建筑外墙及屋顶是抵御自然不良气候条件最主要的防线，也是建筑适应自然、利用自然、改善室内气候的主要研究对象。目前许多成功的生态建筑实践表明，通过对建筑外表面一系列技术性措施的运用，建筑完全能够以被动适应和主动适应两个方式在不良的室外气候条件下实现室内气候的舒适性。所谓被动适应，就是建筑采用简单易行的适宜技术措施来适应特定地区的特定气候条件。由于气候条件变化无常，被动式的建筑适应方式能够对某一地区的主要不良气候条件有明显改善，但不能适应全部气候条件下的细微变化和差异。现在，被动适应气候建筑由于有构造简单、造价低廉、利用当地材料、建造技术易掌握等优点，一直是广大发展中国家建筑师的主要研究方向。对于那些气候特征明显、气候条件稳定的地区而言，被动适应的建筑方式具有更广的应用前景和基础。
东北地区建筑适应气候的设计在技术和经济条件的制约下，只能走被动适应的道路。通过对传统民居适应气候措施的研究，借助新的建造技术和材料技术，仍可取得较理想的适应性效果。东北地区的气候特征决定了夏季通风和冬季保温是建筑适应气候的两个主要方向。为了使固定的技术措施能同时适应冬、夏两季的气候变化，除了保证室内空间布局应具备一定的灵活性外，在细节构造设计上亦应保持一定的灵活性—这种灵活性不是依靠电子控制手段实现的，而是依靠人力手段，通过将建筑外墙上的局部设施在形状、构造、位置、方向等方面做适当改变而实现的。从某种意义上讲，这种灵活性使固定的被动适应手段变成了具有一定自我调节能力的半被动（半主动）式适应手段，而且由于不采用电子机械控制手段，具有一定灵活调节能力的被动适应措施具有造价低、构造简单、易掌握、可靠性高、易维修和施工安装方便等优点，因此适合在大部分类型的民用建筑上使用。
建筑细部适应气候设计涉及构造、材料施工和维护管理等多个方面，并且只有在造价较低的前提下才能具备推广的可能性。因此，造价低、多用途和易使用应是设计的基本原则。近几年来，东北地区在建筑屋顶的细部设计和应用方面进行了有益的探索，并取得了一定的成绩。但是，针对东北地区气候特点在建筑外表面上进行的综合适应性研究尚有待深入，特别是在墙体构造等方面的研究成果，有利于实现建筑节能，达到低投入、高效率的目标，具有广泛的应用前景和经济效益。
（一）屋顶设计
一方面，屋顶是建筑表面承受日照最直接、持续时间最长的一个面，是冬季保温、夏季通风最重要的一个环节；另一方面，屋顶处于建筑的最高点，具有良好的景观视野和获取通风的优先条件，也是建筑造型的重要组成部分。屋顶细部适应气候的构造特征涉及屋顶保温、通风和屋顶空间利用两个方面。
1.双层屋面
东北地区的建筑多采用双层屋面。使用双层屋面对于东北地区建筑的保温、通风有着较好的效果。双层屋面设计的原理是通过设置屋面架空层，减少外界气候对屋面结构层的直接影响，以达到保温效果；同时利用架空层形成通风通道。但由于东北地区夏季风速较小，风向变化频繁，对于进深较大的架空通风屋面，通风的效能并不理想，双层屋面仅起到了隔热的作用。因此，提高双层屋面的通风效能应是改进的重点。
（1）扩大进风口的面积以增大通风量。传统的做法是根据建筑开间设置相应的进风口，进风口的数量有限，开口尺寸也偏小。现将同一开间内的通风口统一起来，形成一个扁平的进风口形式。为了增加进风量，可适当将南侧的屋顶山墙升高，以增加其挡风能力，或将进风口处的双层屋面标高适当提高，以扩大进风口的截面面积。
（2）为了增强大进深屋面的通风效果，在双层屋面的中部设置拔风槽或拔风井，以增加双层屋面间层内的空气流动。若建筑屋顶为坡屋顶，则可将屋脊做成开口，形成向上的空气通道。
