宋晔皓谈夏热冬冷地区办公建筑设计的策略

◎ 本刊记者 汪莉莉

夏热冬冷地区是指累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数为60天至89天，以及累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数不足60天，但累年日平均温度稳定低于或等于8℃的日数大于或等于75天。其气候特点是夏季酷热，冬季湿冷，空气湿度较大，当室外温度5℃以下时，如没有供暖设施，室内温度低、舒适度差。夏热冬冷地区的绿色办公建筑设计主要是从建筑师角度思考需要做哪些工作，以及怎么样从被动的角度处理这些问题，后期在能源咨询团队或者是环境咨询团队配合下怎样更深入的考虑这些问题。

目前我国的夏热冬冷地区涉及上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、重庆、四川、贵州省（市）等14个省（直辖市）的部分地区。我国供暖地区的划分根据国家标准《民用建筑热工设计规范》（GB50176－93），用累年最冷月和最热月平均温度作为主要指标，累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数作为辅助指标，将全国划分为严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和五个地区。根据我国的气侯区划又大概分成三个小的亚区，从西往东三个区域，基本上这些地方面积相对辽阔，人口相对集中，对我们国家经济贡献度非常大，它的气侯特征也非常鲜明，比如说夏季高温必须采用空调系统来降温；冬季这些地区相对来说比较寒冷。前一段时间讨论的如火如荼的夏热冬冷地区采取集中供暖的问题，宋晔皓所率领的清华大学研究团队经过研究发现，用冷源或者是热源并不能彻底解决夏季和冬季建筑物所存在的问题，所以夏热冬冷地区建筑物的取暖和降温问题是不可回避的。

夏热冬冷地区建筑应对策略

夏热冬冷地区内还有一个难题是相对湿度较大，除湿是一个很棘手的问题，在经过一段时间的研究后清华大学的研究团队有了大量的数据积累。特别是对夏热冬冷地区办公建筑的研究方面，研究团队不仅拥有专业的研究人员，同时有专门的科研设备，二者相互配合可以更好的完成基础研究工作。研究团队从认知建筑学出发，再加上建环两个专业密切合作进行调研，并对建筑物的建构和构造进行深入研究，这些研究工作为夏热冬冷地区的建筑设计决策提供了基础条件。究其根本，这些调研的价值不在于建筑本身有什么创造性，而是如实的反应夏热冬冷地区的建筑现状。

尽可能的压缩建筑物的采暖和制冷时间段，这是宋晔皓与研究团队在进行研究时的最大初衷。宋晔皓说：“上世纪80年代非常经典的结论是华南理工大学教授在对广州夏热冬冷地区进行研究后提到的一个结论：在31度温度条件下如果有适当的自然通风或者是电风扇吹风，被测试者舒适感知度和在29度温度条件下的舒适感知度没有太大差别，是可以接受的，在这种轻体力劳动条件下也是可以接受的。”这就意味着如果可以采用被动的策略并通过一些辅助手段，采用一些措施可以达到延长过渡季目的。

研究团队在基础研究情况下也总结了可能针对夏热冬冷地区建筑师有创造力的几个关键要素，第一是自然通风，第二是建筑遮阳，第三是隔热的处理和采光。其中采光这一点特别重要，因为光和电是相辅相成的，如果没有自然采光解决照明的问题必然要依托人工照明，这样一来耗电量就会增加。“有一个特别经典的案例就是利用天窗采光效率，并用太阳能光热板再转化成电，再用人工照明，但是这种利用天窗比较被动、比较自然的方式，在绿色建筑评估体系中得不到补偿，因为没有采用先进的技术，这一点相对来说比较被动。”宋晔皓说到。

关于雨水的利用是对于自然通风原理性进行的剖析，首先要求这个房屋不能太深，如果太深的话必须采用主动和诱导式的通风策略，此外还要强调开口，有开口之后它对通风的诱导和强化具有积极意义。此外，还需要利用热压和风压综合作用，其实风压并不可靠，由于夏热冬冷地区夏季时候进风区、进风度比较高，这时需要采用热压综合作用的方式来促进自然分工。

建筑的遮阳部分可以通过体量的设计和组合达到比较好的遮阳效果，建筑设计师在不抛弃传统的精华外利用被动方式进行建筑的自遮阳，并在这个原则基础上将每一个人的创造性都得到充分的体现。天窗或者是反光诱导、采光系统、建筑的隔热、隔热和通风的结合还有雨水的利用等方面，都是夏热冬冷地区办公建筑需要考量的重要因素。以雨水的利用为例，在雨水利用方面的技术要求不一定很高，瑞典的绿化屋顶其实就很简单，利用一个小池子，当雨水多的时候这个池子就变成水池；当雨水少的时候池子就变成景观池，无论怎样水都会渗透到地下。雨水池的最终目的不是把雨水收集到雨水管道里面，而是让收集的雨水最终回到自然中。

