摘要：节能建筑形式中覆土建筑是最引人注目的一种。覆土建筑有的众多的节能优势，其中可以运用大量的被动式的节能技术，被动式的节能技术的应用有其局限性，不同的被动式技术会对覆土建筑的空间和形体等带来不同的影响，在建筑设计阶段建筑师要考虑到众多的因素。本文通过分析了景观设计、自然光的利用和自然通风等方面对覆土建筑设计的影响。
关键词：覆土建筑；被动式节能；建筑设计
1 覆土建筑
荆其敏对于覆土建筑建筑的定义为：“覆土建筑不是单指以土覆盖着的建筑，也不是单指地下的建筑，而是指以土、木、石等大自然中的天然材料建造于自然生态有密切联系的建筑艺术，英文指Earth Sheltered Architecture。它是具有古老历史的新兴学科，伴随着环境科学发展起来的。它和以保护自然环境为宗旨的生态建筑学Ecological Architecture有着密切的联系。”[1]
2 覆土建筑的节能优势
覆土建筑之所以能一直延续到现在，不仅是因为它和自然的完美融合，更是和它的节能优势分不开的。从宏观的角度覆土建筑的优点有：节约自然能源；用地节省；能耗需求低；保护地理环境[2]。
2.1节能
土壤的温度变化具有时间的延迟性，所以土壤具有卓越的保温特性，覆土建筑在屋顶的全部或部分墙面覆盖有土壤，减少了建筑与外界的热量交换，所以覆土建筑在高纬度的寒冷地区在节能方面具有很大的优势。那么在低纬度的湿热地区，由于覆土建筑的屋面和周边局部墙体覆盖较厚的土壤层和植物，可以阻挡阳光，因为阳光影响不到大于6cm的土壤，减少了建筑的得热，同时减少了室内气温的波动，可以减少空调的负担，同样是节能的。
2.2节地
覆土建筑可以部分或全部埋在地下，可以使建筑最大限度地减少地表的体积，并增加绿化的面积。开挖的土壤部分可以用作建筑的覆土部分，减少了土方量，减少对环境的影响。
2.3运营费用低
由于覆土建筑的优良保温性，建筑的空调和暖气费用大大减少。屋面的覆土层保护了屋顶的构造，延长了屋面的使用寿命，维护费大大的减少。
2.4生态景观
覆土建筑在屋面有较厚的土壤，可以种植大量的植物。在环境较好的自然环境中，建筑可以与自然融为一体，实现建筑与景观的一体化。就像梨花女子大学一样，整个建筑融入整个环境，屋顶与大地融为一体，美丽的屋顶景观为学生和市民创造了优美的环境。覆土建筑与景观的融合不仅是表现在生态上，而且在舒缓人心理上也有很大的帮助。
3 被动式技术对覆土建筑形态的影响
覆土建筑有的众多的节能优势，被动式的节能技术的应用有其局限性，不同的被动式技术会对建筑的空间和形体等带来不同的影响，在建筑设计阶段建筑师要考虑到众多的因素，对建筑的形式和功能进行合理的设计。但也存在不少缺点，国内外研究显示，掩土建筑的技术应用上主要存在以下若干问题：1）对结构要求高2）自然采光通风差3）室内潮湿。[3]
3.1绿化与建筑一体化
在建筑的绿色技术发面，人们最先想到的是绿化，而覆土建筑的屋面一般覆盖600mm-1500mm的覆土，十分适宜植物的种植。植物本身就具有十分多的生态作用，如增加光合作用、遮阳、吸尘、隔声、蓄水等作用，植物与建筑的配合，可以极大地增加建筑的生态性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现代覆土建筑的造型多数采用两个形式是：一是采用坡度较缓的坡从地面延伸到屋面，形成一个整体，如南洋理工大学的设计与传媒学院；二是采用平屋顶，如东京的目黑天空庭院，这样建筑可以创造出较大的面积进行绿化的种植，并且考虑到人们在覆土绿化上的各种活动。
