炎熱地區環境的建筑設計探討

黃博

摘 要：建筑室內環境的形成往往受多種因素的影響，必須采取綜合的措施才能取得良好的效果。對于炎熱地區環境下，對建筑“降溫”的目的是要獲得熱舒適要求。本文通過結合筆者的工程實踐，提出對于炎熱地區環境下的，建筑設計如何避開暑熱減少熱量的獲取。

關鍵詞：建筑設計 炎熱地區 設計技術 通風設計

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0084-02

對于炎熱地區環境下，為保持室內氣溫舒適，在建筑設計方面，應采用綠色建筑設計理念和方法，達到節能低耗、健康舒適。首先應從建筑必須“避開暑熱、減少房屋獲取熱量”的角度建立設計理念和目標。對于這種環境下的建筑設計，應正確設置窗戶的遮陽設施，合理確定建筑方位、建筑外表面顏色、建筑結構的隔熱和散熱、建筑周圍的植被、合理組織自然通風、陽光的合理采集以及控制內部熱源等。

1 炎熱環境下的建筑設計思路

對于炎熱環境下的建筑降溫設計思路，要么降低房屋室內的溫度，要么提高適宜室溫的范圍，使室內達到的高溫可以包含在能接受的范圍之內。

（1）盡量減弱太陽日射對建筑熱作用，即避開暑熱，主要是正確地選擇建筑物的朝向、方位以及建筑平面的布局，力求避免使用的空間過多受到熱輻射，如建筑物的中庭、玻璃幕墻等避免受到東、西向的日曬；避免太陽宜射輻射從玻璃窗口透入，采用窗口遮陽，以遮擋和減少對人體與室內的熱輻射；同時要綠化周圍環境，以改善環境熱輻射和降低氣溫并對高溫氣流起冷卻作用；對屋頂和外墑，特別是西墻，必須進行隔熱處理，以減少太陽輻射使內表面溫度升高而傳人室內的熱量，使內表面出現高溫的時間與房間的使用時間錯開，所以白天隔熱好、夜間散熱快的建筑構造才是理想的。

（2）自然通風是保持室內空氣清新、排除余熱、余濕，改善人體熱舒適感的重要途徑。不但在小區的總體布局方面應充分考慮，在單體建筑設計時也應在平面布置和門窗設置上綜合考慮，應有利于自然通風。要盡量減少室內的余熱。在民用建筑中，室內親熱主要是生活余熱與家用電器的散熱。有些室內余熱往往是不可避免，而對于一些家電及燈具的散熱，則應選擇發熱量小的電氣設備和節能燈具，節能的照明燈具發熱量要比普通燈具小得多。另外，應將發熱器具布置在通風良好的位置，以便能迅速將余熱排至室外。在第一種情形下，我們需要使建筑形成熱庫的功能，來儲存并消除房屋受太陽輻射和室外高溫熱作用的影響。在第二種情形下，需要加快室內空氣流動的速率，即加強通風，使適宜室溫范圍的溫度有所升高，盡管在這種情況下房屋內并沒有真正降溫，但是人們在生理上卻會感覺到比較舒適。通常意義上來說，避開暑熱本身只是讓氣溫盡量維持不再升高，但有時是不足以保證房屋在整個夏天均能保持足夠涼爽的溫度。所以，應該相應采用一些必要的自然通風的手段來使室內溫度保持在一個適宜的范圍內，使氣溫不僅不再升高，實際上還有所降低或保持適宜的溫度。然而，在許多氣候類型條件下，如炎熱干旱和炎熱潮濕地區，當避開暑熱和自然通風降溫共同作用產生的效果都不足以保證室溫一直舒適宜人時，就需要采用空氣調節設施來進行降溫空調。

顯然對于夏熱地區，一個合理的建筑設計過程是包括三個層次的設計理念的。首先是建筑的設計要避開暑熱；其次，充分利用自然通風進行降溫；只有在其二者共同作用且都不能達到降溫效果的情況下，才結合使用機械設備進行通風降溫和空調降溫，這樣就使得機械設備裝機容量相對較小，消耗的能量也會相對很少。這樣的設計方法包含綠色建筑的基本理念。

2 避開暑熱的建筑設計

在氣候炎熱干旱地區的氣溫，白天上升的幅度很高，而夜晚則變得比較涼爽。因此，建筑采用的材料應具有很大的熱庫能力才對，如建筑圍護結構采用加厚的保溫隔熱材料。建筑材料不僅阻礙和延緩熱量穿過墻壁進入室內的過程，而且在白天還可以將大量的熱能儲存在墻體內，到了夜晚當氣溫下降變得涼爽時，使巨大厚重的保溫隔熱外壁在夜間得以冷卻變涼，從而儲備好第二天的白天繼續蓄熱的能力，再次起到熱庫的作用。保溫隔熱材料使平均輻射溫度不會升高到遠遠高于室內氣溫的程度，否則熱舒適程度就會大打拆扣。如果房屋使用了空調設備，這時更需要使用隔熱材料。另外，為了更有效地避開暑熱，一般使用較小的窗戶并對陽光照射有很好的遮蔽。采用淺淡的外表顏色，來最大限度地減少房屋內所獲得的熱量。白天可以把百葉窗關閉，進一步減少房屋獲取的熱量，夜間把它們打開，使涼爽的夜風暢通無阻。

