寒地建筑场地规划微气候适应性设计策略

林春翔，邵旭，陈晓丹

（河北建筑工程学院建筑与艺术学院，河北张家口075024）

寒地建筑场地规划微气候适应性设计策略

林春翔，邵旭，陈晓丹

（河北建筑工程学院建筑与艺术学院，河北张家口075024）

基于自然与设计相结合的角度，在场地规划布局阶段，针对寒冷地区建筑所处的具体环境气候特征，从场地气候资源：太阳辐射、日光、风、空气温度、水等自然因素分析，将自然力量的作用和气候资源的潜能发挥到最大程度，在满足人类舒适度的前提下降低对自然能源的消耗，给寒冷地区建筑节能设计提出一些应对策略和建议。

寒冷地区；场地规划；微气候；适应性

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.006

1 引言

现代建筑设计中常常忽略对建筑本质的考虑，舍本求末地依赖空调等机械手段调节室内外环境，忽视了建筑本身对气候因素的适应性，在一定程度上造成了现代建筑能耗严重、形式单一、自然生态环境平衡遭到破坏的现象。场地规划布局设计作为建筑设计之初的场地环境的宏观把控，对比建筑后期的节能设计弥补更有直接的引导意义。

2 寒冷地区气候特征

寒冷地区主要包括华北、新疆、西藏南部地区以及东北南部地区。寒地气候一般比较干旱少雨，年平均相对湿度50%～ 70%，年降雨日数为60～100d，年降水量为300～1000mm，年降雪日数在15d以下，年太阳总辐射照度为150～190W/m2，年日照时数为2000～2800h，年日照百分率为40%～60%。

3 场地微气候节能设计策略

场地设计是场地微气候节能设计的第一阶段。该阶段设计得当与否将直接影响日后建筑室内外气候的舒适性与居民的健康。特别是以供暖需求为主要矛盾的寒冷地区建筑，经过精心设计和考虑的场地设计、景观设计以及构筑物的配置可在极大的程度上减少该区域内额外的能源消耗。其中太阳能和风环境对寒地场地微气候环境影响最为显著。

3.1 太阳辐射

在场地设计中考虑太阳辐射和被动式太阳能利用是建筑适应气候条件的重要特征之一。建筑物有阳光照射比一点没有要好的多。结合寒地气候特征确定以下几个设计要点。

1）明确附近阻碍物造成的遮挡，考虑太阳辐射对实现场地规划的最佳效果。对太阳光入射、邻近建筑可能产生的遮挡、树木等进行界定，尽可能地提高对太阳光的利用率。

2）合理进行建筑布局，保证建筑获得更多的日照。通过对行列式、斜列式、周边式等布局方式进行日照分析，选择最佳日照效果。

3）选择合适的建筑朝向[1]。朝向的选择原则是优先考虑日照，其次是通风，依据建筑功能与气候条件选择最佳朝向位置。

3.2 日光

人工照明消耗电能巨大，不仅增加了建筑建设的成本，更是增加了对环境负荷的压力。然而自然光资源不仅丰富无偿，比人造光源更加健康有效。场地日光设计应注意以下几点。

1）确定场地上的日光障碍物，避免对拟建建筑的日光遮挡。周边的建筑物及树木、植被等都会对新建项目的日光造成阻挡，影响室内的日光用量。

2）确定窗户大小，选择不同反射率的墙壁，增加房间内的日光量。

3）进行日照系数等参数计算，分析建筑物的间距对室内采光量的影响，选择最佳效果。建筑物的高度与相邻建筑的间距需要保持合适的尺度，以保证日光的充足。

自然光不仅意味着能源使用的潜在节约，而且比人造光源更加有效。利用太阳光提供照明，对居民生活环境和健康有着非常大的好处。

3.3 风

建筑风环境不仅能直接影响使用者的舒适性，左右建筑空间形式，同时也能影响建筑能耗和空气质量。场地风环境取决于气象大区域地形和局部小区域地形，其中，小区域地形这一因素可通过合理的场地规划得到最佳小区域地形，从而改善局部风环境[2]。

