适应气候的低能耗建筑

适应气候的低能耗建筑　Ｌｏｗ——Ｅｎｅｒｇｙ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　Ａｄａｐｔｉｎｇ　ｔｏ　Ｃｌｉｍａｔｅ　王海Ｗａｎｇ　Ｈａｉ　摘要：建筑业是巨大的耗能的产业，目前建筑耗能已　耗的正确反应。　经成为影响世界可持续发展的一个主要障碍。文章从气候条　件对建筑设计的影响出发，提出了应当把当地气候条件作为　一、气候条件与建筑设计　建筑设计的第一出发点。与此同时还分析和讨论了我国目前　建筑节能的严峻形势和一些基本的建筑节能技术理论和方　法，最后提出了对于建筑设计的一些基本建议。　关键词：气候条件节能技术低能耗　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｎ　ｅｎｏｒｍｏｕｓ　ｅｎｅｒｇｙ—　ｗａｓｔｅｆｕｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　当今世界各地的人们借助各种机械设备来创造　舒适的室内环境，但这带来的能源危机已经成了世　界最主要的问题之一。著名的生态建筑师杨　（ＫｅｎＹｅａｎｇ）曾经说过：“建筑物对冷气空调的采　用，将造成建筑物与有关城市、街道和社区的联系　脱节，并失去当地城市特色的街道生活。”在现代　主义建筑席卷全世界的同时，大部分建筑师都把责　任推给了设备工程师，现在的大部分建筑已反映不　出地区固有的气候条件和生活方式。　因此我坚信：一个优秀建筑的环境与空间结构　都应该是能够反映出其所在地域的自然气候和环境　特征。正如印度著名建筑师查尔斯？柯里亚（Ｃｈａｒｌｅｓ　Ｃｏｒｒｅａ）响亮地提出“形式追随气候”。他曾写　到：　“在深层的结构层次上，气候决定了文化及其　表达形式，以及习俗礼仪。从它自身来说，气候是　神话之源。在印度文化中，露天空间所具有的超自　然的特性是其所处的热带气候的伴随产物。”由此　可见，气候作为建筑设计的出发点，不仅可以创造　出富有地域特色的建筑形态，而且它们是真正的低　能耗建筑。　ｗａｓｔｅ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｍａｊｏｒ　ｏｂｓｔａｃｌｅ　ｔｏ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ．Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｂｅｇｉｎｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ　ｂｒｉｎｇｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈａｔ　ｗｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｃｏｎｓｉｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ；ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｇｒｉｍ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ—ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ—　ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｐｒｏｍｏｔｅｓ　ｓｏｍｅ　ｂａｓｉｃ　ａｄｖｉｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｎ．ｇ　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｌｏｗ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｎｅｒｇｙ　社会文化对建筑形态的影响是显而易见的，但　并不是唯一的决定因素。例如，我国四川西部和西　藏两地的藏族民居，虽然两者对应的文化背景、生　活习俗和宗教信仰等方面基本一致，但两者的建筑　形态却大相径庭；四川的藏族民居和羌族民居虽然　在建筑形式、装饰风格等方面相去甚远，但在材料　运用、构造做法等方面却有许多的相似的地方。世　界各地不同文化背景的乡土建筑在相似气候条件下　表现出来的建筑形态特征也是惊人的相似。这些都　表明，建筑空问结构都不可避免地受到自然因素的　影响。客观的地理环境和自然气候，让当地居民形　成了独特的地域文化，也造就了建筑的地域特色。　对建筑而言，气候作为重要的环境因素，深深地影　响着地域建筑文化。因此，气候将无可置疑地成为　建筑设计的基本出发点，通过建筑总平面布置、剖　面形式、体量造型、空间组织以及细部设计的确　二、我国目前节能建筑的现状　目前世界各国面临着同样的能源危机问题，首　先是不可再生能源的匮乏，其次就是可再生能源的　利用效率不高。从我国目前的建筑行业来看，主要　有以下几个问题：　１．建筑需求量大，要求标准高，建筑能耗将持　续增大。大部分建筑设计都没有考虑当地气候的影　响。安装空调设备必然成为改善室内环境舒适度的　主要途径，而由此带来了新的问题一一更大量的能　源需求和严重的环境污染。　２．建筑节能的规范和技术手段还不成熟。建筑　节能工作进展缓慢，建筑节能规范也是执行不力。　此外，在中国市场上还没有卓有成效的节能技术手　段，从国外引进的一些先进的建筑节能技术，由于　立，表达出它对所处自然环境的一种被动的、低能　气候条件和生活习俗的差别，效果也不是很明显，　一７６—　维普资讯 http://www.cqvip.com

