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新疆的传统民居

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JSWB INTERNATIONAL FURNITURE EXPO 上海吉盛伟邦绿地国际家具博览村

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被动节能措施

生物质能技术研发中心

GUONENG HQ OFFICE 北京智能技术生物研发中心节能与新技术应用

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浅谈建筑的气候适应性

浅谈建筑的气候适应性

[摘要] 现代建筑设计中，忽视了地理环境，照搬照抄的“设计”，已经非常常见。趋同化已经是当前中国城市建设的一个可悲又不可逆的文化走向。千百年来风情各异的景象已不复存在。适应气候的建筑风格就显得尤为重要，值得设计者研究。

[关键字]绿色建筑节能气候

所谓气候适应性建筑，最简单的解释就是适应当地气候的建筑。随着我国的经济水平不断的提高, 人们对室内的环境舒适度的标准日益增长。经过使用者反应，由于很多建筑设计未能充分考虑气候因素, 而是采用普遍的设计手法，造成舒适度不够，或阴冷，或潮湿，或闷热不透风。进而不得不动用大量采暖和制冷设备来解决舒适问题。有些问题仅仅用设备还不能改善。

基于气候来研究建筑设计，必定是基于气候范围下的风、光、太阳辐射等能量的利用。采暖、降温和采光，这些都是建筑中最重要的能量利用，并且展示出对形式的强大影响力。之所以认为建筑形式与能量的关系很密切也很重要，不是我认为所有的能量问题都可以影响建筑的形式，而是因为建筑的形式可以对能量利用产生影响，在设计过程中这些因素都应该考虑在内。

建筑物外部气候可视为围绕建筑的媒介，它通过建筑物的开口与室内相通或通过不透气的外壳传热；而室内人员周围的环境则是室外环境的延续。加热的陆地与水体为其运转的动力。大气中空气团在陆地与水体上空对流，因空气团对流而形成的蒸发与降水过程，空气温度与大气压力之变化以及地球自转造成的气团移动，所有这些便组成了以空间和事件变化为特征的气候系统。

气候因素和地域因素对建筑的形式和布局的影响是相互作用和统一的。不同的地理环境对应不同的气候条件，人们对建筑的要求也随之不同，因而产生了所谓的建筑“地域特色”。建筑的地域性，其实归根结底是气候因素决定的。对于传统建筑来说，经过多年的发展在温带季风气候、亚热带季风气候、热带季风气候的沿海地区都形成了比较具有代表性的滨海居民，但是，对于当代建筑来说，由于全球一体化，设计规范化和技术高度发展化，导致沿海地区的建筑和内陆地区的建筑没有太大的区别，南方建筑和北方建筑没有太大区别。

在进行气候适应性建筑设计时，应先展开准备工作，全面了解建筑所在位置的气候条件，地形地貌，地质水文资料，当地建筑材料情况以及这一地区人们的生活习惯等。节能建筑设计必须了解当地太阳辐射轻度，冬季日照率，降水，冬夏两季最冷月和最热月平均气温，极端最低温度，极端最高温度，空气湿度，冬夏两季主导风向频率。地形条件，地形地貌。山谷风是山区经常出现的现象。只要周围气压比较弱，这种局地热力环流就表现得十分明显。这一地区应重点考虑夏季放热，通风，兼顾冬季向阳，避风。建筑的选址，朝向，应选择有利于通风的位置。应重视因地形变化而产生的地方风对住宅建筑防寒，保温的影响，合理利用山谷风，水陆风的自然能源。

武汉市气候特征及气候适应性建筑

《建筑物理上》课程调研报告（一）

调研对象：武汉市气候特征及气候适应性建筑 学 院：土木工程与建筑学院

摘要：本文从气候分区角度分析了武汉市气候特征，并比较了武汉市与同气候

区其他城市的气候差异以及造成这种差异的原因，并且对本地的气候适应性的建筑进行实地调查及整理，阐释建筑师如何适应当地气候。

关键词：中国建筑气候区划分 武汉气候特征 适应气候性建筑

全国建筑热工设计分区

建筑热工设计分区是根据建筑热工设计的要求进行气候分区的，其最主要目的在于针对各个分区提出不同的的建筑围护结构热工性能要求，使建筑能更好的适应各地气候特征。划分主要气候指标为空气温度，以最冷月（即1月）和最热月（即7月）平均温度作为分区主要指标，以累年日平均温度不大于5℃和不小于25℃的天数作为辅助指标，将全国划分为5个区，即：严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和区（见图1）。

武汉属于图1：全国建筑热工设计分区图（来自百度图片）

夏热冬冷气候

区，并且是该气候区的典型代表城市。

中国建筑气候区划分

我国幅员辽阔，地形复杂。由于地理纬度、地势等条件的不同，各地气候相差悬殊，因此，针对不同的气候条件，各地建筑的节能设计都有对应不同的做

法。为了明确建筑和气候两者的科学关系，是各类建筑更能充分地利用和适应气候条件，做到因地制宜，我国《民用建筑设计通则》GB50352—2005，有把我国划分为7个主气候区，20个子气候区(见图2)，并对各个子气候区的建筑设计提出了不同的要求。

其中，夏热冬冷地区被划

图3：夏热冬冷地区的3个子气候区划分图 分为3个小气候区（见图3）。

从气候分区角度分析武汉气候特征

武汉属北亚热带季风性湿润气候，有雨量充沛、日照充足、夏季酷热、冬

图2：中国建筑气候区划分图（来自百度图片）

季寒冷的特点。一般年均气温15.8℃-17.5℃，一年中，1月平均气温最低，0.4℃；7、8月平均气温最高，28.7℃。夏季极长达135天，因武汉地处北纬30度，夏季正午太阳高度可达83°，又地处内陆、距海洋远，地形如盆地故集热容易散热难，河湖多故夜晚水汽多，加上城市热岛效应和伏旱时副高控制，十分闷热，夏天普遍高于37℃，极端最高气温44.5℃，夏季全天最低温最高值达到34℃。是我国夏天温差最小的城市。初夏梅雨季节雨量集中，年降水量为1100毫米。武汉活动积温为"5150℃，年无霜期240天，年日照总时数2000小时。

