在东北地区,建筑总体布局对气候的适应重点在于对夏季自然风的利用,降低夏季建筑室内外辐射热,以及冬季对日照的利用。在许多情况下,以一种固定的模式同时满足夏季降温除湿和冬季保温两种需求是困难的,因此在建筑总体布局和内外空间环境中设置灵活性的设施或空间,并辅之以随季节变化的绿化手段,通过在冬、夏两季的局部调整,使建筑群体适应当时、当地的气候变化,是一种有效而持久的方式。然而,由于不同区域气候变化的复杂性和不定性,在建立建筑适应气候基本模式的基础上,应针对不同的地域气候特点做出灵活的调整与更新。近几年东北地区建筑在适应气候方面取得了一些成果,使东北建筑具有了明显的地域性。
(一)对场地基本气候条件的认定
东北地区地形的复杂性以及风向、降水等自然因素的季节性变化,常导致局部性地方小气候与总体气候条件有一定的偏差。因此,东北地区建筑设计者对具体建设场地进行局部微气候特征分析时,不仅仅参照统一的气候数据。特别是在规模较大的建设项目中,建筑群体的不同部分由于地形的坡向、起伏和遮挡,其所处的气候状态可能会起变化。设计师们分别对其加以研究和分析,重点考察对改善建筑室内热环境起决定性作用的气候因素,如日照、风向、风速、温湿度、降水等,并进一步了解这几种主要气候因素相互作用后可能产生的综合效应。同时,为了克服气候不利因素所采取的相关措施也是综合的,除了考虑建筑物自身的相关措施外,对自然地形和绿化植物的利用也是重要的辅助手段。因此,在考察场地中的基本气候条件时,还要结合场地的坡度、坡向、水体、植物类群的生长分布等可能影响场地微气候的因素加以综合分析,为随后总体布局原则的确立提供尽可能详尽的依据。
(二)保证主体建筑有良好朝向
在东北地区,不同方位的朝向对建筑室内环境的影响较大,其中建造夏季防止日晒、隔热和冬季获取日照是改善室内环境舒适度的关键。通过建筑实践,东北地区最理想的朝向处于南偏东15°至南偏西15°之间,不宜超出南偏东45°、南偏西30°。
(三)有利于疏导气流的总体布局
(1)在总体布局中根据夏季主导风向的走向留出通风通道,并结合通风通道设置室外公共开放空间和林荫休息带。东北市域全年主导风向多为北风和西北风,但风速均很低(夏季平均1.4 米/秒,冬季平均l.l 米/秒),而夏季东南风虽然频率不高,但风速较高,对室内的通风散热作用明显,因此将夏季东南风作为总体布局的主要依据之一,比较符合东北地区夏季风的环境特点。
(2)为保证建筑群体的总体通风效果,建筑与主导风向入射角宜为30°至60°,避免前排建筑对后排产生遮挡。
(3)在群体组合上尽量做到前后错列、斜列、前短后长、前低后高及前疏后密。
(4)充分利用小气候的局部风,如山阴风、顺坡风、山谷风、水陆风、林源风等,在夏季主导风向上种植高大乔木,使室外热空气在进入室内前先通过树荫降温,使夏季风的通风散热效果更佳。
(四)点式建筑与板式建筑结合的布置方式
近几年,东北大中型住宅开发区比较多,而且大多采用点式建筑与板式建筑布置方式。点式建筑是指建筑几个方向的面宽接近,各功能房间围绕中心交通体布置的建筑形式;板式建筑是指建筑面宽远大于进深,各功能房间通过水平交通走廊联系的建筑形式。点式建筑由于结构稳定性较好,常作为高层建筑乃至超高层建筑的主要选型,而板式建筑常作为对景观要求较高,需要较多采光面的中、高层建筑的选型。点式建筑与板式建筑的总体布局模式,与用地坡向、主导风向、建筑自身功能需求三方面因素有关,对建筑利用或克服自然气候条件有较大影响,因此对板式建筑与点式建筑在层数、朝向、数量、连接方式等方面的研究尤为重要。(www.xing528.com)
大中型住宅开发区,在总体布局上依据实际条件进行通风设计,不仅可有效改善住区内部的微气候条件,而且对于住宅节能有直接的效应,是住宅区可持续发展的目标之一。目前,以较大进深(12 米以上)、南北朝向的户型为主的板式小高层住宅建筑比较流行。这种住宅形式多为一梯两户,对于改善住宅室内的通风条件有利,因此为了充分发挥板式住宅的优势,弥补其在用地、朝向、自然通风方面的不足,可根据板式住宅与点式住宅的不同特点做相应调整。
(1)将窄面宽的点式住宅布置于夏季主导风的上风向,使自然风能进入住区的内部,并减少由于住宅面宽过大而引起的风速降低。
(2)减少板式住宅的连接长度,最好每个连接体的总面宽不超过60 米。板式住宅断开的位置不宜处于同一直线上,应相互错开,并且开口方向应与主导风向一致,使空气流动能进入两栋板式楼之间。
(3)通过在两排板式住宅楼之间增设点式住宅的方式,加大板式住宅楼之间的通风间距,提高通风效果。
(4)加大住宅楼群在主导风向上的外部空间开口,通过设置贯穿住区的绿化开敞空间、局部住宅底层架空等方式创造更大的自然风导入面。
(五)室外环境的适应气候设计
东北地区建筑在处理室外环境时,适应气候措施一般兼顾建筑室内热环境条件改善和户外活动场所改善两方面的要求,结合建筑场地的实际条件,通过植物配置、硬质铺地设计等手段达到降温、减湿的目的。
首先,根据场地和建筑的朝向、位置选择合适的常绿和落叶植物。由于植物的树冠有遮阳的作用,因此在选择植物时,同时考虑建筑和活动场地夏季抵御日照和冬季利用日照的要求。其中,在建筑的西墙和冬、夏两季均要使用的活动场地上选用高大的落叶乔木,使其既可在夏季遮阳又不影响冬季的日照利用;在夏季主要户外活动区域和冬季主导风向上,一般栽种常绿乔木,使植物起到夏季遮阳和减弱冬季风的作用。
其次,根据人们在夏、冬两季室外环境布置的户外活动规律和使用要求,合理设置硬质铺地。例如,对于夏季经常使用的活动区域,地面铺装材料应选择吸热小、热惰性高的材料,并充分考虑铺地与植被、水体等环境因素的搭配。
除此以外,还在建筑的夏季阴影区内设置排水坡度较大的硬质铺地区:一方面,可利用建筑的阴影形成夏季无日照的户外活动场所;另一方面,可降低建筑户外的空气湿度。同时,尽量使北侧室外地面少吸收水分—具有较大坡度的硬质地面可快速将地表上的雨水通过排水系统排走。若在建筑北侧阴影区内的场地积水,则效果会适得其反。建筑周边的水体设置戏水池或观赏水景,并设有随季节调整的措施,在夏季利用水体的吸热作用降低地表温度,起到对建筑间接降温的作用,冬季则做溜冰场使用。
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