覆土建筑又由于覆土与植物以及屋面有人行走的功能，所以建筑屋面的荷载较普通的屋面大很多。建筑设计时要考虑到建筑荷载的问题，建筑的柱间跨度不宜过大，且大跨度的建筑不宜采用过厚覆土和不能种植大型的乔木，如大阪中央体育馆。
3.2 建筑自然采光
建筑的节能，首先是白天尽量少用日光灯，尽可能地使用阳光，这样是最为节省能源的被动式技术。由于覆土建筑是在地下或半地下，同时会容易产生“幽闭”心理，因此更应重视建筑的自然采光。
首先是可以侧窗采光，这种方式与地面上的建筑开窗一样，可以满足正常的室内采光和热环境要求。但由于要采用侧窗的采光方式，所以建筑不能完全在地下，大多数覆土建筑采用的一边是密实的覆土，一边是开侧窗，以利用自然光。但是又由于只有一边是自然采光，所以建筑的进深受到影响，如梨花女子大学利用的就是侧窗采光，但建筑进深不大。如果建筑进深过大，需要采取其他的方式弥补，如天窗和天井等。
第二种方法就是利用天窗与天井采光，由于建筑处于地下或建筑形体进深过大，采光无法满足时，可以采用这种方法。建筑在设计是就要考虑在屋面采用采光口，并且要和景观结合，以免采光口的突兀与整体不协调。如美国代尔夫特理工大学图书馆，就采用天光采光，一个高达40米的圆锥体矗立在屋顶上，直接插入建筑室内，巧妙的是圆锥体与建筑之间留有一条缝，光线从这里进入室内，光线没有直射入建筑，而是由白色锥体反射到室内各个地方，为读者提供了良好的光照条件，同时节省了能源。但是天窗的采光只能满足顶层的采光，想要满足更多的楼层，可采用天井或者光导管的方法。当然建筑的自然采光还可以作为建筑得热的最有效与清洁的方式，建筑的保温与得热在北方地区显得更为重要，建筑可以设置阳光间，以获得充足的热量，这也要求建筑的大部分的玻璃的朝向是向阳的，这一点在建筑设计初期选址时应该注意。
3.3覆土建筑的自然通风
捕风塔：通过捕风塔可以有效地使风进入建筑内部，但建筑体量过大需要过多的通风塔，这会对建筑的外形造成影响。覆土建筑也不应仅依靠捕风塔，还要依靠其他的通风方法，相互结合以取得最佳效果。
风压通风：利用风压通风是最为简单便利的方法。建筑立面必须要要有可开启的窗户，这对建筑的朝向有要求，建筑入风面要朝向常年主导风向。建筑顶部也应有排气口。
热压通风：热压通风就是利用建筑内部的温度差，即“烟囱效应”。在建筑的上部需要设置排风口。温度差越大，通风的效果越好。在建筑内部可以通过设置楼梯间、中庭或通风井等地方。如美国代尔夫特理工大学图书馆，巨大的锥形塔，不仅具有采光的作用，其高度还可以成为热压通风的通风井，包含了美观与节能的功能。
4 结语
能源紧张的今天，覆土建筑的发展有无限的可能。覆土建筑有的众多的节能优势，被动式的节能技术的应用有其局限性，不同的被动式技术会对建筑的空间和形体等带来不同的影响，在建筑设计阶段建筑师要考虑到众多的因素，对建筑的形式和功能进行合理的设计。本文通过分析了景观设计、自然光的利用和自然通风等方面对覆土建筑设计的影响，希望对相关专业人员有所帮助。
参考文献：
[1]荆其敏，张丽安.覆土建筑和生态建筑[M]武汉：华中科技出版社，2013.
[2]杜高潮，黄克非，赵西安.覆土建筑冬季室内热舒适性研究[J]暖通与空调，2014，4（282）：13-16.
[3]曾旭东，宋东明.掩土建筑的绿色设计[J].土木建筑与环境工程，2011，33：104-108.
论文作者:肖周祺
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/14
标签：建筑论文; 覆土论文; 采光论文; 被动式论文; 屋面论文; 节能论文; 自然论文; 《基层建设》2017年第22期论文;