武汉与同气候区的城市比较

夏热冬冷气候区被分为三个子气候区，而重庆、武汉、南京、长沙同为四大火炉（旧的划分），但重庆与武汉在一子气候区，南京与长沙则属于另一子气候区，在此，将三个子气候区的最具代表性的城市的气候做一对比。

成都的气候

成都属于亚热带季风气候，具有春早、夏热、秋凉、冬暖的气候特点，年平均气温16℃，年降雨量1000毫米左右，主要集中在7、8月，春冬两季干旱少雨，极少冰雪。成都的气候具有两个显著的特征：多云雾，日照时间短；空气潮湿。由于空气潮湿，导致夏季虽然气温不高，却显得闷热；冬季平均气温在5℃以上，但由于阴天多，空气潮湿，因而显得很阴冷。

虽然武汉和成都都是亚热带季风气候，但武汉夏季持续时间可以从5月中旬持续到10月中旬，夏季持续时间长，日照充足；成都气候温和，冬季不是很冷，夏季不是很热，日照较少，年平均气温高于武汉，降雨较少，冬季干燥，多雾。

南京的气候

南京属亚热带季风湿润气候区，年平均气温约15℃，极端最高温度39 ℃，最低-13.1℃，具有气候温和，四季分明，冬冷夏热、雨量充沛，年降雨量

1200

毫米，光照充足，雨热同季的特点。冬季受欧亚大陆气团影响，天气晴朗、寒冷、干燥。初夏受锋面雨带影响，南京进入梅雨季节，降雨明显增多，大、暴雨频繁出现。盛夏，天气晴燥，常会形成伏旱。春秋两季是冬、夏交替过程中的季节，多以干燥凉爽天气为主。适宜植物生长的无霜期约225天。

武汉与南京的年平均温度、降雨量等相似，但武汉的春秋两季短暂，南京却四季分明，且有梅雨季节。武汉的夏季比南京持续时间长，平均温度也高，因此武汉的夏季比南京更酷热。

气候差异的原因分析

武汉、成都、南京所代表的三个子气候区的形成主要是受海陆差异和地形的影响（见图4、图5）。

武汉夏季高空被副热带高气压控制，所以很热，其次也受地形影响。。武汉在海拔较低的长江流域河谷中，河谷的地形特点尤如锅底，四周山地环抱，地面散热困难，使气温不断升高；三是这些地方水田网密布，水汽多，湿度大，人体出汗后不图4：中国三级地势示意图

易蒸发，出汗的散热效率大大降低，

高温加高湿，更使人感到闷热。而像南京等城市更靠近海，长期受到海陆环流影响，气候相对温和，降雨丰富。

成都则是属于盆地，受盆地地形影响，气流流通不畅，不利于热量交换，

因而散热减慢，且盆地周边的山等在冬季阻挡了大部分寒流，到达成都的寒潮已被消弱。

适应武汉气候特征的典型建筑

武汉属典型的夏热冬冷地区，按《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，既要考虑围护结构的保温性能，又要考虑围护结构的蓄热性能。

图5：夏热冬冷气候区地形图

里分

武汉近代里分内部以主次巷道合理分割，住宅采用单元联排式布局，一般与主巷垂直。单元平面布局紧凑，功能较齐全，围绕具有采光、通风功能、面积很小的天井向心布置，每户住宅内外通过前后天井有机过渡。里分内住宅在空间上整齐划一，秩序井然，多为两层，且净空高、进深大、外墙较厚，由设于中部的楼梯贯通上下层。整体环境具有一种和谐韵律，社区氛围极其浓厚。

初期里分住宅多为两层，采用联立成排的方式建造。结构多为砖木结构，砖墙承重，墙厚多为240—490mm，用砖多为土窑砖(见图6)

，具有较好的保温

隔热性能，顺应了武汉地区夏热冬冷的气候特征。

后期出现的里分住宅建造方式与结构部件与初期里分住宅基本相仿，尽在房屋层数方面，出现了少量三四层楼，但绝大数还是二层

楼。由于钢筋混凝土，图6：红土砖

机制砖等

新材料的出现与应用，开始采用钢筋混凝土梁板，但仍是砖墙承重，以370mm墙与500mm居多。

受地理位置、气候影响，武汉里分住宅屋面以坡屋面为主。坡屋面多为出檐，坡势陡，覆盖面积较建筑面积要大，瓦片多为红平瓦。屋顶也会设老虎窗，既增强了立面效果，也能够通风采光（见图7）。围护结构多采用砖石图7：坡屋面及老虎窗

砌块，灰缝用平缝，与墙面平齐。

武汉火车站

武汉火车站获得芝加哥雅典娜建筑设计博物馆颁发的“2012年国际建筑奖”，成为当今世纪最新最美的建筑，如今，该车站是中国铁路最美窗口。

从图片我们也可以看出武汉火车站似大鸟展翅，状如江水波浪，具有超强的视觉空间（见图8），而在这翩翩屋顶上，整齐的排列着一排排太阳能硅晶板（见图9），向车站提供清洁的电能，使得及时在路数难耐的夏季，候车厅内依然保持在26℃左右的舒适温度。