（3）兼顾冬季防北风的问题。传统通风屋顶的进出风口一般在南北方向上是贯通的，虽然对夏季通风有利，但在冬季由于北风的侵蚀，双层屋面空气夹层的保温作用将会受到很大削弱，因此在屋面构造处理上，改变北向出风口的位置或方向，使其在冬季不成为北风的进风口，或在北向进风口处设置可调整的百叶窗，夏季开启，冬季关闭，以人工的手段使建筑适应不同季节的气候特征。
（4）对于坡屋顶建筑，为了提高通风效果，做成不等坡的形式：南向坡陡，形成类似挡风墙的作用；北向坡缓，削弱北风对屋面的正向压力，减少屋面的热损耗。由于坡屋顶的空气间隙比双层通风平屋顶大，在通风口面积相同的情况下，坡屋顶的通风效果优于双层通风平屋顶。若能像传统建筑那样，将建筑立面开窗与屋顶通风结合起来，形成垂直的通风通道，则双层屋顶的通风效果将会更加理想。
2.屋顶公共活动空间
东北建筑在屋顶公共活动空间的探索中，得到了一定效果，但还有许多不足。对屋顶空间的利用，无论是高层还是多层，都有巨大的潜力。与空中庭院不同，屋顶空间的利用受建筑的朝向、进深、结构的约束更少，在平面布局和空间划分上更灵活，景观视线更开阔。虽然在屋顶无法获得如地面那样由高大乔木组成的室外活动空间，但良好的景观和相对的独立性可能更加吸引同一幢建筑内的用户，特别是那些生活和工作在高层点式建筑中的使用者。由于建筑标准层平面功能的限制，往往只具有一个或两个方向的景观面，而且以机械设备为主的垂直交通体系使得高层建筑不同楼层之间的交流比多层还少，而将屋顶空间作为公共的景观平台则能使不同朝向、不同楼层的使用者共同拥有一个全方位的景观和休息场所，也促进了整幢建筑内不同职业、不同爱好的使用者之间的相互交流。为了使屋顶空间能得到充分的利用，主要处理方法有如下几种。
（1）在建筑设计初期就提出较完整的屋顶平面布局方案，以指导各设备工种尽量将必须留置屋顶的设备布置在屋顶上的次要位置。那些会影响人们活动的机械设备，如排风机、卫生间、排气管等，应在平面上留出足够的隔离距离或利用地面高差变化使人无法接近。
（2）为了提高屋顶空间的利用效率，根据不同的季节特点设置相应的活动内容和可为全体用户共同使用的活动空间，如高层商务办公和旅游建筑可在顶层设置餐饮或会客设施，高层住宅可在顶层设置玻璃屋顶、住户俱乐部或休息聊天空间。在夏季，这些设施可局部开敞形成有良好通风的户外空间；在冬季，这些设施则封闭成为日光屋。
另外，东北建筑屋顶公共活动空间的处理仅仅处于开始阶段，还有许多不足，还有许多发展的空间。例如：像勒·柯布西耶在法国马赛公寓屋顶所尝试的那样，通过设置滑梯、沙坑、秋千等受场地限制较小的设施，将儿童的游戏活动引入屋顶。在规划条件允许的情况下，标准层面积较小的点式建筑应考虑相互连接，使多幢建筑的屋顶连接成一个连续的园林绿化和公共活动平台。相互连接的屋顶不仅能扩大可利用的面积，为安排更多的公共服务性设施和绿化用地提供条件，而且对不同建筑之间用户的交流和消防疏散也都有利。特别是对于城市中心区的建筑，屋顶空间的开发利用可有效减轻由于地面绿地不足带来的环境质量恶化状况。同时，屋顶空间的公共化利用有助于减少屋顶由少数人使用所带来的建筑无序状态，也为建筑设计提供一种新的造型手段。
（二）具有地域特征的立面细节设计
1.阳台设计
为了强化阳台户外活动空间的作用，引导和吸引居民将阳台开辟成为开敞的家庭活动场所，在阳台的设计上可根据一般居民家庭业余活动的特点和气候特点做出适当的改进。
（1）加大阳台的进深，使其能满足一般家庭成员共同活动的空间尺度。如可满足一桌四椅的净尺寸为1.8—2.0 米。
