寒地建筑場地規劃微氣候適應性設計策略

林春翔，邵旭，陳曉丹

（河北建筑工程學院建筑與藝術學院，河北張家口075024）

寒地建筑場地規劃微氣候適應性設計策略

林春翔，邵旭，陳曉丹

（河北建筑工程學院建筑與藝術學院，河北張家口075024）

基于自然與設計相結合的角度，在場地規劃布局階段，針對寒冷地區建筑所處的具體環境氣候特征，從場地氣候資源：太陽輻射、日光、風、空氣溫度、水等自然因素分析，將自然力量的作用和氣候資源的潛能發揮到最大程度，在滿足人類舒適度的前提下降低對自然能源的消耗，給寒冷地區建筑節能設計提出一些應對策略和建議。

寒冷地區；場地規劃；微氣候；適應性

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

1 引言

現代建筑設計中常常忽略對建筑本質的考慮，舍本求末地依賴空調等機械手段調節室內外環境，忽視了建筑本身對氣候因素的適應性，在一定程度上造成了現代建筑能耗嚴重、形式單一、自然生態環境平衡遭到破壞的現象。場地規劃布局設計作為建筑設計之初的場地環境的宏觀把控，對比建筑后期的節能設計彌補更有直接的引導意義。

2 寒冷地區氣候特征

寒冷地區主要包括華北、新疆、西藏南部地區以及東北南部地區。寒地氣候一般比較干旱少雨，年平均相對濕度50%～ 70%，年降雨日數為60～100d，年降水量為300～1000mm，年降雪日數在15d以下，年太陽總輻射照度為150～190W/m2，年日照時數為2000～2800h，年日照百分率為40%～60%。

3 場地微氣候節能設計策略

場地設計是場地微氣候節能設計的第一階段。該階段設計得當與否將直接影響日后建筑室內外氣候的舒適性與居民的健康。特別是以供暖需求為主要矛盾的寒冷地區建筑，經過精心設計和考慮的場地設計、景觀設計以及構筑物的配置可在極大的程度上減少該區域內額外的能源消耗。其中太陽能和風環境對寒地場地微氣候環境影響最為顯著。

3.1 太陽輻射

在場地設計中考慮太陽輻射和被動式太陽能利用是建筑適應氣候條件的重要特征之一。建筑物有陽光照射比一點沒有要好的多。結合寒地氣候特征確定以下幾個設計要點。

1）明確附近阻礙物造成的遮擋，考慮太陽輻射對實現場地規劃的最佳效果。對太陽光入射、鄰近建筑可能產生的遮擋、樹木等進行界定，盡可能地提高對太陽光的利用率。

2）合理進行建筑布局，保證建筑獲得更多的日照。通過對行列式、斜列式、周邊式等布局方式進行日照分析，選擇最佳日照效果。

3）選擇合適的建筑朝向[1]。朝向的選擇原則是優先考慮日照，其次是通風，依據建筑功能與氣候條件選擇最佳朝向位置。

3.2 日光

人工照明消耗電能巨大，不僅增加了建筑建設的成本，更是增加了對環境負荷的壓力。然而自然光資源不僅豐富無償，比人造光源更加健康有效。場地日光設計應注意以下幾點。

1）確定場地上的日光障礙物，避免對擬建建筑的日光遮擋。周邊的建筑物及樹木、植被等都會對新建項目的日光造成阻擋，影響室內的日光用量。

2）確定窗戶大小，選擇不同反射率的墻壁，增加房間內的日光量。

3）進行日照系數等參數計算，分析建筑物的間距對室內采光量的影響，選擇最佳效果。建筑物的高度與相鄰建筑的間距需要保持合適的尺度，以保證日光的充足。

自然光不僅意味著能源使用的潛在節約，而且比人造光源更加有效。利用太陽光提供照明，對居民生活環境和健康有著非常大的好處。

3.3 風

建筑風環境不僅能直接影響使用者的舒適性，左右建筑空間形式，同時也能影響建筑能耗和空氣質量。場地風環境取決于氣象大區域地形和局部小區域地形，其中，小區域地形這一因素可通過合理的場地規劃得到最佳小區域地形，從而改善局部風環境[2]。

