氣候導向下的建筑形態設計方法研究

□姚柏鋼

(寧波萬邦裝飾工程有限公司 浙江 寧波 315000)

氣候導向下的建筑形態設計方法研究

□姚柏鋼

(寧波萬邦裝飾工程有限公司 浙江 寧波 315000)

隨著社會經濟的發展，人們對建筑的需求不僅僅是滿足基本的居住功能，而是追求更高層次的目標。在綠色生態的理念下，能夠結合氣候條件的建筑深得人心。氣候是建筑設計中重要的影響因素。本文研究了結合氣候進行建筑形態設計的方法。

氣候導向；建筑形態；設計方法

1 影響建筑形態的主要氣候因素

氣候是某地區長期的平均狀態，具有長期性、穩定性，與天氣存在顯著的區別。氣候分別包括狹義和廣義的氣候要素，狹義的氣候要素主要為日照時長、溫度、濕度、氣壓等，廣義的氣候要素主要為太陽輻射、蒸發量、大氣透明度等。通過氣候要素的長期統計數據可以總結出地區的氣候特點，從而更加合理的利用氣候條件為建筑設計服務。

氣候與人類的生產、生活息息相關，其能明顯的影響地區的建筑形態。我國幅員遼闊，不同地區的氣候條件差別顯著。比如西北干旱少雨，其建筑形態多采用平屋頂，利于散熱；而南方降雨充沛，其建筑形態多采用坡屋頂，利于及時排出雨水。影響建筑形態的主要氣候因素為太陽輻射、溫度、濕度、降水、風等。

1.1 太陽輻射

太陽輻射是指太陽向宇宙空間傳遞的能量。雖然地球接受的太陽輻射能量僅為太陽總輻射能量的幾十億分之一，但其是地球最重要的能量來源，能夠顯著影響建筑的保溫隔熱條件和自然采光。因此，太陽輻射對建筑形態的影響尤為顯著。

不同地區的太陽輻射強度不同，造成地區之間的溫度、濕度不同。在低緯度地區，建筑受到太陽照射的時間、強度都比高緯度地區多，建筑受到的太陽輻射熱量較多，故在設計建筑形態時應盡量減少太陽輻射，使建筑在夏季能夠有效減少熱量輸入。在高緯度地區，應盡量使建筑形態獲得更多的太陽輻射，從而保持建筑室內的溫度，有利于建筑保溫。此外，太陽能作為一種清潔能源，其利用價值較為重要。因此，在設計建筑形態時，要科學合理的設計建筑形態，以達到充分利用太陽能的目的。

1.2 氣溫

氣溫表示的是空氣的冷熱程度，是與人們生活密切相關的氣候指標。氣溫的變化非常迅速，地點、高度等均可以明顯影響氣溫，其中最顯著的影響因素是太陽輻射。氣溫的周期性變化主要是由于太陽輻射造成，表現出日變化和年變化。在夏季，太陽照射地表時間較長，夏季的氣溫較高；在冬季，太陽照射地表時間短，冬季氣溫較低。

溫度是氣候條件的重要因素，是判斷建筑設計是否節能的主要因素，也是影響建筑存在形態的關鍵性因素。不同氣候地區建筑設計是需要解決空間場合不能滿足人體舒適度的問題，即克服由于氣溫(和其他氣候要素)效應給人的生存環境帶來的不舒適的可能性[2]。

1.3 濕度和降水

空氣的濕度主要取決于水分的蒸發量，其能顯著影響人體舒適度。濕度能夠影響建筑材料的保溫性能、耐久性等，對于建筑的壽命具有重要作用。降水也是影響人們生活環境的重要因素之一。對于降水較為豐富的地區，建筑形態必須考慮排水，通過設計坡屋頂利于雨水的順利排出，以保證建筑的使用效果。此外，在冬季時，降雪會使屋面承擔較大的荷載。設計建筑時，設計師需通過合理的方法減少屋面積雪的厚度，從而減少荷載。

1.4 風

風是空氣流動的重要因素，能夠保持室內空氣的新鮮度。不同地區的風向存在較大差異，在設計建筑時需重點考慮風向的因素，在必要的部位預留窗洞，使風能夠順利進入室內。風除了能夠顯著影響建筑的形體之外，還能夠加快室內有害物質的消除。因此，建筑師需根據氣象局的統計資料，結合實地考察的結果，綜合周邊建筑對風的影響，才能設計出科學合理的建筑形態。