图8：武汉火车站鸟瞰图（来自百度图片）

除了用太阳能供电降温外，车站还采用低热源热泵空调，引用地下凉水来交换热量。冬季则取地下热水来调高室内温度。

除了应对夏热冬冷的气候外，武汉火车站还采用了智能照明控制等节能环保技术，大量的采用半透明符合新材料，充分采取自然光。

总结：研究一个地区的气候特征，

并将之与同气候区的其他城市的气候进行比较分析，有助于我们有针对性的对各个气候区的建筑提出不同的建筑围护架构，发展气候适应性建

图9：武汉火车站屋顶

筑，有助于环保建筑的发展。

参考文献：

《建筑物理》中国建筑工业出版社 《民用建筑热工设计规范》 《民用建筑设计通则》 百度词条

《建筑物理上》课程调研报告（一）

一、调研内容

1. 从气候分区角度分析武汉市气候特征，并比较武汉市与同气候区其它城市的气候差异，试分析造成这些差异的原因；调研武汉市2-3个本地区气候适应特征的典型建筑实例，并分析如何适应当地气候的？

2. 从5大气候区中对应选择1个代表性城市，共5个，分析各城市气候特征；列举各城市中1个本地区气候适应特征的典型建筑实例，并就如何适应当地气候进行阐述。

二、要求

1. 调研内容第一部分字数不少于1500字，实例说明部分必须有图片、图纸或照片；

2. 调研内容第二部分字数不少于2500字，实例说明部分必须有图片、图纸或照片；

3. 调研报告要求格式正确，有摘要、关键词、正文、参考文献、引注等组成部分；

4. 调研报告中各部分内容要有个人观点或通过自己的语言进行论述；调研报告不得相互抄袭，一经发现，各人平时成绩记0分处理； 5. 本课程调研报告自第2周至第3周，为期1周，提交时间第3周周三。

藏东康区民居建筑气候适应性研究

藏东康区民居建筑气候适应性研究

Climate Adaptability Study of Vernacular Architecture in Kang Region of Eastern

Tibet

摘要：通过探讨藏东康区民居建筑的形体、空间构成的气候适应性设计以及建筑构造与气候的关系等应用实践，总结出适应当地气候的民居建筑的设计特点。

关键词：藏东康区；民居建筑；气候适应性

1引言

“没有气候的问题，人类就不需要建筑了”。英国建筑师拉尔夫?欧司金(Ralph

Erskine) 曾说过这样一句话。建筑与气候关系紧密，自然条件对民居建筑的形成和发展有很大的影响和制约，其中气候因素对民居建筑的多样化构成起到了决定性作用。

藏东康区即西藏自治区东部的康区部分，主要包括西藏的昌都地区，位于青藏高原东部地区，平均海拔高度3500m 以上，地处横断山脉和三江（金沙江、澜沧江、怒江从境内穿过）流域，山势陡峭，沟谷纵横，水资源丰富。

昌都地区属于藏东南高原温带半干旱季风气候，处于我国建筑气候区划中的第Ⅳ类气候区，建筑热工分区中的寒冷气候区。由于地处青藏高原，海拔较高，空气稀薄，大气透明度很高，太阳辐射资源丰富，其中直射辐射比例很大。由于受地形条件和大气环流影响，当地干雨季分明，雨季降水集中，温和湿润，干季降水稀少，严寒干冷。当地高寒缺氧，气候恶劣，然而当地居民在严酷的自然条件下，用自己的智慧和劳动，创作出具有独特风格的地域建筑。2藏东康区民居建筑背景

2.1.1生产生活方式

以农牧为主的自然经济是当地主要的经济特征。藏东康区的民居一般为两层或三层的楼房，平面呈方形，形成小院落；多数民居都是依山而建，以石砌墙，墙面平整光滑，院门高大结实。三层的楼房，一层一般用作牲口圈、草房或车库；中间层住人；第三层用来堆放粮食和杂物。由于从前康巴地区各部落间多争斗，当地民居的楼层之间多用可以随时抽离的独木梯联通，便于阻断外

来入侵，保护居室内部的安全。

2.1.2民族文化

藏东康区地处西藏自治区东部，东与四川省相望，东南与云南省接壤，北与青海省交界，是藏、川、青、滇文化交流融合的文化走廊，不断的吸收、交流、融合和反馈不同地区和民族的文化，深深的体现了汉藏文化的完美交融。当地民居在多元化的民族背景下的文化交流与摩擦，形成了藏东地区独具风格的民居建筑形体和建筑文化。

2.1.3宗教信仰

西藏自治区东部的康区是康巴文化的中心，有多种宗教，如原始宗教本教、藏传佛教、伊斯兰教和天主教。藏传佛教是该地区最为核心的宗教文化。神秘的宗教色彩和独具特色的寺院建筑，影响着周边民居的建设。民居中一般都在房屋的西北面设有经堂，炜桑是当地最普遍的一种宗教仪式。宗教信仰体现了当地人对自然的敬畏，用自然禁忌的形式表现出来，当地民居屋顶上和墙壁上都绘有特殊的带有浓郁宗教色彩的符号，从建筑布局到建筑功能上都充分体现着宗教崇拜思想和理念。

2.1.4当地材料

地处青藏高原，特殊的自然气候条件为当地民居建设提供了天然的材料如石材、粘土和木材。当地民居多以石木结构为主，一层外墙多为石头堆砌灰泥抹缝，二层为水泥空心砌块或木材堆砌，房屋的梁柱等也都是选取了比较好的木材。

3藏东康区民居建筑气候适应性

3.1 建筑形体与气候适应性

3.1.1建筑平面

藏东康区民居多为两层或三层的楼房，建筑平面比较简洁，多呈长方形或方形，中间设一小天井，形态上成回形、L 形和U 形，如图1所示为我们实地测绘的一传统民居平面图。主要居室多坐北朝南，各个房间合理布局，以得到更多的太阳辐射。这种简单的四周围合的方形平面布局，既能充分吸收当地丰富的太阳能，又能起到院内通风透气，院外防风防袭的作用，与当地高寒的气候特征相适应。

