陇东地区建筑气候设计研究*

2013-08-20王建华侯秋凤

建筑设计管理 2013年10期

王建华，侯秋凤

(兰州交通大学建筑与城市规划学院，兰州 730070)

0 引言

建筑师在建筑设计中主动合理利用保温防热措施、自然通风、建筑蓄热、被动式太阳能、蒸发冷却、传统采暖方式等手段，创造适宜的室内舒适环境，是建筑节能的主要途径，也是生态建筑、绿色建筑的主要方面。建筑气候学是低能耗建筑设计的科学基础。建立室外气候和室内热舒适之间的关系是建筑气候设计的关键问题。近年来，鉴于现代采暖空调技术普及带来的能耗与污染问题，西方国家开始重视生物气候建筑设计的研究与实践，并将其作为建筑生态节能设计的基础工作和首阶段任务。

1 建筑气候分析方法

建筑物的热舒适度和节能效果，受到当地室外气候条件和人体热舒适要求的影响。因此，建筑师应同时考虑建筑物设计、当地气候条件和室内热舒适状况之间的关系。建筑气候分析图是建筑气候分析的理想结果。它是以某地典型气候为设计依据，把利用自然通风、蒸发散热、建筑蓄热、传统采暖空调等调节方法的适用范围同时表示在一个图表上构成的建筑气候设计分析图(Build bio-climatic chart)，利于建筑师在建筑设计过程中查用什么样的技术手段能达到最好的节能效果。目前，比较成熟的气候设计方法有：奥尔基亚分析图(Olgyay)、吉沃尼(Givoni)建筑气候图、瓦特逊(Watson)分析图、迈欧尼列表等。图1为奥尔基亚分析图，图中表明了人体热舒适区(阴影部分)与环境变量之间的关系。图2为吉沃尼(Givoni)建筑气候图。

图1 奥尔基亚分析图

2 气象数据

建筑气候设计以特定地区气象数据分析为基础。气象数据的可靠性是建筑气候设计的关键性科学基础。可以反映一个地区最基本的气候特点所需的气象参数包括：空气温度、相对湿度、降雨量、太阳辐射。典型气象年(TMY)是以近30年的月平均值为依据，从近10年的资料中选取一年各月接近30年的平均值作为典型气象年。某地典型气象年中，某月最低温度与相对湿度确定点和最高温度与相对湿度确定点标定在气候分析图上，这条线段的长度反映了该地区该月的气候状况。该线段在气候分析图上所处的气候调节方法即为该地区该月可用的室内热舒适调节方法。

3 陇东地区气象数据分析

本文气象参数均采用Dest生成的典型气象年参数为依据。表1为平凉市每月最低温度和对应相对湿度、最高温度和对应相对湿度统计。表2为天水市每月最低温度和对应相对湿度、最高温度和对应相对湿度统计。表3为庆阳市每月最低温度和对应相对湿度、最高温度和对应相对湿度统计。

图2 吉沃尼建筑气候图

表1 平凉市每月最低温度和对应相对湿度、最高温度和对应相对湿度统计

表2 庆阳市每月最低温度和对应相对湿度、最高温度和对应相对湿度统计

4 陇东地区建筑气候图绘制及气候调节策略各月有效时间比分析

把表1平凉市统计数据绘制到空气焓湿图上，得到平凉市建筑气候分析图3。同理绘制出图4庆阳市建筑气候分析图和图5天水市建筑气候分析图。分析统计图3、图4、图5数据，得到表4平凉市气候调节策略各月有效时间比、表5庆阳市气候调节策略各月有效时间比和表6天水市气候调节策略各月有效时间比。分析图3和表4，可以看出平凉地区建筑物应加强太阳能采暖的合理利用程度，传统采暖为冬季主要采暖方式；夏季约有30%的时间处于舒适区，其余时间利用建筑蓄热或者自然通风和太阳能采暖可以解决热舒适问题。分析图4和表5，可以看出庆阳地区建筑物应加强太阳能采暖的合理利用程度，传统采暖为冬季主要采暖方式；夏季约6月有39%的时间处于舒适区，7月只有15%时间处于舒适区，其余时间利用建筑蓄热或者自然通风和太阳能采暖可以解决热舒适问题。分析图5和表6，可以看出天水地区建筑物应加强太阳能采暖的合理利用程度，传统采暖为冬季主要采暖方式；夏季6月约有27%的时间处于舒适区，7月只有19%时间处于舒适区，其余时间利用建筑蓄热或者自然通风和太阳能采暖可已解决热舒适问题。