夏热冬冷地区居住区设计应注意的问题

白 舸 王前骥

进入21世纪以来,随着我国社会和经济持续快速的发展,加上前所未有的房地产开发热潮,大量的居住区如雨后春笋般涌现出来。其中不乏一些优秀的居住区设计作品,如深圳的万科四季花城,北京的泛海国际等。这些成功的居住区不但满足了人们对于居住环境的新要求,也推动了城市的现代化建设。许多开发商开始争相学习他们的成功经验——引入国外的设计风格和理念,或是干脆照搬他们的成功案例,然而却因为没有考虑到项目所在城市的自然条件和气候特点是否合适,最终适得其反,产生了许多问题。

1 夏热冬冷地区以及武汉的气候特点

我国分为严寒寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖三个气候区。夏天炎热冬天寒冷的地区集中在30°～40°纬度之间,特点是夏季比较炎热干燥,白天温度为30℃～35℃,最高可达37℃～39℃,甚至40℃;冬季较为寒冷,气温一般在零下10℃～5℃之间;其相对湿度变化较大,白天为30%～40%,夜晚则达80%。这种气候区冬夏两季十分依赖空调,只有春秋两季可以通过自然通风获得较为理想的居住环境,我国长江中下游的大部分地区都属于夏热冬冷地区。

武汉地处长江中下游,江汉平原东部,是标准的夏热冬冷地区。

武汉的气候有雨量充沛、日照充足、四季分明、夏季酷热、冬季较冷的特点。武汉夏季极长,达到135 d,由于地处北纬30°,夏季正午太阳高度可达 83°;加上居于内陆、距海洋远、周围地形如盆地,集热容易散热难;河湖多、晚上水汽多,还有城市热岛效应和伏旱时副高控制,因而城区气温最高可以达到42℃,极端气温最高44.5℃,十分闷热,是我国三大火炉之一。而武汉的冬季虽然绝对温度在0℃左右,但由于水系多,湿度很大,加上地处南方,没有集中供暖设施,武汉的冬季寒冷刺骨,更甚于北方气候干燥条件下的冷。在这种夏热冬冷,差异明显的气候条件下,空调成了武汉居民必不可少的家电。而过多的依赖空调势必会消耗大量的能源并对环境造成危害,所以将节能环保的绿色设计理念贯穿到武汉居住区的规划中,提出武汉居住区设计应注意的一些问题,不仅是为武汉今后的居住区提供一种设计思路,也是为夏热冬冷地区其他城市的居住区设计提供一个参考。

2 夏热冬冷地区居住区设计应注意的问题

2.1 住宅宜南北朝向,避免东西朝向

夏热冬冷地区,夏季温度高,湿度大,雨水多,而冬季则寒冷刺骨,为了节能环保,减少空调的使用,应尽可能掌握冬夏两季的风向。以武汉为例,夏季主导风向主要来自东南方,冬季主导风向则主要来自北方。在夏季引入东南风,可保持居住区内部环境凉爽,而当住宅与夏季主导风向角度控制在 30°～60°之间时,对居住区内部的自然通风较为有利。在冬季为了阻挡北风,减少北风对居住区内部的侵袭,住宅宜与冬季主导风向垂直。

武汉夏季酷热冬季寒冷,夏季应减少太阳辐射对室内温度的影响,而冬天则应尽量多的接受日照提高室内温度。一天之中12:00辐射量最强,10:00和14:00次之,但14:00是一天中气温最高的时候,此时太阳已逐渐落向西面,所以夏季应减少西晒对室内温度的影响,避免住宅出现东西朝向。冬季时,由于在北半球的武汉南面的日照最为丰富,此时为了增加日照时间,住宅南北朝向最为有利。

由以上对于主导风向和日照的分析可知,对于武汉的居住区来说,站在节能环保的角度上,住宅适宜正南北到南偏东15°这个朝向范围内,这样既可以与夏季主导风向保持在一个合适的角度利于居住区的通风并阻止冬季北风的肆虐,又可以在夏季避免西晒并保证冬季日照。