3.1.2建筑立面

建筑立面比较厚重，墙体以石头、水泥砌块等的砌筑，水泥砂浆抹缝，墙

面平整厚实，采用由下往上收分的形式，外形上表现出下大上小（见图2），有利于冬季的保暖防风。民居多向院落内开窗，朝南的窗户开的很大，以便于吸收更多的阳光照射，北面基本不开窗或开小窗，建筑密闭性较好，减少建筑薄

弱环节的对外散热，以更好的适应当地的高寒天气。

图1

周围较封闭的方形平面

图2 收分的外墙

3.2 建筑空间构成与气候适应性

3.2.1采光通风的院落空间

当地民居多为二三层小楼，以院落形式围合，中间留一小天井。为了阻挡高原风沙的肆意侵害，墙体外围护结构开窗少且小，这就需要一个较为通透的院落空间（见图3）来提供房间的采光和满足室内的通风需求。

这个小天井作为建筑的向心空间，不仅为房间提供了采光和通风，而且也为建筑制造了一个微气候的调节空间，藏民在这里养树种花，休闲喝茶，成了家庭日常活动的一个重要的外部空间场所。

3.2.2放置冬粮的储藏空间

当地属于藏东南高原温带半干旱季风气候，处于我国建筑气候区划中的第Ⅳ类气候区，建筑热工气候分区中的寒冷气候区。该地区长冬无夏，气候寒冷干燥，为了度过这里漫长而严寒的冬季，民居建筑中都设有一个储藏冬粮的空间，来存放牛羊肉等食物满足日常生活。

储存空间为了长期保存食物，室内温度要求要尽可能低，一般位于房屋的北侧，其南侧为起居室或卧室，这样储存空间在功能上既起到了储存冬粮的作用，又能够作为南侧的起居室或卧室的保护层或者是与室外的缓冲空间。

3.2.3廊子形成的灰空间

当地民居一般都临近天井设有外廊，廊子不仅作为建筑的重要组成部分，也是建筑设计中增强设计效果的重要手法，在一定程度上丰富了建筑的立面造型和空间层次。

民居的二楼一般都是依靠廊子作为其必要的交通要道，此处廊子成了建筑的联系纽带，作为建筑自身的交通空间发挥着作用。其次，廊子作为建筑室内外的过渡空间，连接了室内外，使人能够充分与自然接触，便于和自然的交流，而且在阴雨天，廊子还可作为室外活动空间，避免一直要呆在室内的尴尬，它在一定程度上模糊了室内外的界限，空间的连贯性消除了内外空间的隔阂，给人一种室内外有机的整体感。再者，廊子还是建筑的一个气候缓冲空间，在夏季，太阳高度角大，廊子正好可以避免强烈的阳光直射室内，起到一定的遮阳效果；在冬季，由于太阳高度角比较小，廊子又不会遮挡直射入室内的阳光，从而增加室内得热，进而起到增加室温提高室内舒适度的作用。

3.2.4民居室内的低矮空间

当地民居的层高多为低层高，除了个别集会大殿和寺庙等的层高较高外，大部分民居的层高都较低，一般在 2.1-2.4m 之间，平均净高为 2.2m 左右，一般不超过2.8m 。

设计这样低矮的层高能够很好的适应青藏高原寒冷特殊的高原气候，不仅有助于减少建筑围护结构与外界空气的接触面积，利于保暖，并且房间内部有利于用较少的热量获得较好的热舒适条件，而高大房间则需要更多的采暖热量来加热空间，热空气也容易聚积在顶棚附近，造成能源的浪费。另外，低矮的层高同时也减低了建筑的高度，在西藏冬季大风的气候环境中有助于建筑的防风。可以降低室内空气流动速度，保持室温。

3.2.5晾晒、休闲的屋顶平台空间

由于受山地条件的限制，沟谷纵横，没有大片的平坦用地，

而且受地形条件和大气环流的影响，当地干、雨季分明，太阳辐射强，所以当地民居多设计有屋顶平台，以提供更多的平坦活动场地和更多的晾晒及吸收太阳辐射的场地。

屋顶平台（见图4）上阳光充足，视野开阔，既为住户提供了一个休闲眺望冥想的场所，同时也丰富了建筑的空间层次。在屋顶平台上抬头即可仰望上天，没有任何的遮挡，被人们认为是最接近上天的地方，也是最纯净的地方，人们有时也会把这里作为宗教祭祀的重要场地。

图3 采光通风的院落 图4 晾晒休闲的屋顶平台

3.3 建筑构造与气候适应性

3.3.1建筑保温

该地区冬季寒冷漫长，对建筑自身的保温性能要求较高。

墙体：当地民居多采用蓄热性能较好的厚重的维护结构，一层外墙多由石头和泥巴砌筑而成，经实际测量，墙体厚度达到550mm 以上；二层外墙多采用空心的水泥砌块砌筑而成，墙内形成空气夹层，增强墙体的保温隔热性能（见图5）。

图5 墙体砌筑

屋顶：当地建筑的屋顶构造非常简单，多是在木板上面铺一层厚厚的粘土。为了使屋顶的热损失减少，往往会加厚民居的屋面，屋顶多由两层甚至更多层的木条或木板铺成，然后再在上面覆土，增强室内的保温效果。据了解，屋顶（见图6）一般在安装好的大梁顶部搁放檩条，再在上面铺木楼板，然后覆一层黏土（压实后15-

20厘米），最后表面还会加一层“防水屋面土”，即经过夯打密实和浸油磨光

的具有抗渗性能的阿噶土（毛石、片石、碎石以及被风化了的岩石）。

图6 屋顶构造

门窗：门窗是建筑保温的薄弱环节，当地民居一般不在外围开窗或开小窗，特别是一般不会在北向外墙开窗，窗户开向院内，满足基本的采光通风需求，并且门窗会在冬季挂上厚重的挡风帘布，尽量减少室内的热损失。