甚至毫无作用乃至起到反作用。　幅度，保持室内自然温度变化的稳定性；　好。　值越　３．建筑业各界人士，特别是建筑师的节能意识　亟待提高。现在大多数的建筑师仍不了解节能建筑　大，室内自由温度变化幅度越小，稳定性也就越　由此可见，我们就可以得出适合气候的低能耗　的本质，以及如何实现的技术手段。大家仍是按照　一般的设计方法在进行大批量的生产设计，或者是　的设计在本质上已与世界建筑的发展趋势相脱节。　以上这些因素导致了一系列问题，如建筑能耗　巨大、建筑质量低下以及城市中的热岛效应等。因　建筑的基本设计方法：利用热得失率Ｙ调整室内自　然温度在一年四季里尽可能地接近舒适温度范围；　利用时间常数　控制每天的温度变化幅度在舒适变　化范围之内，同时避免热得失率的增加。　３．实现建筑低能耗的关键　基于以上对建　筑能耗影响因素的　追求奇特的造型和视觉效果，这种只重视建筑外观　此，研究与设计适应当地气候的低能耗建筑已是迫　在眉睫。　三、节能技术理论和方法　１与当地气候相适应的低能耗建筑　适合气候条件的建筑也就是要使设计的建筑在　分析，如何改善热　得失率和时间常数　是至关重要的任　务。因此，建筑设　尽可能少耗能的情况下，使室内温度在‘年四季内　尽可能地维持或接近在舒适范围内（不同地区由于　生活习惯和经济条件的差异有不同的舒适范围）。　室内自然温度处在舒适范围内的时间越长，偏离舒　适温度上下限的范围越小，建筑对机械设备的依赖　就越少，因此建筑能耗就越小。这也清楚地表明了　采暖和制冷设备的主要任务——辅助调整室内自然　计就要从整体出　发，包括气候、土　图１公寓外景　壤、水面、植被　等，结合建筑的环　境布局和空间结构　统一设计。建筑物　外围护结构的实　（实墙部分）虚　（玻璃或漏空部　分）比侈０控带０、利　温度到舒适范围之内。而当今大部分建筑对于机械　设备的过分依赖，忽视气候条件的影响与低能耗建　筑正是背道而驰的。　２．实现低能耗建筑的技术手段　对于一栋建筑物，与其耗能相关的因素有：　外围护结构的传热系数Ｋ：它表示建筑物的外　围护结构（包括透明和实体）通过导热和空气交换　每摄氏度每平方米在单位时间内所损失的热量。　太阳能通过外围护结构的总透射能量Ｇ：它与　外围护结构中透明部分（玻璃或漏空部分）的面　积，其太阳透射系数和非透明部分（实墙）的面积　有关。　图３每户通风效果示意　用自然通风、以及　结合当地气象研究　资料等都是建筑设　计的核心任务，建　筑并不仅仅是追求　房间内部的蓄热能力Ｃ：即建筑内部结构总蓄　热量（包括楼地面和内墙）与外围护结构散热能力　之比。　以上三个参数可以推导出下面两个物理量：　（１）热得失率Ｙ＝Ｇ／Ｋ，它主要表示太阳辐射穿过　建筑物的透明部分时对建筑室内自然温度的影响；　（２）热量时间常数　＝Ｃ／Ｋ，它表示室内的热惯　性。热得失率Ｙ影响和改变每日室内自然温度变化　的平均值和上下浮动的幅度。热得失率越大，则室　内日平均自然温度就越高，每日温度浮动也越大。　时间常数　只影响和改变室内每日平均温度的变化　一视觉效果的产物。　鉴于我国目前　的实际情况，想要　改善室内舒适度，　降低对采暖或制冷　设备的依赖，主要　有以下几条拮施：　图４剖面示意　７７一　维普资讯 http://www.cqvip.com

（１）在建筑　共活动场所，都可以改善室内的微气候（图７）。　设计时首要考虑利　用自然通风，减少　对设备的依赖。在　建筑中采用空中庭　园，结合垂直绿化　的方法，既可以提　四、　结语　由此可见，适应气候的低能耗建筑就是在充分　了解建筑所在地的气候条件，采取恰当的　总平面布局和合适的节能技术控制标准，让温　度、气流等真正成为建筑内部有生命的元素，利用　它们既可以为使用者创造出舒适的微气候，也可以　显著地降低建筑能耗，最重要的是创造出…　种崭新　的生活方式。　供舒适的环境和新　鲜的氧气，也可以　改善室内的微气　候。由柯里亚设计　的干城章嘉公寓，　总而言之，把建筑这个复杂的问题简化到只考　虑外观和材质玩些花样，这只是流于表层肤浅的思　考，这种短视正是近十几年来影响现代建筑ＩＪ巾的症　结所在。因为从那时起，建筑师只重视建筑的外观　造型和视觉效果，把建筑的核心技术的责任都推给　设备工程师了。凶此能源危机远远不只是关于温度　调节的设备装置的滥用，更重要的是人们对建筑形　式本质的丢失。因此，／１　论在什么时候，我们都应　该牢记建筑形式的始祖：气候。　低夏季室内的　温度（图６）。　（４）对于　图７杨自宅屋顶遮阳架　易受太阳辐射　的屋面来说，　采用适当的技　术手段就可大　大减少太阳辐　射的影响，如　种植屋面，蓄　（作者单位：４（）００４５重庆大学建筑城规学院：　２００６．３）　参考文献：　【１　１　Ｃｈａｒｌｅｓ　Ｃｏｒｒｅａ．Ｆｏｒｍ　Ｆｏｌｌｏｗｓ　Ｃｌｉｍａｔｅ［Ｊ１．Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｒｅｃｏｒｄ．ＮｅｗＹｏｒｋ．１９８（）．７　水屋面等。此　外，还可以结　合人们的活动　在屋顶上面根　据太阳方位设　【２１汪芳．查尔斯・柯里亚中国建筑工业出版社，２Ｏ（）３　【３１布鲁诺・凯乐（瑞士）．把握时机建造高质量、低能　耗建筑．建筑学报、２０００．３　【４１杨经－￣（Ｋｅｎ　Ｙｅａｎｇ）（马来西亚）．高层建筑的生物气　候学．自由建筑报道、２００３　【５１付祥钊．夏热冬冷地区建筑节能技术．中国建筑工业出　版社．２０（）２　置遮阳构架，　将屋顶变为公　７８—