2.2 居住区布局应注重采光通风

在满足日照间距的基础上,居住区设计时,首先将体量小,层数低的多层住宅布置在用地南侧,然后住宅层数和住宅体量逐级提升,将体量最长,层数最高的高层住宅布置在用地北侧,利用南侧住宅山墙面间的空间和居住区道路形成无障碍的风道,迎合夏季的东南风进入整个居住区,而北侧建筑的体量和高度又可以挡住冬季的北风。这种建筑布局形式不仅引导了风向,强化了夏季风减弱了冬季风,而且节约了用地,提高了居住区的容积率,最大程度的减少了前排建筑对于后排建筑采光通风的影响,使冬季室内阳光充裕,更由于布置了不同体量和层数的住宅,让居住区的户型变得丰富而多样化。

2.3 增加植物绿化,减少硬质铺装

对于武汉这样一个夏热冬冷的地区,应该避免大面积的硬质铺装,以绿化取代。在居住区道路两侧以及广场、游园的居民聚集区域应种植树冠较大的落叶乔木,夏季枝繁叶茂为居民遮阴蔽日,冬季枝叶凋零还居民温暖阳光。其他区域也应以乔木和灌木为主,无法种植乔木的地方,如地下停车场的上方,也应种植草地,地面的停车位也可铺设植草砖增加绿化面积。在条件允许的情况下,更可以设置屋顶绿化和墙面绿化,减少夏季顶晒和西晒带来的太阳辐射,使室内冬暖夏凉。

如此将绿化深入到居住区的每个角落,一方面利用植物互相映衬、四季变换的特点,创造出自然优美的居住区景观;另一方面发挥植物相对于石材水泥在保温隔热、改善空气质量方面的优势,给居民带来了舒适环保的居住区环境。

2.4 建筑单体要考虑节能问题

近年来,武汉的住宅设计十分偏爱效仿欧洲的建筑风格——如英伦风格,法式风格,地中海风格等等,各种宣传铺天盖地。居住区有自己独特的设计风格并没有错,但却不能忽视与武汉本地气候特点的结合。如英伦风格的大面积落地门窗,是因为伦敦四季温差小,夏季凉爽,冬季温暖,雨雾较多,所以需要加强室内的采光却不用太多的考虑隔热保温的问题。但武汉若采用大面积落地门窗,则夏季阳光通过门窗辐射入屋内的面积增大,冬季屋内热量透过门窗流失量增多,降低了建筑的隔热保温效果。

因此,在引入国外设计风格的同时因地制宜的对建筑作出调整,才能符合武汉的气候条件。首先,建筑外墙材料除了要满足夏季白天具有良好的隔热性、夜间散热快外,还要求冬季有良好的保温性,采用浅色的外表面也能在一定程度上减少夏季热量的吸收。然后,在住宅平面设计时,一方面要避免建筑内凹部分过深采光不足,另一方面要尽量使房间更多的布置在南面,利用太阳辐射减少冬季采暖能耗。最后,门窗的大小和位置要适中,既要保证夏季的穿堂风、减少外部辐射热,又要降低冬季室内热量的流失。

3 结语

十七大之后,武汉被国家确定为“两型社会”实验区,再加上武汉在“中部崛起”战略中的地位越来越突出,武汉未来会保持强劲的发展势头,大规模的城市用地将不断的投入到各项建设中。居住区建设作为其中的重要一环,将对武汉的发展起到举足轻重的作用。在居住区设计中融入节能环保的理念,不仅符合武汉的气候特点,更是贯彻了武汉“资源节约型,环境友好型”的社会发展目标,为居民创造出功能完善、环境幽雅、安全舒适的美好家园。

自1992年联合国通过《21世纪议程》以来,全球范围内掀起了一股可持续发展的热潮,夏热冬冷地区作为对空调依赖较大的地区,要做到可持续发展,必须运用一切方法减少能源的消耗。在居住区设计方面,参照武汉应该注意的一些问题,结合各个城市本身的气候特点,充分利用自然条件,减少空调的使用,必将达到节能环保的目的。

[1]谭纵波.城市规划[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2]朱家瑾.居住区规划设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[3]赵石刚.西方近代城市设计思潮与中国城市居住区发展研究[D].天津:天津大学硕士学位论文,2007.

[4]刘志永.浅谈自然通风原理与建设设计[J].山西建筑,2008,34(32):69-70.