（2）为了满足家庭不同成员的业余活动需要，在主阳台上增添相应设施或留出改造的可能性。例如：在阳台上预留花池、花架和上水，可满足一般家庭种植花草的要求；提高阳台灯的数量和照明度，为家庭成员公共活动提供条件；将主阳台晾晒衣物的功能移到次要阳台上；阳台上空调室外机的位置设计在不影响阳台上人活动的地方。
2.空中庭院
空中庭院的出现打破了高层建筑统一呆板的外观，有利于丰富其立面造型和内部空间形态。更重要的是，空中庭院在较封闭的高层建筑体量中留出了一定的通风间隙，有益于改善高层的室内外气候环境。特别是板式高层建筑前后贯通的空中庭院，不仅形成了活跃空透的立面形象，而且能强化建筑通风效果。另外，空中庭院设计一般都考虑绿化种植、景观和人们活动的需要，在设计上预留有相应的设施接口，使用者可根据自身的爱好和设想进行庭院设计，在一定程度上弥补了脱离地面自然绿化环境的遗憾。
（1）小型私家庭院。许多小区的一层设立了小型私家庭院。小型私家庭院多利用建筑的局部内凹部分或将原有的室外阳台进一步扩大，在满足家庭基本活动空间的基础上，将拓展出来的空间作为植物种植和水体布置场地。为了更好地体现空中庭院的空间视觉效果，目前的常见做法是将小型空中庭院与跃层式建筑空间结合起来，形成高度达5 —6 米的贯通空间，不仅为用户布置庭院提供更多的自由度，而且有利于建筑内部的采光和通风。但由于小型空中庭院只是将建筑局部空间扩大，并没有形成贯穿建筑前后的通风路径，因此其位置的确定应充分结合建筑内部的功能设计，使空中庭院能与建筑内部的通风途径一致，共同起到通风作用。同时，考虑到植物栽种和家庭活动的需求，小型空中庭院应尽可能布置在向阳的一面。(www.xing528.com)
（2）楼层公共庭院。为局部或楼层用户服务的公共庭院往往是利用同一标准层各套之间的间隙或将公共活动平台适当扩大，高度多为二层，服务范围为6—8 户，其目的是希望将住户的部分娱乐性活动室外化，促进邻里之间的交流。楼层公共庭院空间较小型的私家庭院大，设施布置更多考虑共性，能够容纳用户基本的静态日常活动，如棋牌娱乐、闲谈、小型聚会等。若将不同楼层的公共庭院通过错叠、穿插等手段连接起来，则空间效果将会更丰富，人们之间的交流频率和概率也会相应提高，同时也进一步改善了建筑的通风效果。
（3）架空层庭院。架空层庭院的出现与城市中心区的用地紧张状况有直接联系。在许多点状用地上，为了保证一定的建筑使用面积，建筑几乎占据了整个场地，地面上除留出必须的消防与内部运输通道外，已没有足够的绿化和室外公共活动空间。为了改善高层用户的生活和工作质量，使人们在闲暇之余能够拥有不受车辆干扰的绿化休闲场所，许多高层建筑往往在建筑裙房与高层主体标准层之间设置贯通一层的庭院空间，将绿化布置与公共服务休闲性设施（如茶室、俱乐部、健身房等）结合起来，使之成为一种半室外的为全体用户服务的公共活动中心。对于有较大面积裙房的高层建筑，还可将裙房屋顶平台与主楼架空层整合在一起，形成室内外环境兼备的空中庭院，并可将一些需要较大场地的体育锻炼场地（如游泳池、羽毛球场、篮球场等）布置在室外平台，将小型运动设施（如乒乓球、台球等）布置在室内，使用户享受到与地面设施相近的环境与服务。同时，空中架空庭院由于整层空透，具有大进深的阴影区和良好的通风条件，有利于夏季的户外活动使用。
在当代西方建筑中，空中庭院作为调节建筑室内气候的重要手段已得到广泛的重视和应用，并取得了良好的改善环境和节能效果。在东北地区，空中庭院作为一种尝试，仅出现在近几年的建筑中。由于技术、经济等方面的原因，空中庭院作为一种理想模式进行普及运用还有一定的难度，尤其是一些开发企业仅仅把空中庭院作为一种广告招商的手段，没有真正地针对用户需求进行细致设计与严格建设，使空中庭院成为高层建筑的一种摆设或装饰品，没有达到其应有的效用和目标。如何将这种新的空间形式纳入整个城市的空间系统中，并使之发挥更大的作用，在这一点上，有必要吸取日本、新加坡等国家以及我国香港地区的成功经验并加以地方化。
