建筑单体设计对气候的适应的研究成果

在东北地区，建筑单体设计对气候的适应重点在于创造良好的室内自然通风条件与冬季保温条件。不同类型的建筑，由于使用功能不同、对室内人工环境的要求不同，对气候的适应方式也不同。从类型上来看，住宅建筑对室内环境控制的要求较低，单体功能也比较简单，比办公、旅馆、商业和博览等公共性建筑在适应气候方面有更多的灵活性。然而，中高层和多层的办公、旅馆类建筑只要在功能上打破传统的布局模式，增加内部空间的灵活可变性，就能在适应气候方面取得明显的成效。对于东北地区，适应气候的建筑具有如下主要特征。

（一）创造良好的室内自然通风条件

保持室内空气流通是东北地区建筑适应夏季潮湿、炎热气候最有效的途径之一。在不使用空调的情况下，良好的室内通风有助于降低室内的辐射热能和空气湿度，而且风速越大降温降湿效果越好。近几年来，在东北地区的住宅建筑设计中，已普遍将保持良好室内通风作为一个设计前提加以研究和应用。然而，大部分的高层办公、旅馆建筑以及大量的商业建筑，由于体积大、进深大、自身对室内热环境的要求较高等因素，仍以机械空调设施作为保持室内气候状况的主要手段，缺乏利用建筑学的设计手段促进建筑室内通风的相关研究。

1.住宅建筑的室内自然通风设计

（1）设计较为开敞通透的平面。把建筑内较通透的空间（客厅、餐厅）顺着通风的方向贯通，并在此方向上尽量不设置较大的横向墙体阻碍通风，使户内主要通风路线较为顺畅。采用“敞厅”的处理，使之与套型内其他房间直接相通，通风路线通畅，阻力小，流速快，通风流量大，而且流场分布均匀。较大的敞口也便于夜间室内热量向室外散发，有利于降温。敞厅与阳台结合，使室内外空间融为一体，部分起居活动也可外移。

（2）利用风压形成自然通风时，建筑进深应当不大于14 米，进深太大会使空气的流动阻力过大，减小风速，影响换气效果。门、窗对位，可避免气流的转折和“缩颈”现象。居室前后组合时，如在横墙上开门则会形成气流转折和“缩颈”的现象，对通风较为不利。

（3）利用天井并改善建筑室内的通风条件。天井由于受到建筑较多的遮挡，白天受阳光照射时间较短，天井中的气温一般比室内及建筑周围环境的气温低。在无风或风压很小的情况下，天井与室内及室外环境的热压差使天井中的冷空气向室内流动，有利于改善室内的小气候。当外部环境的风压较大时，天井处于负压区，可起到抽风的作用。

（4）充分利用转角通风。对于点式住宅或条式住宅尽端，可利用相邻的两个朝向，通过设置对角门窗的方式组织转角通风。为了组织好室内的穿堂风，除选用空间通透的住宅平面外，应加大开窗面积，使门窗尽量对位，避免通风气流的转折和“缩颈”。必要时可加设导风构件，如在窗的部位加设挡板、百页等。在套内平面空间组织上，采用敞厅、敞廊、敞阳台的手法也有利于加大通风量，加快夜间的室内散热。

2.公共性建筑的室内自然通风措施

东北地区的公共性建筑由于体量、平面功能和形状不同，其室内自然通风运用机理和方式都相应不同。对于体量复杂、功能综合性强的大中型建筑及建筑群而言，虽然可综合运用不同方式的自然通风措施，但由于建筑进深较大或处于城市空气质量较差的区域（如靠近交通干道），一般情况下仍采用机械通风为主、自然通风措施为辅的方式。对于高层建筑，可充分利用自然风的垂直分布特征来促进全部或局部室内自然通风，从而达到降低空调制冷系统能耗、获取自然新风的双重目标。传统高层建筑中心筒体式的平面布局形式不利于自然通风的实行。一些公共建筑在设计中应采取以下改进措施。

（1）在场地条件允许的情况下，尽量保证建筑标准层平面在夏季主导风向上有最大的展开面，使建筑获得最大的迎风面，从而在建筑的迎风面和背风面之间形成较大的正负风压差，提高建筑室内的空气流动强度。当建筑迎风面不能满足要求时，应结合建筑功能设置相应的辅助设施。(www.xing528.com)

（2）为了提高高层建筑的自然通风效果，其标准层平面应多采用有利于通风的长方形平面，并将封闭的核心交通体移至建筑的东西两侧山墙，使建筑中心的主要功能用房成为开敞的通风通道将大体量、集中式的公共性建筑根据自然通风原理做有效分解，使之形成多个适应自然通风的连接体。高层建筑与其裙房可考虑以庭院的方式连接，以解决大进深体量带来的通风不畅。庭院有一侧或多侧对外开敞，或围合庭院的建筑在底层局部架空，都能获得较好的通风效果。

（3）在满足消防的前提下，可在建筑内部形成多个不互相贯通的竖向通风井，利用建筑内部的热压差形成向上流动的空气通道。对于规模较大的商业性建筑，可在大、中型建筑体量中设置贯穿所有楼层的中庭或边庭空间。中庭顶部设置带有排气口的玻璃顶盖，建筑每层靠近楼板处设置进气口，中庭顶部空气在日辐射作用下温度升高，与底部空气形成温差，从而形成内部空气的抽风效应，带动各个楼层的空气流动，实现自然通风。

另外，还有一些措施也适应东北地区的气候特征。虽然由于技术、经济的原因在东北目前尚没有实例，但是随着经济与技术的发展，这些措施会在东北实现，成为东北地域性建筑适应气候的特征。

（4）采用机械辅助自然通风措施，通过在建筑周边环境中设置吸取新风的装置，将经过降温处理的新风导入大型建筑中心较封闭的区域，利用建筑内部的热压实现自然通风，如诺曼·福斯特设计的柏林国会大厦改造、索尼中心等作品，都采用了这种方式。

（二）创造良好的冬季保温条件

东北地区，在建筑布局与内部功能设计上，主要考虑防止冬季严寒对建筑内部热环境的不利影响。因此，应根据传热原理从建筑功能布局、墙面构造处理和墙体材料使用等方面进行综合考虑。

（1）控制建筑形体系数。当建筑形体系数（建筑物与外界大气接触的外表面面积与其所包围的体积之比）小于0.3 时，东北地区传热系数不超过1.16W/（m2·K）。

（2）控制窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值。JGJ 26—995《民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定，指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。

（3）外墙材料的选用。采用热惰性强、热容量较小的轻型外墙材料或复合墙体技术，降低墙体传热系数，达到保温的目的。

（4）调整房间的功能布局。为了减少冬季寒冷对主要房间的影响，在建筑的北面可设置次要的功能房间，如卫生间、储藏室等人的活动频率相对较少、对室内舒适度要求不高的房间，或设置疏散楼梯、电梯、管道井等功能设施空间。