1、第第1章章11建筑与气候建筑与气候22022-10-19第1章11建筑与气候2建筑与气候综述综述 “如果我们想把房子正确地设计好，就得从观察建造地点的特点和气候开始，一种是房子看起来适合埃及，另一种适合于西班牙再另外一种适合罗马很显然不同房子的设计应该适应各种不同的气候。”维特鲁维建筑师，公元前1世纪第1章11建筑与气候2 结合气候特点，把握当地的太阳辐射太阳辐射、风风和降水降水情况保温、隔热、通风及防潮设计；从建筑选址、采光、遮阳、保温、隔热、蓄热集建筑选址、采光、遮阳、保温、隔热、蓄热集热、采暖与制冷、通风与防风热、采暖与制冷、通风与防风等方面采用相应的技术手段，形成良好的室内热环境。第1
2、章11建筑与气候2 建筑大师的气候观建筑大师的气候观传统地方建筑的自然气候观传统地方建筑的自然气候观现代气候建筑设计策略现代气候建筑设计策略第1章11建筑与气候2 （一）建筑大师的气候观格罗皮乌格罗皮乌斯斯 认为气候是设计基本概念中的首要因素。设计的认为气候是设计基本概念中的首要因素。设计的许多住宅设计和规划方案都是许多住宅设计和规划方案都是以太阳照射角度的选择以太阳照射角度的选择为为设计准则。设计准则。第1章11建筑与气候2 （一）建筑大师的气候观赖特赖特q 雅各布II号住宅（1944）该住宅是作为吸收太阳能的半圆形体量来进行设计，借助建筑形式和剖面建筑形式和剖面设计设计阐述对寒冷地区气候特
3、点的考虑。设计手法：小进深平面、南向玻璃窗、蓄热体、悬挑屋顶及对流通风。第1章11建筑与气候2 （一）建筑大师的气候观柯布西耶柯布西耶q 里约热内卢国家教育公共大楼 20世纪20年代以来，非常关心风和太阳对城市规划的影响风和太阳对城市规划的影响。该建筑设计中，提出使用遮阳百遮阳百叶叶建议以垂直、水平、圆形或其他形式遮阳板组合玻璃幕墙的手法成为摩登建筑的典型标志。第1章11建筑与气候2（二）传统地方建筑的自然气候观自然气候观 传统地方建筑的形成是人类长期适应自然环境的结果，体现了当时应用当地最经济的材料，采用最简便实用的建造技术，结合当地的自然气候条件和文化习俗，所建造出的实用、高效并易于维护的
4、建筑，从而得到最大舒适度的生存环境。建筑适应气候的典范建筑适应气候的典范第1章11建筑与气候2寒冷性气候区石材土坯砖雪块湿热性气候区 木材茅草芦苇树叶 岩石土坯砖生土干热性气候区传统地方材料第1章11建筑与气候2干热性气候q 巴格达庭院式房屋 气候要素设计策略太阳辐射狭窄的街道、高大的庭院、深远的挑檐，外墙不开窗空气温度厚重的墙体和屋顶材料风“风井”设计空气湿度第1章11建筑与气候2l 干热地区干热地区第1章11建筑与气候2湿热气候q 西双版纳干阑式建筑 气候要素设计策略太阳辐射屋顶设立深远挑檐周围椰树成林空气温度 采用轻质木结构风室内空间开敞通透空气湿度底层架空降雨陡坡屋顶和深远挑檐云南干阑
5、竹楼：防雨，防湿和防热。云南干阑竹楼：防雨，防湿和防热。第1章11建筑与气候2中国传统民居窑洞窑洞土窑洞借助土壤大热惯性，达到冬暖夏凉的目的第1章11建筑与气候2中国传统民居中国传统民居北方北方四合院四合院冬季有效地利用太阳能采暖和抵御北风侵袭，屋顶设计避免夏季室内过热。第1章11建筑与气候2 在热带，最高气温年平均值约30、最低气温年平均值约24，午后常有骤雨。遮阳对于降低太阳辐射作用功效甚大，因此热带民居都具有大大的屋顶、深远的挑檐，甚至可以没有墙面，但不能没有屋顶。第1章11建筑与气候2 “热带热带”地区的地区的“通风墙面通风墙面”第1章11建筑与气候2 （三）现代建筑适应气候的探（三）
