基于气候要素的建筑节能设计

2020-02-15倪佳飞

建材与装饰 2020年22期

倪佳飞

（嘉兴市规划设计研究院有限公司，浙江嘉兴 314000）

气候要素对建筑节能设计至关重要，通过气候要素变化对建筑节能设计进行适当调整，是建筑基本功能发挥的基础。建筑节能设计中，因为室内外气温、光照等变化，舒适度会出现波动。通过有效手段合理控制环境差异对建筑节能设计的影响，真正做到建筑节能设计的气候控制。基于气候要素的建筑节能设计具有一定被动性，明确节能设计目的，对建筑自身进行科学调控，这方面是当前建筑设计发展的研究节点。结合布置、体形、选址以及日照等自然要素，制定更完善、适当的建筑节能设计方案，为建筑节能设计未来长远发展与节能价值发挥奠定基础。

1 建筑节能设计受气候影响剖析

建筑节能设计与气候要素密不可分。气候变化具有一定规律性，从区域特点以及气候条件等分析，综合大气环境、太阳辐射等相互作用，形成特定的气候现象。建筑设计中十分重视舒适度，气候要素对舒适度具有直接影响，尤其是温度、湿度与日照等方面，这些都是影响舒适度的关键要素，同时也是主要的气候要素。建筑节能设计中气候要素的影响主要集中在微气候范围内，区域范围有限，微气候影响着建筑设计区域的风向以及温度、湿度变化等，周围植被生长以及地表湿润度等都受到微气候的影响。通过对微气候研究，掌握其中不断变化的气候要素。不仅如此，墙体或者树木、日照等，直接影响到建筑的空间、气候以及卫生等。当前气候要素对建筑节能设计的影响，还需要加大微气候研究力度，采取科学措施对不可改变气候进行充分利用。从综合分析角度观察气候要素，对建筑展开缜密的节能设计[1]。

2 气候建筑设计现状

建筑设计中气候要素不可规避，建筑需要抵御自然气候所带来的不利要素，创建适合居住与办公的环境。从辩证角度分析，气候建筑代表着矛盾与统一，是多元化的存在。建筑设计之所以可以提供舒适环境，主要因为结合气候要素，转换不利气候要素为有利的建筑设计要素，建筑设计整体上具有极强的适应性。传统建筑设计中，虽然为人们提供舒适的居住办公环境，但是在自然资源消耗与气候要素应用价值没有充分发挥，尤其是生态环境保护方面，建筑施工严重影响到生态环境稳定，两者平衡性被打破，导致气候要素出现变化，环境异常。在这种情况下，就需要基于气候要素，贯彻落实可持续发展理念，充分协调建筑设计与生态环境的矛盾[2]。改变“征服自然环境”建筑设计理念，创新建筑设计理念，明确尊重环境设计的重要性，由此加大建筑节能设计研究力度，逐渐形成气候建筑类型，集自然环境、节能设计等于一体。通过对气候以及形体、建筑空间等元素研究，科学运行调控手段与设计施工技术，有效调整建筑设计舒适度[3]。

3 气候要素影响下的建筑节能设计

受到气候要素的影响，建筑节能设计必须从生态化、综合性等角度出发进行设计创新，有效改善建筑设计与生态节能的矛盾关系，打造更舒适的居住环境。

3.1 建筑选址与气候要素

建筑节能设计中，选址非常重要。结合气候要素，科学选择建筑地址，并且对其进行妥善布局，充分发挥周围气候对建筑设计的调节作用，保证建筑设计与周围环境充分融合，打造适宜建筑环境。通过对气候资源的充分利用，将建筑设计对周围环境所造成的不利影响降到最低，与环境形成良性循环模式。这期间需要通过经纬度等详细了解基地气候特点，在地貌存在差异的情况下可能出现的小气候特点，尤其是建筑地址选择中的山体形势以及地貌等，综合温度变化、湿度情况、日照时间等，设计科学、节能的建筑施工方案。如建筑施工地点集中在坡地范围，结合其建筑布局情况以及山体坡度等变化，计算全天内日照时间以及山坡强度变化。当地季节夏季日照时间中坡体南面照射时间最长，温度最高。由于坡体高度影响，在一定程度上能够遮挡北风，综合这些条件坡体南面是最佳选址。除此之外，坡体的东面与西面，其日照时间短于南面，相对来讲气候条件较差，建筑设计需要结合具体情况进行布置。建筑选址必须做到因地制宜，充分融入到当地气候条件中，保证建筑选址科学准确。