2 建筑形態與氣候適應性的被動式關系

被動式設計主要是指根據建筑的功能需求，利用簡單實用的技術，結合當地氣候盡量采用清潔能源，減少資源的消耗。被動式的設計方案是指在方案創作過程中，根據建筑所在地的氣候特點，遵守區域環境控制原理，綜合考慮建筑的功能和形態，科學合理的設計建筑各個模塊，使建筑盡量減少空調、暖氣的使用，使建筑自身對氣候具有較強的適應能力和調節能力，建造出滿足人們需求的綠色建筑。但是，被動式設計并不是說明完全依賴建筑自身的調，而是減少外部設備的使用，主動降低建筑的能耗、提高建筑的環境舒適度。被動式設計不僅僅可能應用于單體建筑的設計，也可以應用于建筑群的設計。

2.1 宏觀層面

建筑所在地的太陽輻射、氣溫、降水、濕度等圴是氣候中的宏觀因素，人類無法對其進行改造，只能適應氣候。因此，建筑形態只能被動式的接受氣候的影響。在建筑選址時，要詳細考察氣象資料，避開氣候惡劣的區域，將建筑選擇在氣候條件良好的位置。比如在經常發生滑坡、泥石流的區域，建筑選址應避免上述區域，避免建筑受到地質災害的影響。

在宏觀層面，被動式的設計原則需考慮以下3個因素：（1）根據建筑所在地的氣象資料進行詳細的分析和評價，研究對建筑的有利因素和不利因素，針對建筑的功能，結合地形條件選擇合理的位置；（2）充分利用地形、植被、水分等環境因素，考慮上述環境因素對氣候的影響，如果環境因素對氣候有利則加以利用，否則，則對環境因素進行合理的改造，使其對氣候的影響減小；（3）根據建筑所在地的地形地貌，結合地質資料，選擇地質條件較好的區域，避免容易發生地質災害的位置。

2.2 中觀層面

中觀層面主要是指建筑室外的氣候與建筑內部空間形成之間的相互影響作用，以及室內氣候與建筑內部空間之間的相互影響作用。微氣候是指某個有限范圍內的氣候狀態。建筑室外微氣候是指建筑外部局部范圍內的氣候，建筑室內氣候環境是指室內的人工環境。人類建造房屋的目的就是為了創造良好的室內環境，與外部的惡劣氣候相隔絕。

在中觀層面，適應微氣候的建筑形態設計主要考慮下列因素：（1）在建筑選址時，要注重太陽輻射、風向、風速等，盡量利用自然環境的有利方面；（2）調整建筑形態，使風向和風速在建筑內部能夠快速流通，促進內部與外部空氣的交換；（3）利用周圍綠化植物、道路、水體對環境的影響，改善建筑室外微氣候，創造出有利于室內微氣候的環境。

2.3 微觀層面

微觀層面主要是指建筑內部的空間構成、細部的處理以及建筑材料的選擇對室內微氣候的影響。為了創建更加宜居的室內微氣候，人類通過各種設備加以輔助，比如空調、除濕機等。

在微觀層面，建筑形態設計需考慮下列因素：（1）通過計算分析，調整建筑的平面、立面使建筑達到合理的體形系數；（2）利用建筑熱工學的知識，合理選擇建筑保溫隔熱的材料，減少室內與外部熱量的交換；（3）采用適當的構造技術加強室內空氣流通，盡量減少空調等設備的使用。

結束語

建筑設計與氣候密不可分，人類的生活受到氣候的影響巨大。在設計建筑時，建筑師需具有整體觀念，從宏觀層面把握氣候對建筑形體的影響，在中觀層面科學合理的利用自然環境，在微觀層面創造出更加宜居的室內環境。

[1]鄭林風.試析氣候導向下的建筑形態設計方法[J].中國新技術新產品,2015,(2):99.

[2]王健.氣候導向下的建筑形態設計方法研究[D].北京:中央美術學院,2009.

1004-7026（2017）12-0057-02

TU201

A

DOI：10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.12.045