建筑物在过度季适当权衡

宋晔皓向记者介绍，以珠江一个办公楼为例，它的大概建筑面积是2万平方米，设计团队在进行了一些前期的基础研究后，决定在做设计的时候有一个主动相对来说有诱导性的东西。首先是径深，其次是庭院的位置，还有可能贯通的风道。设计团队对建筑初步的结论和建议必须经过科学的论证，现在因为各项技术相对成熟，比如计算机技术的成熟使得团队有条件做风动管理，设计团队在能源团队的配合下能够确定开口到底怎么样更加稳妥？怎么可以使效率得到提高。同时，设计团队牢记一个原则，就是在冬季和夏季必然要有空调的情况下，两者怎样进行适当的权衡，不能在过渡季表现非常良好，但到了冬夏用空调的时候很被动，这样的效果并不理想。

那么可不可以用建筑的部位来做适当的热压通风？从而强调自然通风的效果。顶层架空对于在夏热冬冷地区的建筑物有着重要意义，很多研究都有证明这一点。清华大学的研究团队在基础平面上做了大量研究，在研究过程中对通风口、风向风速比较密集的地方做了大量的模型比较。同时，关于建筑遮阳方面，建筑的自遮阳是最需要实现的问题之一，因为如果是简单的基于西方的发达技术，可控、调解受制于我们的管理水平，受制于机械制造水平，受制于维修维护的成本等多个因素。如果设计团队可以针对多种需求，不求最好但求合适，在这样的前提下做一些研究工作，对于自遮阳和构建遮阳来说有着深远意义。“当然没有任何事情是十全十美的，你得到一点就要失去一点，当建筑师做到自遮阳的时候在某一些方面比如墙体或者是围护结构要承担造价的增加，这些问题也将随着研究的深入不断出现。”宋晔皓说。

其实庭院本身已经是一个对自遮阳来说具有重大意义的原型了，设计师还是要考虑怎么在平面的情况下或者是直接暴露在外的情况如何进行处理。而建筑隔热方面，大部分设计师还是想既然遮阳就需要建筑有一定的厚度，可以把墙体做成中空的，能够有一些诱导性的风向，这些做法都是可以实现的。建筑设计师对于任何一个构造元素、立面构造元素都不希望只有单一功能，它们应该被赋予更多复合性功能，比如能遮阳、能采光、能太阳能发电，总之是功能越多越理想。因为墙体比较厚，设计师还要考虑怎么能够做一些遮阳或者是在通风的情况下做一些反光，因为对于建筑物来说自然采光非常重要尤其是办公建筑。

当然最好的采光就是天窗，但是好多建筑的天窗还处于相对保守的阶段，这是由于设计师也不确定天窗的形式和高度，或者是跟采光复合起来的综合作用，未来这一问题将是设计师与研究团队需要攻克的难题之一。另外，对于雨水的利用要依循简单利用的原理，不要做复合利用非得要加紫外线照射之类。只需要做一个简单的雨水处理，如果有水的时候就是一个蓄水池，如果没有水的时候就是一个景观池，而且所有植被都要用自然的东西。在雨水少的时候将蓄水池作为景观使用，雨水多的时候只要能将雨渗到地下就足够了，建筑物也可以结合建筑本身景观进行处理，优选当地植物，以这个思路对建筑进行设计。

不能回避刚才说到的冷和热问题，建筑物必须有冷源和热源，否则的话传递不到一个主题，所以设计团队在研究的时候将这一问题作为对暖通空调工程师团队提出的要求。以这一问题为桥梁使建筑师团队和暖通空调工程师团队进行紧密合作，两个团队通过探讨，决定运用什么样的方式以及采用哪些模式，能够更好的提高建筑物的能源利用效率，让它花一度电获得更多的东西，比如说这种分区包括分片怎么样分主、分次，两个团队都做了大量比较细致的研究。

当然，这一过程将带来更加繁杂的工作量，因为早在90年代大部分建筑师主导最多的是关于人体舒适度的研究，在上世纪六七十年代大量的基础研究包括舒适温度、居住者着装情况、居住者吹风情况、居住者的温度、相对湿度等等，大量的分布和踩点都围绕这些问题进行。如今，越来越多的人谈“绿色”，谈“绿色建筑”和“节能”，然而究竟什么是绿色？什么是节能？其实要解决这些问题最根本的关键因素就是目前中国的舒适度、南方的舒适度，我国各个不同地区的舒适度和英国、美国的舒适度一样吗？如果这些问题不解决，那么绿色建筑以及绿色建筑的节能标准就没有意义。

解决这些问题需要大量的基础研究，不能只将目光局限在高新技术、可持续、绿色等高端问题，而是要将精力更多的放在基础研究中。我国夏热冬冷地区夏季闷热、冬季寒冷，而这一地区的建筑普遍缺乏适应气候的调控措施，导致了室内热环境恶劣。人们为了改善生活环境滥用空调设备，又引起能源消耗急剧上升，能源供不应求。为了解决这些问题，建筑需要重新审视与气候的关系，采用适当的技术措施为人们创造适宜的生活环境，同时提高用能效率、减少对不可再生能源的消耗。