1）确定场地挡风和导风的利弊条件。地形会改变主导风向，同样该场地上的阻碍物如山丘、树林、原有建筑物等也会影响风向的偏转。

2）建筑选址以及建筑群布局时，应充分考虑对冬季主导风的阻挡。选择合适的封闭或半封闭周边式布局的开口位置，使建筑有较好的微气候风环境。

3）较高建筑应修建在冬季主导风向侧，适当调整建筑朝向。避免与风向垂直，以减少风速，形成对场地其他低层建筑和庭院的保护。

4 空气温度和水

寒冷地区气候昼夜温差较大，冬季漫长而干冷，夏季凉爽多风，通过对空气温度与水资源的合理设计，能够使场地温度状况得以改善、保持区域现有水文环境、使场地空间更加舒适健康[3]。

4.1 空气温度

局部环境的空气温度是由一个地区的大气候形成的，但是场地的温度状况还受到该区域的地形、植被以及城郊自然条件等环境的影响，每个具体地点的气候特性仍然是由其小气候环境决定的。

4.1.1 地形条件对气温的影响

因受太阳辐射程度不同，场地南向山坡比北向山坡温度更高。低洼地形会因为冷重空气集中而形成冷气槽，不利于场地建筑的保温节能。寒冷地区场地设计应优先选择南向山坡，避免在低凹地形处建设。

4.1.2 周围环境、构筑物对气温的影响

场地邻近区域的水系、植被环境能明显改善场地周围的温度。在寒冷地区的冬季，高大建筑物的阴影很容易将一个有阳光且无寒风的温暖南向地段变成像北向地段般寒冷多风的小气候。因此，场地设计时应注意分析场地周边环境气候的利弊影响。

4.1.3 不同下垫面对空气温度的影响

不同的地面反射率和密度对空气温度的影响也不同，混凝土地面比草地的空气温度和相对湿度要高出许多，同样的下垫面靠近墙面距离大小不同，温度变化值也不同。寒冷地区场地下垫面设计应对建筑自身节能特征和功能分区不同，通过节能数据对比选择使微气候设计达到最佳节能效果的方案。

4.2 水

在寒冷地区场地设计中，水可以优化场地微气候环境，水体不仅对场地气温影响显著，水资源的管理和利用对生态环境保护和节能也有重要影响。由于地下水和其他自然水资源是有限的，因此，非常宝贵。场地设计水资源优化可在以下几方面进行：

1）保留场地降雨，保证雨水顺利地排放到自然区域或者城市管网中；

2）场地铺地设计注意“海绵化”处理，促进雨水等就地渗透到土壤中，保持水资源的自然循环；

3）认真规划场地地表的排水效果，预测对新建项目的影响，根据水的性质不同进行特殊处理排放。

在场地设计中要尽量用生态方法保持现有水文状态，对不同用途的水资源进行合理利用。从而达到不干扰地方生态系统，并利用水体调节场地微气候的目的。

5 结语

对于场地规划的微气候适应性而言，接受一项需要的资源永远要比阻挡一项不需要的资源重要。通过对寒地建筑场地规划的微气候综合性分析，可以优化利用事先确定的自然气候调节机制，减少对人工供暖系统、制冷系统和通风系统的依赖性，从而极大地降低投资成本和运行成本，有效节约不可再生资源。

【1】聂雨.寒冷地区居住区夏季热环境及规划设计研究[D].西安:西安建筑科技大学,2004.

【2】杨丽.绿色建筑设计——建筑风环境[M].上海:同济大学出版社, 2014.

【3】李晓岚.寒冷地区绿色场地设计研究[D].郑州:郑州大学,2013.

Design Strategies for the Micro-climate Adaptation of Site Planning in Cold Areas

LIN Chun-xiang,SHAO Xu,CHEN Xiao-dan
（CollegeofArchitectureandArtHebeiUniversityofArchitecture,Zhangjiakou 075024,China）

Thispaperisbasedonthecombinationofnatureanddesign.Itaimsatthespecificenvironmentandclimatethebuildingsareexposed toincoldareasatthesiteplanningstage.Itmakesananalysisfromthesiteclimateresourcessuchassolarradiation,sunlight,wind,airtemperature, waterandothernatural factors.Thenaturepowerandpotentialofclimateresourcesare developedtothegreatest extent,tosatisfytheneedsfor humancomfortatthelowcostofnaturalresources.Itproposessomestrategiesandsuggestionsonenergysavingforbuildingsincoldareas.

coldareas;siteplanning;micro-climate;adaptability

TU201.5

A

1007-9467（2016）10-0015-03

2016-09-12

河北省科学技术厅项目（10213915D）

林春翔（1992～），男，江西上饶人，硕士在读，从事建筑技术研究。