域特征中含有的因素可以对应被动式建筑设计过程中的各个要点,以地域特征中的自然气候为例,其中的太阳能和风能可以成为建筑被动式设计时的节能设计要点,对地域特征中的自然能源的利用,将能够为建筑被动式设计的环保效益的提高提供支持。此外,地形地貌、历史文化等要素也可以一一对应建筑被动式设计的相关要点。设计人员要把握住地域特征与设计活动间的关系,使地域要素为设计活动服务。地域因素中的因素都可对应建筑被动式设计中的能源利用,具体见下表1。

表1 建筑的地域性特征与建筑被动式设计关联要素的对应示意图

3 地域性特征指导下的被动式建筑设计要点分析

3.1 建筑群体布局

被动式建筑设计首先要满足建筑的采光、通风、供暖等需求,且在整个设计过程中,都要把握地域特征中的关键要素,将建筑的采光、通风以及供暖设计与相应的地域特征联系起来。在此基础上,对建筑群体布局进行设计。建筑群体布局的设计需要结合地域特征中的地形这一要素。要观察地形基本特征,判断其是台地、坡地还是平地,其次要观察地形等高线,在建筑布局时,要沿等高线顺势分布。在进行被动式建筑的群体布局设计时,设计人员还应考察当地的群落聚集特性,同时了解当地的文化特色,在布局时,要避开传统村和聚落肌理。

3.2 建筑基础形制

在设计被动式建筑时,要关注建筑基础形制这一设计要点。在设计建筑基础形制时,需要考虑地域特征。在被动式建筑中,建筑基础形式包括建筑外廊道、退台、中庭等,在设计时,要分别结合地域特征进行设计。对于外廊道、骑楼而言,主要需要结合的地域特征是场地的风环境。此时,可以找到场地的主风向,并将建筑边廊或底层架空沿主风向设置。这样的设置方式可以使空气穿过的速率提升,可有效地调节室温。对于退台而言,其的存在意义在于与地域因素中的地形要素相结合,是对地形条件的重要处理手段。在被动式建筑中应用退台,可以对空间进行灵活的应用,可以充分的利用空间以提高空间的利用效率。在建筑屋顶,也可以使用退台,此时,退台的存在可以充分的采集自然光和太阳光,从而时间供暖节能和照明节能。对于中庭而言,在被动式建筑中,中庭较为常见,且普适性强。中庭是一种较大的建筑基础形制,能够实现对建筑空间的调整,从而提高建筑室内环境的舒适度。此外,中庭的存在还可以降低室内温度,同时可以置换室内空气,改善室内环境。

3.3 建筑形式风貌

在被动式建筑中,我们可以对其的建筑形式进行分析,能够从建筑形式中找出和地域性特征直接相关的要素。这是建筑形式的一方面,而另外一方面则体现的是地域特征与建筑使用过程中的关联,地域性特征是会影响建筑的使用过程的。被动式建筑的建筑形式包括建筑结构、墙体和建筑构件等。而在建筑结构、墙体和构件中则能够反映出所使用的建筑材料是否符合地域特征视角下被动式建筑的设计要求。以建筑中的窗户这一重要构件为例,窗户是一种外围护结构,在设计时,要关注窗户与建筑墙面的关系,设计出科学的窗墙比,确保室内采光良好,同时又能够合理的遮阳。

4 不同地域因素下被动式建筑设计的具体措施

4.1 地域气候与被动式建筑设计策略

在地域特征中,最需要关注的因素之一是当地的气候条件。不同气候条件下,建筑被动式设计有很大的不同。对气候条件进行分类,主要可分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区五类,每一个气候区的被动式设计要点差异较大,针对不同的气候条件,在进行建筑被动式设计时,要遵循以下要点:对于严寒和寒冷地区而言,其最主要的被动式设计内容在于暖通设计,主要应做好冬季保温和供暖设计。结合这些地区的气候特征,在设计时,要充分的利用当地的太阳能,设计出合理的窗墙比,适当的增加墙体厚度,以降低暖通能耗。对于夏热冬冷地区,在设计时要保障室内温度四季适宜,由此需要做好夏季隔热和冬季保温,需要设计出温控性能良好的暖通系统,要设置外窗遮阳装置,保持合理的体形系数,同时要设置好室内通风系统。对于夏热冬暖地区,其建筑被动式设计的重点则在于设置相应的隔热保温的围护结构,重点在于防止夏季太阳辐射。要选择合适的屋顶形式,基本保证通风良好,在此前提下,可以选择植被屋顶、蓄水屋顶等形式,可以实现对室内温度的调节。对于气候温和地区,则不需要过多的进行暖通设计,但是也要追求环保效益最大化。一般将屋顶的颜色设计为浅色调,设置好东、南、西方向的遮阳装置即可。

4.2 地域场地风环境与被动式建筑设计

建筑所在地的风环境也会影响建筑设计活动,在考虑场地风环境时,要考虑夏季和冬季,建筑对于风的要求。在夏季,需要做好通风设计,此时,设计人员可以通过设置适当的夹角迎向来实现风的过渡。为实现良好的夏季通风,需要采取行列式和自由式的建筑布局。而在冬季,则要做好防风设计,要适当的设置障碍物,以降低风速,并在主导风向位置设置风障。

4.3 地域地形与被动式建筑设计

地域地形主要包括平地和坡地两种,当面对的是平地地形时,设计人员只需要考虑建筑布局、朝向、通风、景观设计的合理性即可,不需要过多的考虑地形因素。需要重点考虑地形因素的建筑设计为坡地建筑。在坡地地形上建造建筑,需要设计人员合理的利用地形高差,实现对建筑质量的保障,以及对土地资源的合理利用。当面临的坡地地形坡度较大时,被动式建筑的设计形式一般要采取少接地的形式,并做好对坡面上植被等的保护。

4.4 地域文化与被动式建筑设计

地域文化包含多个方面,如历史文化传统、风俗习惯以及地方特色等。在建筑被动式设计过程中,应善于借鉴以往的设计经验,从传统民居建筑出发,寻找可以借鉴的被动式建筑设计策略,实现对建筑形式的合理设计、对建筑材料的合理使用。在当地风俗习惯之中,可能倾向于某种建筑形式或建筑材料,此时设计人员要尽可能的迎合当地民众的需求。且在设计过程中,应把握住当地的地方特色,尽量为建筑赋予地方特色内涵。

结语

地域性视野之下的建筑被动式设计,其中,建筑被动式设计与地域特征既互相独立,又互相影响,且地域性特征是建筑被动式设计的要素构成。在进行建筑被动式设计时,必须充分考虑地域特征,找出可能与建筑设计要点相联系和转化的要素,实现对地域要素的合理利用,提高当地的能源资源利用效益,这也和当前的建筑绿色设计及低碳发展理念相符合。

参考文献:

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[4]宋晔皓,王嘉亮,朱宁.中国本土绿色建筑被动式设计策略思考[J].建筑学报,2013(07):94-99.

论文作者:吴永学

论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期

论文发表时间:2018/7/20

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