寒冷地區住宅建筑適應性分析

程海山

關鍵詞：寒冷地區;住宅建筑;適應性;節能

從建筑環境氣候的本質出發，在滿足人們舒適性的前提下，創造舒適宜人的居住環境。為此，環境保護、資源利用、人與自然和諧共處具有重要意義。多年來，住宅建筑在我國建筑總量中占有很大比重，其中寒冷地區住宅建筑的采暖能耗更為突出，從氣候環境的角度深入地探討寒冷地區住宅建筑的適應性問題，成為當今建筑設計的研究熱點。本文對寒冷地區居住建筑氣候適應性設計策略進行了探討和總結，為寒冷地區住宅建筑的設計提供一定參考。

1寒冷地區氣候特征分析

寒區主要包括華北、新疆、西藏南部和東北地區南部。覆蓋范圍包括冬季長、干冷、年日溫差大的寒冷地區。中國寒冷地區的城市分布廣泛，黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區東北地區都符合寒冷城市的特點。由于地理特征和海拔高度的巨大差異，每個地區都有冬天，但氣候特征不同。本文主要以東北地區為例。東北地區屬于溫帶季風氣候，是我國緯度最高的地區。冬天寒冷干燥、漫長，東北地區月平均氣溫-8℃～-28℃，大部分地區低于-18℃。代表城市有沈陽、哈爾濱、長春等。

2寒冷地區住宅建筑設計現狀

由于寒冷地區冬季氣溫較低，特別是東北地區，氣溫零度以下大約會持續4個多月。因此，在住宅建筑的形式設計中，必須考慮建筑外圍結構的抗寒能力和建筑本身的保溫能力。在傳統的建筑設計中，經常采用厚墻、小窗戶、封閉陽臺等設計手法，考慮最大限度地利用室外陽光。但是，在寒冷地區的建筑設計實踐工作中，設計師過分追求建筑的審美和采光效果，很多人直接照搬南方建筑的設計方法，以犧牲建筑體型系數為代價，增加建筑的散熱量，大大降低了建筑物的保溫效果，只為追求建筑通透性。大面積開窗也成為建筑保溫的薄弱環節，而陽臺作為室內外的緩沖空間并沒有考慮到抗寒性的要求。因此，要使室內溫度舒適，必須消耗大量的能量。這種建筑設計偏離了寒冷地區建筑的主要原則，不符合現代建筑的節能環保要求。然而，建筑景觀和建筑周邊環境對建筑的整體審美效果和使用功能起著很大的作用。建筑環境的設計應嚴格遵循當地的地理環境和氣候特點。但有些建筑設計中使用大面積綠地或室外池塘，冬季過后這些綠地和池塘將被廢棄，甚至成為潛在的污染源，近半年內無法利用，造成土地資源嚴重浪費。

3寒冷地區住宅建筑適應性設計策略

受特定的地理環境和民俗文化的影響，世界各地傳統建筑的施工技術和形式差異很大，但其核心原則是一樣的，即根據當地氣候條件，對日照、風力等不利氣候因素提出解決方案，使建筑適應當地氣候，滿足人們舒適的居住環境。在充分利用自然環境特點和當地氣候資源的同時，提高建筑舒適度，使建筑更加舒適、節能。

在建筑設計中，按照規劃設計、建筑單體設計、建筑圍護結構設計、建筑結構設計的要求，設計階段是從宏觀到中觀再到微觀的逐步過渡。建筑場地規劃設計是影響和改善室外小氣候環境的重要階段，它也是建筑設計中最重要的階段之一，對后期的設計具有指導作用。如果在后期考慮和補償建筑小氣候的適應性，很容易陷入技術和材料的局限，可能付出更高的成本，很難取得更好的效果。因此，有必要仔細分析建筑物的位置。從小氣候角度分析，場地在設計前一定要局限。在選址時，首要考慮的是場地的小氣候是否適合建筑物未來的使用和發展。從這個角度出發，深入分析和探討區位與周邊自然環境、城市環境的關系，并對當前具體的環境特征和基本需求進行預評價。不僅要提供充足的陽光和活動空間，還要改善場地的氣候，為居住區提供“透氣空間”。在小氣候控制過程中，居住區的選址設計是首要考慮的問題。這一階段的設計將直接影響到室內外小氣候的舒適性和健康性，特別是在寒冷地區的居住建筑中，供暖需求是主要問題。