3.3.2采光遮阳

为了在冬季充分享受阳光，当地民居特别注重对阳光的利用和引入，选址通常选在南坡上，以便于接受阳光直接照射。民居的南向开窗一般很大，以争取增加更多太阳光的射入。在夏季，温度十几度，比较舒适，但是由于当地的

太阳能资源丰富，太阳光的强度很大，过强的直射光照入室内，会引起人的不舒适感觉，所以民居窗户上多设有挑檐，有的还有遮阳幡布，以阻挡高强度的太阳辐射进入室内。冬季的太阳高度角比夏季小，这样既不会阻止冬季引进足够的阳光，又能防止夏季过强的阳光进入所引起的室内温度失衡和人的不舒适（见图7

）。

图7 窗户挑檐的采光遮阳

3.3.3通风防风

良好的通风不仅能够带走室内多余的热量和潮气，而且能够带给室内以新鲜的空气，给人舒适的感觉。当地民居多选址于山坡上，傍山而建，容易形成山谷风。白天，山峰吸收的太阳辐射多，升温快，热空气上升，引起山谷空气向山峰移动，形成热力环流；夜间，山峰成为冷源，环流方向相反（见图8）。

由于该地区长冬无夏，冬季寒冷漫长，建筑的防风保温就显得尤为重要。当地民居建筑多为回形院落布局，外围墙体向上收分，且尽量避免外墙开窗，具有坚固稳定性和对气候的防御性，来阻挡高原风沙的肆意侵害。

图8 山谷风原理

3.3.4防雨防潮

由于受地形条件和大气环流的影响，当地的干、雨季分明，雨季降水集中，温和湿润，干季降水稀少，严寒干冷。

民居的外墙是会直接受到风雨等侵害的部分，所以墙身应做一定的防水防潮处理。当地民居外墙的一层多是用本身就有防水防潮能力的石材来建造，二层墙体一般使用砌块建造，防水能力也较好。而且当地民居墙体一般都有挑檐（见图9），保护墙体免受雨水侵蚀。民居屋顶最上面用的是当地特有的防水性能较好的阿噶土层压实，防止雨水下渗，而且屋面铺设有排水管道（见图10），将屋顶的雨水及时排到道路的排水沟中。为了防止室内潮湿，民居的各层楼

面均铺木地板。

图9 墙体带有挑檐 图10 屋顶排水管道

4结语

在特殊的高原气候条件下，人们用智慧和劳动创造出了适应当地的适宜性对策，提高了室内舒适性。我们在建筑设计中，只有充分考虑地域特色和气候环境特征，并将其融入到设计中，才能使民居建筑向前发展。

参考文献：

[1]杨柳．建筑气候学[M]．北京：中国建筑工业出版社，2010．06．

[2]何泉．西藏民居建筑文化研究 [D]．西安：西安建筑科技大学．2009．

[3]周娟．适应气候的西藏建筑特色研究 [D]．天津：天津大学．2010．

[4] 贺先枣．与高原土地共生的康巴民居 [J]．重庆建筑，2005：66-69．

[5]

何泉，吕小辉，索朗白姆．“地方神”文化影响下的藏族聚落[J]．四川建筑科学研究，2011，37（3）：236-239．

[6]

李静，刘加平，何泉，刘艳峰．高原气候条件下的西藏传统民居生态经验和盲点[J]．四川建筑科学研究，2009，35（3）：240-242．

气候适应性建筑表皮在建筑改造中的运用

气候适应性建筑表皮在建筑改造中的运用

舒 欣( 东南大学 建筑学院，南京 210096)

，。，,, 9 摘 要目前越来越多的建筑表皮设计展现出气候适应性的倾向本文以星海街 号厂房改造为例探讨了在旧工 ，，、，、、业厂房建筑改造中以气候适应性为出发点结合当地适宜技术文化等特点将绿色节能经济性融入气候适应性建筑表皮

。 的本土设计过程

,, ; ; 关键词气候适应性建筑表皮建筑改造

,, TU201. 5,, A中图分类号 文献标识码

Application of Climate Adaptable Building Skin in Building ,econstruction SHU Xin( School of Architecture Southeast University，Nanjing 210096，China) ,Abstract, At present，more and more building skin designs have showtnh eir tendency ofl imcate adaptation, Taking

reconstruction of plant located in No, 9 Xinghai Street for example，this paper，starting from climate adaptability，discussed local design

of climate adaptable building skin integrating green，energy conservation and econominyt o climate adaptability with consideration of

local applicable technology，culture and other characteristics,

,Keywords, climate adaptability，climate adaptable building skin，building reconstruction

“建 筑围护结构通 常被建筑师们称 作建 筑 表

”， 皮他们认为建筑应该能够像生物一样具备对周

。围环境和气候的适应性因此气候适应性表皮的应

用必须建立在对特定地方条件的分析和评价基础之

上，其中包括对气候条件、地理因素和有利于环境持

，，续性的各种能源的分布获取方式及其利用强度持 1图 改造后的厂房

，，久性等的分析和评价唯有如此才能有的放矢充分

、，整合建筑技术层面的措施使控制气候的手段与被

控制的气候之间协调配合，让一定地域的建筑形式

，与其气候特征相关联并由此产生独特的时代地域

，。特征成为该地域建筑文化的有机组成本文以苏

9 ，州工业园区星海街 号厂房改造工程为例结合苏

州当地的气候特征，探索气候适应性建筑表皮在建

筑改造中的实践经验( 见图 1 : 2)。

1 气候适应性建筑表皮的概念

。气候适应性的概念来自于生物学领域从生物

，，学角度来说生物圈内所有的生物都有表皮这是其 2 图 改造后的厂房轴测图 。赖以生存必不可少的结构组成部分生物体通过表 皮与外部自然界交换物质和能量以维持自身的生态 ,, 2013-06-242013-09-03,, 收稿日期 修回日期 。，，平衡同时生物体通过表皮保护自己适应周围环 ,, ( 1984-)， ，作者简介舒 欣男在读博士研究生