3.2 节能布局与气候要素

气候要素对建筑节能设计的影响至关重要，建筑节能设计中，结合气候要素展开科学规划与节能布局。通过对微气候的研究，掌握建筑节能设计中的注意事项，由此更好地规划建筑设计。布局设计中，必须对大气环境以及温度变化、日照时间等进行分析。如果建筑类型属于分散式，则更适合湿热气候地点，如此达到更有效的通风降温效果，但是还要考虑到遮阳等问题。对于紧密性规划布局的建筑模式，从气候要素方面考虑，必须提高对通风的设计，加大建筑群通风设计力度，如此保证整体温度控制在舒适范围之内。通过气候要素以及建筑规划布局特点，当前主要建筑群体布局主要为周边式。周边式建筑设计布局在具体规划中，结合具体情况设计为封闭式布局，但是由于气候要素等影响，还会出现半封闭式设计。相较于封闭式设计布局，半封闭式在空间规划上更为自由，但是不利于微气候模式的形成，实际设计还要结合具体情况确定。

3.3 建筑风环境与气候要素

建筑节能设计中，还要根据气候要素，科学选择建筑风环境。作为提高居住与工作舒适度的关键因素，通过建筑节能设计有效实现，打造绿色建筑主题。结合当地气候条件，风向变化等，制定合理的采暖节能计划，更好地适应风环境。对于冬夏季节差异较大的建筑区域，在建筑节能设计中，需要做好夏季通风设计，同时增强冬季防风理念。通过对主导风向在的研究，制定科学的通风与防风规划，对建筑平面进行合理布局，提高风因素的有效控制，由此打造建筑节能设计模式，提高建筑舒适度。

3.4 建筑空间与气候要素

建筑节能设计中，空间设计是节能设计的重点内容，在空间设计中同样需要考虑气候要素。对于四季温差较大的地区，建筑空间设计中，需要对东西方向日晒时间以及面积进行有效控制，尽量减少室内过多的辐射热，在此基础上设计好通风与隔热等环节，保证室内空间流通到位。明确通风以及空间温度控制的重要性，尤其是夏季将辐射热降到最低。冬季建筑空间设计中，因为涉及采暖与防风设计，所以针对冷风入侵、阳光吸收之间的矛盾必须有效解决，控制好建筑空间规划。及时对得热、失热进行研究，寒冷季节将得热面积扩大，提高室内空间温度；炎热季节需要将得热面积缩小，如此还能保证室内空间清爽。结合建筑与建筑之间的间距，做好平面设计，利用主导风向与阳光照射情况，严格对总平面设计中的进深进行控制。科学应用过堂风，调整建筑空间内部环境，打造建筑空间微气候状态，从而达到除湿降温、蓄热保温的效果。具体设计方面如下：

3.4.1 建筑节能体型设计

建筑节能体型设计方面，必须客观认识到其中的制约因素，尤其是冬季气温变化与日照时间缩短，加上建筑围护结构与朝向等，必须从得热与失热方向进行有效权衡，通过影响因素调整组合模式。因为冬季温度降低，所以需要将节能设计重点放在得热角度，扩大日照房间的照射面积，使得热面积增加。当然还要考虑到建筑栋与栋之间的距离、高度等。如果建筑地点为坡地，需要从建筑平面布局方面进行调整，实现建筑设计夏季清爽凉快，冬季日照充足，室内温暖。因为房间北部多属于气候缓冲区域，所以需要将南向墙的面积增加，如此达到室内空间节能设计，季节因素得到充分利用。

3.4.2 建筑平面与剖面设计

气候要素影响下，建筑结构设计中，节能设计理念基础上对平面与剖面科学调整。具体需要考虑到太阳辐射强度以及风向等内容。尤其是建筑节能设计的平面布局方面，尽量对建筑中自然能源获取多的区域进行扩大处理，合理协调建筑空间。通过有效的分隔引导，实现室内自然通风，并且对平面进深进行有效控制。建筑设计中穿堂风设计十分关键，要求其进深需≤15m，特别是湿热地区。协调好室内的微气候设计模式，通过对突出部位的平面设置，改善室内遮阳效果，并且引导自然通风。根据公寓房间结构，改变传统隔断设计类型，将其调整为活动墙板类型，结合室外空气与温度、风向等变化调整隔板位置，不仅能够达到科学通风与防风效果，同时还做到室内空间的合理应用。在此基础上对室内空气质量、舒适度以及除湿降温等进行综合考虑，合理对室内剖面进行设计，应用气体流体力学原理，设计最佳室内通风方案。穿堂风设计在风压原理基础上，增设楼道排风口，严格控制排风口高差设计，根据风向与季节等影响适当开启与关闭。与此同时注意节能设计与现代节能技术的有效结合，通过室内微气候以及季节变化影响，注意现代技术应用中对建筑热工性能的提高。科学应用现代化节能材料，尤其是空气热回收技术以及太阳能光伏发电系统、绿色建材等有效结合，提高现代建筑的节能设计。