1）確定場地擋風和導風的利弊條件。地形會改變主導風向，同樣該場地上的阻礙物如山丘、樹林、原有建筑物等也會影響風向的偏轉。

2）建筑選址以及建筑群布局時，應充分考慮對冬季主導風的阻擋。選擇合適的封閉或半封閉周邊式布局的開口位置，使建筑有較好的微氣候風環境。

3）較高建筑應修建在冬季主導風向側，適當調整建筑朝向。避免與風向垂直，以減少風速，形成對場地其他低層建筑和庭院的保護。

4 空氣溫度和水

寒冷地區氣候晝夜溫差較大，冬季漫長而干冷，夏季涼爽多風，通過對空氣溫度與水資源的合理設計，能夠使場地溫度狀況得以改善、保持區域現有水文環境、使場地空間更加舒適健康[3]。

4.1 空氣溫度

局部環境的空氣溫度是由一個地區的大氣候形成的，但是場地的溫度狀況還受到該區域的地形、植被以及城郊自然條件等環境的影響，每個具體地點的氣候特性仍然是由其小氣候環境決定的。

4.1.1 地形條件對氣溫的影響

因受太陽輻射程度不同，場地南向山坡比北向山坡溫度更高。低洼地形會因為冷重空氣集中而形成冷氣槽，不利于場地建筑的保溫節能。寒冷地區場地設計應優先選擇南向山坡，避免在低凹地形處建設。

4.1.2 周圍環境、構筑物對氣溫的影響

場地鄰近區域的水系、植被環境能明顯改善場地周圍的溫度。在寒冷地區的冬季，高大建筑物的陰影很容易將一個有陽光且無寒風的溫暖南向地段變成像北向地段般寒冷多風的小氣候。因此，場地設計時應注意分析場地周邊環境氣候的利弊影響。

4.1.3 不同下墊面對空氣溫度的影響

不同的地面反射率和密度對空氣溫度的影響也不同，混凝土地面比草地的空氣溫度和相對濕度要高出許多，同樣的下墊面靠近墻面距離大小不同，溫度變化值也不同。寒冷地區場地下墊面設計應對建筑自身節能特征和功能分區不同，通過節能數據對比選擇使微氣候設計達到最佳節能效果的方案。

4.2 水

在寒冷地區場地設計中，水可以優化場地微氣候環境，水體不僅對場地氣溫影響顯著，水資源的管理和利用對生態環境保護和節能也有重要影響。由于地下水和其他自然水資源是有限的，因此，非常寶貴。場地設計水資源優化可在以下幾方面進行：

1）保留場地降雨，保證雨水順利地排放到自然區域或者城市管網中；

2）場地鋪地設計注意“海綿化”處理，促進雨水等就地滲透到土壤中，保持水資源的自然循環；

3）認真規劃場地地表的排水效果，預測對新建項目的影響，根據水的性質不同進行特殊處理排放。

在場地設計中要盡量用生態方法保持現有水文狀態，對不同用途的水資源進行合理利用。從而達到不干擾地方生態系統，并利用水體調節場地微氣候的目的。

5 結語

對于場地規劃的微氣候適應性而言，接受一項需要的資源永遠要比阻擋一項不需要的資源重要。通過對寒地建筑場地規劃的微氣候綜合性分析，可以優化利用事先確定的自然氣候調節機制，減少對人工供暖系統、制冷系統和通風系統的依賴性，從而極大地降低投資成本和運行成本，有效節約不可再生資源。

【1】聶雨.寒冷地區居住區夏季熱環境及規劃設計研究[D].西安:西安建筑科技大學,2004.

【2】楊麗.綠色建筑設計——建筑風環境[M].上海:同濟大學出版社, 2014.

【3】李曉嵐.寒冷地區綠色場地設計研究[D].鄭州:鄭州大學,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

河北省科學技術廳項目（10213915D）

林春翔（1992～），男，江西上饒人，碩士在讀，從事建筑技術研究。