,联系方式, 494704966@ , qcoqm 。境

2 建 筑 科 学 29 第 卷

能够适应不断变化的气候条件的建筑表皮称为

。智能建筑表皮由于在使用智能这个名词来形容建

，，筑表皮的时候可能会产生歧 义因此人们用气候适

，应性建筑表皮来定义这种表皮顾名思义意味着建

。筑表皮能够契合当前的气候状况气候适应性建筑

，表皮不是与室外环境的隔离而是更好的利用它因

为这对使用者的舒适程度和对能源的消耗产生积极

。的影响气候适应性建筑表皮是从传统建筑表皮的 3 图 生态遮阳系统 ，、基础上逐渐演变而来的如窗体自然通风室外遮阳

。等措施在古老的建筑中早有使用然而传统建筑表 ，4 ，中在建筑的 个立面上增加了露天外廊外廊设置

，，皮也有很多弊端夏季室内温度过高冬季外遮阳也 ，了仿木铝合金的水平遮阳格栅可以兼顾通风及外

。会减少白天室内的光线强度气候适应性建筑表皮 。，墙散热然而在不同太阳方位角和高度角的状况

，，是深思熟虑的概念以尽量减少普通表皮的缺点通 ，，下遮阳构件产生的阴影区也随之改变为了满足水 常可以达到在没有空调的情况下保证室内的高舒适 ，平遮阳不同季节和时间的生态设计效果特意种植 。度 、，了凌霄紫藤等攀援植物与水平遮阳构件一起形成

、气候适应性建筑表皮必须与通风太阳能热获 ，，覆盖型生态遮阳系统随着季节的变化能够满足不 、、、、、、取控制眩光日照水平隔热水资源管理材料组 。同的遮阳与采光需求

。装和控制噪声等方面取得一个复杂的平衡尊重能

源和室内环境的气候适应性表皮的角色是尽可能的

将室内环境的需求与室外处于动态变化中的环境相

。协调表皮的表现直接影响到建筑的辅助技术成本

。和室内空调所需的能源

，从建筑学的角度看气候适应性建筑表皮包括

: 1 ) ; 2 ) 以下内涵关注表皮材料对建筑能 耗 的 影 响利

，，用新技术提高对可再生能源的利用效率减少对 不

; 3 ) ，可再生资源 的 浪 费采取适宜的技术措施使 建

; 4) 筑表皮实现与气候环境之间的自我调节注重 表

，， 皮的表现性设计使建筑表皮与周边环境相协调成

。为环境的一部分

2 气候适应性表皮的技术策略

2. 1 生态遮阳系统

在表皮的构造上，运用传统遮阳构件和绿色植

。物的特性达到经济有效的遮阳效果生态遮阳系统

，上种植的是墙体攀附类植物通过植物覆盖建筑表

，，面减少阳光对建筑外围护结构的照射达到遮阳的

。，目的根据苏州的气候特点落叶树木可以在夏季

，，提供遮阳冬季则不遮挡建筑采光而常青树可以整

( 3)。 年提供遮阳见图

2. 1.1 水平生态遮阳系统

4 图 水平生态遮阳系统大样 水平生态遮阳系统用于遮挡正午时分太阳高度

角较大的阳光，一般用南向窗口 ( 见图 4)。 在改 造

3 : 舒 欣气候适应性建筑表皮在建筑改造中的运用 12 第 期

2. 1.2 垂直生态遮阳系统 ， 有效的协调建筑与环境间的相互关系为建筑系统

。 垂直生态遮阳系统用于遮挡上午或下午太阳高提供良好的微气候环境缓冲空间可以大致地分为，，、、、、。度角较低时的阳 光一般用于东西向并和水平遮阳 中庭边庭风井光井天井和庭院等类型在本项 ( 5) 。，，组合于一起使用见图 在外廊的东西立面和南 目研究中经过计算机模拟和方案分析合理的缓冲