6、现代建筑适应气候的探索索 一些建筑师致力于从传统地方建筑汲取精华、加以改良，并用于现代建筑实践中，在低层次上达到高效率低技派或乡土建筑师 干热气候区的埃及建筑师哈桑法赛、湿热气候区印度建筑师查尔斯柯里亚、高寒气候区瑞典建筑师拉尔夫厄斯金。低技派第1章11建筑与气候2最大的探索之一用灰泥代替水泥的土坯建筑。进行建筑设计研究的出发点：对当地传统建筑设计方法和策略的再发现和提高；另一个出发点：建筑师须对周围环境负责。干热气候区、埃及建筑师哈桑法赛高纳新村，于 2010 年被列为世界文化遗产第1章11建筑与气候23.4 结合气候设计的建筑策结合气候设计的建筑策略略第1章11建筑与气候2q建筑方面立足于
7、彼时彼地，创作出浓郁印度地域特色的节能建筑作品。建筑和规划领域都做出巨大成绩的为数不多的建筑师之一查尔斯柯里亚印度印度形式追随气候，开放向天形式追随气候，开放向天q“露天空间”印度炎热而干燥的气候条件下，户外活动量相当大居住围绕院落的基本住宅建筑形态认识到空间的实际价值，将建筑实体与一系列的露天空间穿插布置，形成有序的序列，为人们的活动拓展更多的有效空间，从而改善生活质量。也用于公共建筑湿热气候区、印度建筑师第1章11建筑与气候2q“管式住宅”低技节能手段 采用小开间、大进深的联排模式，节约土地，获得更多的生活空间。利用室内高差的变化营造住宅建筑所要求的私密性，又利用“烟囱效应”来缓解大进深的
8、住宅在采光、通风方面的矛盾。q遮阳棚架炎热气候的产物，印度传统民居常见空间形式大量用于公共建筑。第1章11建筑与气候2q交往空间序列通过住宅与院落的分层次组合塑造一系列空间序列，住宅体系由四个空间元素组成：私密空间（做饭、睡觉等私人空间）、半私密空间（孩子玩耍、和邻居聊天的门前台阶）、半公共空间（邻里聚集场所）、公共空间（社区绿化广场）。q规划方面能兼顾不同收入家庭的利益，致力于用平等规划的手段平衡社会问题，从而真正地发挥规划的调控作用。倡导居住公平的规划思想倡导居住公平的规划思想q平等划分基地缺缺失失缺缺失失趣趣味味不不存存在在第1章11建筑与气候2适应气候的适应气候的“形式和构造设计形式和
9、构造设计”1）寒冷和干热气候条件下，适应两种极端气候的建筑技术手段减少建筑与外部环境间热交换，热量从内向外（寒冷）、从外向内（干热）传递，没有任何区别。2）减少能耗的手段从控制建筑形转向控制形式和设计构造节点。3）关注季节变化和人生活的季节性变化设计不同的生活空间。4）建筑室外空间适应气候特点。拉尔夫厄斯金寒地气候区、瑞典建筑师第1章11建筑与气候2 柯里亚基于地方传统建筑的形式、空间、布局，在建筑构造上采柯里亚基于地方传统建筑的形式、空间、布局，在建筑构造上采取措施，从而实现微气候建构；取措施，从而实现微气候建构；低技派低技派 日本建筑师加藤义夫日本建筑师加藤义夫通过设计被动式太阳能系统达到
10、节能及能量的循环利用。低技派低技派 欧洲建筑师如欧洲建筑师如托马斯托马斯赫尔佐格赫尔佐格、迈克尔、迈克尔霍普金斯、皮亚诺和英国霍普金斯、皮亚诺和英国的尼古拉斯的尼古拉斯格雷姆肖、格雷姆肖、诺曼诺曼福斯特福斯特的作品是的作品是“主动式主动式”的设计方法。的设计方法。现代最先进的建筑材料、光电子技术和人工智能技术，对建筑物理性质进行最优化配置，依靠热力学和空气动力学原理实现能源流动与循环，使建筑最大限度地减少对不可再生资源的消耗，并获得良好的人居环境。杨经文以杨经文以“地方气候地方气候”为为切入点的设计思路与柯里亚类似，但与柯切入点的设计思路与柯里亚类似，但与柯里亚的低技术不同，把高技术运用于设计