（三）具有地域特征的门窗洞口细部设计
门窗是建筑保温隔热最薄弱的环节，也是保障室内采光、通风的唯一途径，在立面细部设计中处于优先考虑的地位。东北地区对门窗的设计应体现以下主要特征。
如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫）、密封膏以及边框设灰口等密封；框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等；扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝、缝外压条等；扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
2.改善住宅门窗的保温性能
户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能；窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗（这样可避免金属窗产生的冷桥），设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃（有条件的住宅可采用低辐射玻璃）；缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积，减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
3.设置“温度阻尼区”
所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次，这一中间层次像热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中，将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来，外门设防风门斗，防止冷风倒灌，楼梯门设计成封闭式的，对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
4.山墙采光窗处理
对于两端山墙的采光窗，为了避免夏季西晒和有利于冬季获取阳光，对凸窗台的形式需做进一步的改进。如将窗的主要采光面设在南北向上，西侧为局部的实墙或垂直布置可调整的百叶墙。由于西侧采光窗突出较多，可考虑将其做成封闭凸阳台的形式，这样不仅能提高通风效果，而且可相应增加室内有效使用面积。
（四）具有地域特征的复合外墙设计
建筑作为最大的能源消耗体，成为节能和环保研究的重点领域。虽然在此之前，复合墙体的研究和应用已经开始，但主要集中在寒冷地区建筑的防寒保温措施上，如北欧地区和我国北方地区，已普遍采用带保温层的复合外墙。但是，对于建筑外墙吸热降温方面的研究，目前仅仅处于初步应用阶段，由于技术的复杂性和投资高昂，尚难以具备推广的条件。而且墙体研究仅仅是建筑节能综合研究的一部分，其发展与推广必然涉及材料、构造、施工、自然气候等内外因素的影响，因此不同地区应该根据自身的经济条件和气候模式有选择性地进行研究。复合外墙形式按构造层次、材料和设计模式的不同可分为由多层材料按一定特性顺序组合的材料复合外墙、由内外两层覆盖材料与空气腔组合而成的通风复合外墙，以及将材料与绿化相结合而形成的植栽复合外墙。
1.材料复合外墙