，面的局部设置了垂直遮阳格栅由于垂直遮阳的遮 空间系统设置可以有效的促进建筑的自然采光与自

，。阳效果较弱攀援植物可以通过垂直遮阳攀爬至顶 然通风

，，部的水平遮阳格栅上形成整体绿色植物也对建筑 2. 2.1 边庭

。表皮的观感起到一定的装饰作用二层阳台的外围 边庭是室内转化到室外空间的一个过渡空间

，设置了可移动式条形种植槽槽内种植小型开花灌 ( 6) 。、、、4 ，见图 在建筑的东南西北 个立面在原有

，、。2.4 m ， 木如杜鹃月季等绿色植物与垂直格栅一起共同 外围护结构基础上增加了宽为 的露天外廊

。并在外廊水平和垂直界面设置 仿木铝合金遮阳格 构成了垂直生态遮阳系统

，“”，栅营造出类 似 苏 州 传 统烟 雨 长 廊的 意 向形 成

。，边庭式空间随着攀援植物的生长在夏季枝繁叶

，; 茂可以形成生态遮阳冬季叶子脱落后又能给室内

。，带来充足的阳光作为室内外的缓冲空间边庭很

。好的调节了建筑表皮的微气候除了形成良好的互

、，动景观起到防护作用还阻挡了来自外部的噪音干

，。扰成为设计师休息交流的理想空间

6 图 边庭

2. 2.2 内庭院

，、从建筑表皮的角度来看天井院落可以看做是

，建筑进深加大后为了使靠近核心部位远离外界面 5 图 垂直生态遮阳系统大样 的空间与外界气候资源沟通而采取的外表皮曲折凹

。进的现象苏 州 的 民居建筑中都有若干天井和院 2. 2 缓冲空间系统 ，，落来辅助调节室内气候的舒适性具有明显的缓冲 ，由于建筑是由几种不同的空间质地构成的建 ，。空间的生态特性为建筑提供了采光和通风 筑表皮则应该是将这些空间质 地分隔开的面的组 ，由于建筑过大的进深在改造前建筑中部的采 ，2 。合应该包含实体和空间 方面的属性气候适应 ，光与通风效果很不理想最近采光界面到建筑中部 ，性建筑表皮的存在形式也是多样的可以是一个实 35 m。，2 距离约为 改造时在建筑物中部设置了 个 ，，体的围护面也可以是一个空间体最为常见的双层 Z。“”180 字型的开放式庭院北侧的庭院面积约为 2 。建筑表皮就 包 含 实 体 和 空 间 方 面 的 元 素所 谓 2 m。，为了保证内部工作空间的自然采光庭院被设 计“”( 、缓冲空间就是建筑中能够利用能源 如 风 能太 1 “Z”。， 为 个字 型水成为北侧庭院的设计 主 题将、) ，阳能雨水等对外界自然气候要素的利用和缓解 转化为景观池用水 屋顶回收的雨水沉淀过滤后。，的建筑空间缓冲空间介于室内外空间之间可以

4 建 筑 科 学 29 第 卷 ( 7)。 ，，见图 夏季午时太阳光可直接照射该庭院水

面在作为观赏景观的同时也降低了庭院里的温度。

9 图 日光照明系统

7 图 水庭院

，另一个内庭院设置在建筑内部的南侧可以称

( 8) 。之为绿庭院见图 庭院中以绿化和景观木铺地

10 图 日光照明效果 ，。为主布置了一些桌椅供人们休憩通过一层的门

，厅这个庭院的景观可谓是一览无遗为门厅提供了 ; ，的环境舒适度而在冬夏等气候极端的情况下建筑 。采光的补充 。，的自然通风与节能就很难兼顾在改造中针对这

，一问题将原有屋面的固定采光玻璃罩替换为电动

( :1 2) 。11 开启的玻璃天窗 图 由于地面 到 天 窗 开

6 m，启处的高度为 利用这个范围内上下部的气流

，， 温差形成压力差使热空气从天窗置换出去形成热

，， 压自然通风并带动天窗底部周边空间的空气流动

解决了大进深办公室在冬夏季节的内部空气流通问

，1 。， 题使天窗开启是成为 个拔风的通道与此同时

，在天窗下部设有仿木百叶在夏天太阳高度角较高 8 图 绿庭院

，，时可以减弱 午 间 的 直 射 阳 光起到有效的遮阳效 2. 3 ; ，日光照明系统 果而较低太阳高度角的冬天阳光可以通过构件的

，，，反射将太阳辐射的光和热反射进室内增强室内的 在改造中结合苏州当地的气候特点设计对原

，11 。有厂房的建筑表皮了进行改造厂房屋顶的 个天 热量获取

，窗被替换为可开启天窗保证设计型空间的照明需

。，，求由于改造后的办公楼占地面积大层数少其内

部采光相对较弱，因此运用日光照明系统( 见图 9)。

日光照明系统通过与采光天窗与落地外窗的结合，

可以通过高效的光导管和带有紫外线滤除功能的透

。光罩将屋面四周的日光引入室内日光照明系统的 11 图 天窗系统 运用使建筑室内在白天可以充分的利用自然采光，

，基本不需要额外的人工照明极大地减少了照明的

3 软件模拟与测试分析 ( 10)。 用电消耗见图

2. 4 天窗系统 3. 1 建筑通风模拟

，在既有建筑改造的设计中建筑表皮外窗的节 ，，在方案设计阶段利用计算机模拟分析软件分

1 。，能设计是 个关键点在苏州地区气候适宜的春 别对夏季和冬季的主导风向东南和西北风场进行自 秋季节，开户外窗进行通风即可直接改善建筑室内 ，。( 然通风模 型 研 究以期制定合理的设计方案见

5 : 舒 欣气候适应性建筑表皮在建筑改造中的运用 12 第 期

12 图 气候适应性窗系统大样

，13) 0. 2 :。建 筑达到 30. 27% ，采光照度更是高达 1 498 L图 经过 计 算室 内 大 部 分 区 域 的 风 速 在 X

1. 0 m / s 范 围 内，较 为 舒 适，室 内 的 最 低 风 速 接 近 ，11. 17% 设计办公室的平均自然采光系数也有 平

551. 80 L，0. 2 m / s，2. 3 m / s，均的自然采光照度也达到 取得了非常良 室内最高风速大约为位于东南向X 。，，。 风入口处建筑室内办公空间的空气龄较小自然 好的自然采 光 效 果极大地节约了照明用电消耗

，， 通风效果良好其中最小空气龄位于东南侧窗户处 ，长期处在日光色温场所可以使员工心情愉悦大幅

。 提升工作效率 。，而西北侧房间的空气龄较大与此同时东南向房

4 Paa，3 P， 间的两侧压差为 中间房间的两侧压差为

1. 5 Pa。西北向房间的两侧压差为 建筑东南部及西

，南部由于风差较大在夏季非空调时段能够形成良

，，好的自然通风受两侧风压的影响建筑中部的自然

，，通风也较好而北部的自然通风较弱但仍能满足自

。然通风要求

14 图 二层工作面采光系数分布

3. 3 建筑能耗测试分析

( 1、2 ) ，经过能耗 测 算 见 表 表 对 于 老 办 公 相

，22% ，350 h 楼新大楼的节能率提高了 每年可缩短 13 图 东南风场下的室内外风速和风压云图

，，65 的空调开启时间每年可节约电费 万元其中照

3. 2 建筑采光模拟 22 ，3 明系统节约电费 万元太阳能系统节约电费 万

在自然采光方面，也利用模拟软件分析改造后 。 ，40 ; 4 元空调系统节约电费 万 元节 约 水 费 万 元

( 14) 。室内的自然采光情况 见图 由于利用了 日 光 ，，在改造工程结束后大楼投入使用的这段时间里生，、、、 照明系统建筑内二层的走道门厅大开间办公室。、 态化的建筑设计得到了员工们的一致好评舒适