3.1建繃向

日照和通風是影響建筑物朝向的兩個主要因素。

1）建筑朝向和太陽輻射是影響建筑朝向最重要的小氣候因素。10：00～14：00太陽輻射量占太陽總輻射量的60%。因此，建筑布局應根據區域氣象資料選擇最佳方向，能有效提高太陽輻射利用率，提高室內舒適度，降低采暖能耗。建筑的布局和朝向也非常接近。

2）建筑朝向和夏季通風，室內小氣候環境的舒適性很大程度取決于通風效率。一般來說，斜風吹進房間的通風效果比迎面風吹進房間的通風效果要好，以45度入射角進入建筑物的風使室內風速降低了15%～20%，但平均風速較大，室內空氣分布較好。當風斜吹進房間時，雖然會影響室內風速和氣流，但屋后渦流面積大大減小，通風效果覆蓋面積較大。

3.2建筑形態

從微氣候的角度看，要體現建筑內部空間的組合。通常采用有利于采光和通風的建筑形式來提高建筑物的小氣候適應性。

1）有利于采光的建筑形式。使更多的建筑面積靠近外墻，獲得更多的自然采光。建筑形式可以設計成一系列的拉伸條形，條帶平面之間的間距不應太小，避免屏蔽。

2）自遮擋較少的建筑形式。建筑物內部陰影的位置和大小在不同季節有所不同。

3）通風友好的建筑形式。其有利于減少風流、風差和建筑熱損失。當風吹到建筑物上時，風速和風向就會改變。另外，當建筑物外墻轉角由直角變為圓角時，可以消除渦流;建筑物墻頂的平滑過渡有利于風的傳導和風力的分辨率;屋頂表面的粗糙度會影響冷風化分解成無數的小漩渦，從而降低風速，增加屋頂的加熱面積。寒冷地區居住建筑的造型設計，必須考慮建筑小氣候適應性原則。

3.3建筑技術

寒地地區住宅建筑為了達到最佳的生活溫濕度，可以采用多種技術，如利用通風采暖設備對室內溫度進行采暖、排出室內污濁空氣和引入室外新鮮空氣、采用科學的建筑結構等。形狀及各種新型建筑材料（如墻體保溫材料、型材等）。能源玻璃能在寒冷的氣候中為人們提供更加溫暖、舒適的居住空間。根據寒冷地區的氣候特點，將適應性技術策略與上述技術相結合。能很好地協調建筑物的使用功能。在盡量減少資源消耗的前提下，保證建筑物的外部形態和使用功能，使建筑物具有良好的氣候適應性，如使用高透光率的大窗戶等。為了保持室內溫度恒定，不消耗太多能源，可采用高科技真空玻璃和鍍膜玻璃。對于大型建筑，采用雙層送風節能幕墻技術可以有效利用陽光，使玻璃地板之間的空氣能夠被加熱，并輸送到室內空間，起到空調、通風等方面的作用。

3.4引入自然景觀

在建筑設計過程中，充分利用自然景觀，不僅可以使建筑設計融為一體，還可以通過科學的布局，使建筑達到防風、防寒的功能。常用的技術方法有：一是建筑群的布局設計要遵循寒冷地區的氣候特點，科學布局，使建筑群內最外圍的建筑形成一道天然的防風、防寒屏障，避免寒流入侵;二是最大限度地降低建筑物的體型系數，減少建筑物對環境的分散。熱面積可以減少外圍結構的熱損失;三是室內設計多采用過渡性空間方案，如大廳、陽臺、屋頂花園等作為室內外的熱緩沖區，以減少外部環境對室內的影響，達到趨利避害的目的。

4結論

建筑物的設計有地區差異。在實際工作中，應根據當地的地理位置、氣候特點等因素進行科學設計。面對當前建筑設計工作中存在的各種問題，可以采取適應性的技術策略，充分發揮其主觀能動性，使設計方案更加科學合理，服務于當地的經濟建設和人民生活。通過對自然景觀的合理規劃，將人性化的設計理念與環境特征很好地結合起來，可以顯著改善居住建筑的局部環境氣候。在寒冷地區的建筑設計中，應充分考慮了當地冬季的溫度變化規律和冬季的持續時間。在了解冬季主要風向的基礎上，利用當地地形特點，在空間上修建階梯狀的風道，使風力隨距離的增加而減小。同時，建筑師將建筑單元科學地結合起來，達到局部范圍縮小的目的，在內部形成自然風障，整體上通過分散布置形成風潮通道，從而提高了建筑的環境適應性。