这是三种复合外墙形式中种类最多、应用最广的一种类型，根据墙体承重特点和建筑热工设计分区的不同，墙体的构造层次与材料均有较大差异。由于加大隔热保温层将造成室内使用空间的缩小，因此单纯通过增加外墙隔热保温层厚度来提高外墙热阻值是不经济的，必须通过其他途径，在不增加外墙厚度的前提下，以多重综合的方式达到隔热保温的设计指标。例如：改良墙体材料，将墙体设计与遮阳、绿化设施结合，采用多孔砖等方式。近几年，东北地区已开始推广应用190 毫米厚轻质砌块与100 毫米厚EPS（阻燃型）复合外保温技术，在相同厚度下其传热阻比普通实心黏土砖有显著提高。
2.通风复合外墙
通风复合外墙一般用于以玻璃幕墙和外挂石材为主的建筑立面。单层构造的玻璃幕墙常以铝合金为支撑骨架，为降低造价，幕墙玻璃也多采用只具备有限隔热效能的镀膜反射玻璃，因此玻璃幕墙虽能使室内保持良好的采光条件和景观条件，但其隔热性能远低于加入混凝土填充墙。为了解决玻璃幕墙的保温隔热问题，国外普遍从材料和构造节点两个方面进行改良研究。在玻璃材料方面，多种类型低传热系数的中空玻璃已得到推广应用，如吸热中空玻璃、热反射中空玻璃、硅气凝胶特种玻璃等。在玻璃幕墙构造组合方面，带空气腔的双层甚至多层复合外墙是目前欧洲建筑普遍采用的一项先进技术。德国埃森RWE 办公大楼外墙就采用了内双层玻璃构成的复合外墙构造。在夏季，由于阳光照射加热了复合外墙内的空气，热空气向上流动，从而在双层玻璃间形成烟囱效应，带走空气腔内的辐射热量，使复合外墙降温。在冬季，通过关闭复合玻璃幕墙上部的排气口，使空气腔成为双层玻璃之间的保温层，有效降低了幕墙的综合传热系数。
在东北地区，双层构造的通风玻璃幕墙由于造价和技术的原因，还没有实施的实例，但随着城市中心区高层玻璃幕墙建筑的不断增加，双层幕墙构造应作为一种重要的节能措施加以尝试和推广。目前有实施基础的通风复合外墙体系应是外挂石材的建筑外墙。许多重要的公共型建筑，如银行、办公楼、商业中心，外墙普遍采用花岗石饰面—常用做法有外贴和外挂两种，其中外挂花岗石则是在建筑外墙上先铺设与主体结构相连的钢制固定体系，然后以专用扣件将花岗石饰面板悬挂在钢质固定框架上。由于外挂花岗石在外饰石材与建筑外墙之间留有空隙，形成空气间层，因此只要在饰面墙体的上下部位流出一定的通风口，同样也能获得与复合玻璃幕墙相似的通风效果。对于多层的一般性居住、公共建筑，为了增加西晒山墙的隔热能力，也可以尝试采用以特制混凝土板为外饰材料的通风复合墙体，利用混凝土的吸热性能和墙体通风效应减少阳光对内墙体的辐射热和物体传热。
3.植栽复合外墙
实际上，植栽复合外墙是将双层玻璃幕墙中的空腔扩大，并设置种植槽，利用植物的自然生长特征，使建筑外墙获得适应气候的灵活性与主动性。在夏季，植栽复合外墙不仅能保持双层玻璃幕墙的通风原理，而且通风效果更理想。利用植物茂密的叶冠可使墙体自身具备遮阳作用，利用植物的蒸腾作用可进一步吸收热量，绿色植物还可进一步改善室内的视觉环境和空气质量。特别是高层建筑，由于外表封闭的玻璃幕墙有效地阻止了较大风力对植物生长的不良影响，使在高层种植植物成为可能。冬季，植栽复合外墙将通风口封闭，就形成了阳光房效应，白天日照条件下加热的空气成为复合墙体中间的保温层。植栽复合墙体还可将绿化种植区与建筑走廊、室外绿化平台结合起来，形成建筑内外空间的立体绿化带，为内部用户提供更加自然化的使用环境。为了保证植栽复合外墙中植物的养护，还可考虑将屋顶的雨水收集系统与种植槽的滴灌系统结合起来；为了保证复合外墙中空气间层的通风效果，外墙下端的进风口位置应与夏季主导风向一致。
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