， 会议室等场所自然采光即可满足室内的采光需求 ，健康的环境使每个人的身心都得到了放松提高了 ( )123 。。下转第 页 不需要额外的人工照明其中走道的最高采光系数工作效率

123 ，: 郑 坤等冰球式蓄冰系统设计分析 12 第 期

，: ) 5. 6 / ) 2. 5 ? ，2) 主机蓄冷 况溶液供回液温度为由于冰球式蓄冰槽的阻力较小本工程采取主

机单独供冷 5 /10 ? ，联合供冷 2 /10 ? 。 的单级泵主机上游串联系统能满足不同工况运行要

，。根据以上分 析各种运行工况的流量和扬程参 求

。3) 数的确定关键在于溶液供回液温度的合理选择设 乙二 醇溶液泵应由不同工况运行 参 数 综 合

，计时可以在选择双工况机组和蓄冷方式后初步确定 确定合理选择溶液供回液温度是实现单泵匹配的

，。主机蓄冷和单独供冷工况的供回液温度进而确定 关键

，在此两种工况下乙二醇泵的参数最后校核联合运 ,, 参考文献，行工况的供回液温度使其满足二次侧供回水温度

,1 , ，，，, 李先庭张茂勇赵 庆 珠等冰 蓄 冷 系 统 中 卤 水 泵 的 合 理 配 。的要求这样设计的乙二醇溶液泵可以在不同工况 ,J,, ，2002，32( 3) 7:0 -74, ，，置和选型暖通空调杜雁霞贾代勇。下高效运行 ，, ,J,, 耿 世 彬等蓄 冷 率 与 冰 蓄 冷 空 调 系 统 经 济 性研究制2 , ,，2004，( 2) 4:6 -49,冷学报 ，, 张力君张萍蓄冷率对冰蓄冷空 调系统经济性 的 影 响及最 3 结 论 ,3 , ,J,, ，1997，27( 5) 2:- 5, ，佳蓄冷率的确定方法暖通空调胡力蛟, 蔡龙俊折算天数法确定 冰蓄冷空调系 统 的 设计蓄 冷率，在本工程的前述条件下蓄冷率和乙二醇溶液 ,J,, ，2008，27( 4) 3:9 -41,建筑热能通风空调 ,4 , 泵的匹配分别决定了蓄冰系统运行的经济性和稳定 , GB 50189-2005 中国建筑科 学 研 究 院公 共 建 筑 节 能 设 计 标 ,S,, : ，2005,准北京中国建筑工业出版社 。性 ，, ,M,, : 赵庆珠等蓄冷技 术 与 系 统 设 计北 京中 国 建 筑 工 业 ,5 , ，1) 蓄冷率应由技术经济分析确定本工程蓄冷 ，2012,出版社

0. 1 : 0. 3 5 : 6 a，率在 时动态回收年限为 系统运行,6 ,

。，具有经济性根据项目的特点选择设计蓄冷率为

0. 27。

。( )筑能耗等 5 上接第 页

，同时立足本土化的设计手段尊重地域气候环 1 ( ) 表 改造前后办公楼能耗用电量比较 ，，，境运用适宜技术通过总结和创新将苏州传统建 ( )面积实际使用 用电量 用电量 、，筑功能形式和空间融合先进的模拟设计手段通过 2 2/ kWh / m/ ( kWh / m/ 月) ，、 筛选而加以本地化运用并与项目本身的经济条件7 000 127 907 18.75 原办公楼 ( 无食堂) ( 2009年 8 月) 。、、气候条件等地域基质结合综合运用建筑结构景11 000 131 251 现改造后 11.628 、。观设备与室内多种设计来达到气候适应性目标 ( 含食堂) ( 2010年 8 月) 新办公楼

,, 参考文献2 ( ) 表 改造前后建筑设计部办公室能耗用电量比较 ,1 , GerhardH ausladen, Climate Design: Solutions for Buildings That 照明电脑 空调用电 总用电量 用电量 使用面 Can Do Morwithe Less Techolnogy ,M,, Berlin: Birkhauser 22 / kWh / kWh/ kWh 积 / m 用电 / ( kWh / m/ 月) Verlag AG，2005, 原办公楼 761 4 51 01032 1 1483 1 194. 9 GerhardH ausladen, Climate Skin: Concepts for i lBduing Skins ( 2009 8 ) 年月 ,2 , That Can Do Morwithe Less Energy,M,, Berlin: Birkhauser 现改造后新办公楼 900 3 88 75 86 49 75 1108. 3 Verlag AG，2008, ( 2010 8 ) 年月 U, Knaack and, KTlein, The FutureE nvelope 2: Architecture- ,3 , Climate-kSin-Volume 9 ,esearch in Architectural Engineering

Series,M,, Delft: Delft University Press，2010, 4 结 语 Jenny L ovell, Building Envelopes : An Integrated Approach

( Architecture Briefs) ,M,, New York: Princeotn Architectural ,4 , ，在本次建筑改造项目设计过程中借鉴了生态 Press，2010, ，学的基本原理将建筑表皮视为具有自我调节功能 , 李保峰适应夏热冬冷地区气候的建筑表皮之可变化设计策

,D,, : ，2004,略研究北京清华大学 。，的生物表皮因此笔者力图以建筑表皮作为气候 ,5 ,

，适应性的立足点与出发点探寻如何通过建筑表皮

、、的设计最大限度地获得日照采光通风以及节约建

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