11、。里亚的低技术不同，把高技术运用于设计。与上述欧洲建筑师一样，高技术只是达到生态建筑的手段达到人与环境协调发展。以生态主义的哲学观为指导，运用新技术来表达，拓展了建筑创作的语言。低技派与高技派对比第1章11建筑与气候2杨经文杨经文用于热带高层建筑节能设计的生物气候学设计方法（被动式设计方法+高技术）“被动式被动式”设计方法设计方法没有额外“主动式”机电设备条件下，整个被建造系统能够以一种低能耗的方式运营，强调“被动式”系统优于“主动式”系统。需建筑师充分了解区域的地理、气候方面现状。需建筑师充分了解区域的地理、气候方面现状。热带地区（被动式、低能耗生态气候感应建筑）热带地区（被动式、低能耗生态
12、气候感应建筑）7个设计策略：个设计策略：1）阳光、风的缓冲区）阳光、风的缓冲区将服务区域置于建筑平面的周边将服务区域置于建筑平面的周边当当作阳光或风缓冲层。作阳光或风缓冲层。设在建筑西或东侧，成为阳光缓冲层，避免热量直接进入使用区域，同时使所吸入热量排放不经过使用区域，并保证南北向有良好通风窗口。研究证明：可节省超过研究证明：可节省超过20%的空调能的空调能源。寒冷地区，将服务核心设于北面可阻挡寒风的侵袭。源。寒冷地区，将服务核心设于北面可阻挡寒风的侵袭。第1章11建筑与气候22）根据当地纬度的太阳运动轨迹来考虑建筑的平面形式）根据当地纬度的太阳运动轨迹来考虑建筑的平面形式 热带地区可设计成东
13、西向的长方体，东向开窗要小，需要采光的地方应安置一些设备，以减少东西向的曝晒，而大面积的玻璃幕墙只能用在非阳光直射的一面。为了减少空调使用，夏秋季节必须增加建筑内部通风，而冬季则应提高建筑对太阳热量的吸收。设计时还要特别注意建筑阴影对周边环境的影响，以保护周围建筑的视线。第1章11建筑与气候23）重视建筑的立面设计）重视建筑的立面设计 将建筑外墙视为环境的过滤器，由两层皮的外墙构造形成的复合构造或空气层能够适当地调节室内通风效果，并有保温隔热的作用。热带地区，在外墙面上设置阳台空间和遮阳装置，能够减少热带地区，在外墙面上设置阳台空间和遮阳装置，能够减少热能的接收。热能的接收。温带和寒带地区，降
14、低能耗的有效办法是增加外墙保温效果、减少缝隙及玻璃面积。需自然通风时，可开启外墙最外层，允许自然风通过；当冬季有寒风时，将这一层关闭就可不让寒风吹入室内。同时立面的选材也很重要，为适应炎热天气，采用通风隔热良好的铝板材料，很好地阻挡热量向内部主体结构扩散。4）创造自然通风条件，减少空调的使用；充分利用自然采光。）创造自然通风条件，减少空调的使用；充分利用自然采光。风（高层建筑敌人、朋友）如能巧妙地利用，将会促进室内外空气交换，保证室内空气新鲜，同时还可改善建筑的微气候。节约能源的另一个重要途径是缩小楼层平面的进深，减少人工采光，充分利用自然采光。第1章11建筑与气候25）把摩天楼的屋顶作为第五
15、立面来考虑）把摩天楼的屋顶作为第五立面来考虑 在热性能方面，屋顶作用不是很明显，但是顶层几层结构直接吸热问题应受到重视，所以屋顶优先采用双层结构，并运用蓄热能力低的材料，同时屋顶挑蓬、凉棚以及屋顶花园等方法都被运用到设计中。6）地坪层及地面层作为过渡区域）地坪层及地面层作为过渡区域在湿热地区，地面层应尽可能地对外开放，使之成为自然通风的空间。它不应该封闭，也不应被置于空调区内，而应被设计成与外部环境相接的过渡空间。第1章11建筑与气候27）运用空中庭院和各种绿化系统）运用空中庭院和各种绿化系统 用来降低室内温度和提高人体舒适度。空中庭院是生物气候设计法中最突出的设计手法，高高层中较大露台层中较大露台，设在高层建筑上部，是建筑室内外空间的转换层，可几层高，可供私用或公用，也可提供非工作时的交往如午餐和休息。庭院后面是全玻璃，阳光可直接进入办公空间。其本质就是一种凹进开敞的空间，除对该部分建筑起遮阳遮阳作用外，还可用于绿化和景观设计，使人们能直接感受到室外环境，欣赏自然景观，且还能起到组织自然通风自然通风的作用。第1章11建筑与气候2第1章11建筑与气候22022-10-19第1章11建筑与气候2