氣候炎熱干燥的地區還非常流行巨大的圓形屋頂建筑。在白天，圓形屋頂遮蔽了房屋，使陽光照射不到室內；而在夜晚，幾乎整個半圓形屋頂都暴醋在夜空之下。因此，輻射升溫的幅度很小，輻射降溫的幅度卻很大。圓形屋頂建筑有開闊的上層空間，使屋內的氣流分層，這樣居住者就可以住在氣溫較低的下層。有時，在圓形屋頂的頂部還鑿有許多孔，既可以便光線照進來，同時又可以使熱空氣流出去。

在氣候炎熱潮濕的地區，如冬季比較溫暖，夏季極其潮濕的地區，采用巨大厚重的保溫材料會是一種負擔。這些地方適合建造輕便靈巧的房屋。由于氣候極其潮濕，雖然日照不如炎熱干旱地區那么強烈，但是潮濕會讓人很不舒服，即使陽光多施加那么一點點的熱量甚至沒有增加都會使人難以忍受，所以在這樣的氣候條件下，使用任何保溫材料都只會把白天的熱量積蓄起來，讓夜晚變得更加難耐。在非常潮濕的地區，較多地采用梁板結構，房屋建有開闊的窗戶，設置寬敞突出的大挑檐遮擋日射輻射，遮蔽保護輕便的建筑材料和可挪動的輕質墻體。一般房屋常常修建在木架子上面，被高高托起，以便更好、更多地采集涼風，并且遠離潮濕而悶熱的地面。頂棚高高在上，便于冷熱空氣分層，而且人字形的屋頂或屋脊上設置巨大的通風口，便于熱空氣從室內流出，從而進一步提高了風穿行通過量。

另外，在干燥炎熱的地區修建小而深透的庭院或天井會比較有利，因為在白天的大部分時間里它們能夠自己給自己遮陽。但在氣候潮濕炎熱的地區，修建庭院的建筑則不夠好，因為庭院會妨礙空氣對流來降低濕熱的熱作用。無論在何處，當濕度較低即不是那么潮濕的地區，蒸發水分制冷就會很有效，如噴泉、水池、順墻流下的涓涓紉流以及來自植物的蒸騰作用，都可以起到避開暑熱、蒸發水分降溫的作用。如果水分蒸發是在室內或者氣流流人的地方進行，降溫效果將會更為顯著。

3 建筑的自然通風設計

在建筑設計中，避開暑熱只是讓氣溫盡量維持不再升高，從實踐情況表明，通過采取 “被動式降溫”設計，可使氣溫不僅不再升高，實際上有時還會有所降低。被動式降溫方法即包括采用自然通風降溫的方式，而且這種通風的手段使得適宜的室內溫度范圍值相應得到提高。

被動式降溫系統是與建筑配合成為一體的。例如，可以修建突出寬敞的挑檐用來遮蔽門和窗戶不受太陽的輻射。為了有利于通風，窗戶在需要打開時可以最大限度地被開啟，窗戶的外邊應當很好地加以遮蔽，如結合百葉窗的葉片進行調節，又能遮蔽陽光，又可以達到自然通風的目的。特別是在炎熱潮濕的地區打開的窗戶面積應當達到樓板面積的20%左右，在迎風墻和背風培上的開口應當對應相等。另外，每扇門上還應設置能夠開啟的氣窗，使房間的空氣可從各個風向上進行對流。在建筑中，通過樓梯問等建筑結構制造出強烈的煙囪效應，從而起到自然通風的作用，如太陽能煙囪由于空氣在離開房屋之后被加熱，所以使煙囪的效應增強，而且室內還沒有額外的增加熱量。而在煙囪出口設置排風機或屋頂通風機，可以大大提高通風效果。

4 結語

從實踐效果表明，對于炎熱地區的建筑必須“避開暑熱、減少房屋獲取熱量”的角度建立設計理念和目標。對于這種環境下的建筑設計，應正確設置窗戶的遮陽設施，合理確定建筑方位、建筑外表面顏色以及合理組織自然通風等設計措施。

參考文獻

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[2]黃奇明.炎熱地區自然通風建筑隔熱設計探討[J].建設科技，2011（8）：11-15.

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