適應光照環境的寒地建筑外表皮設計方法研究

苑雪飛，魏治平，安文，田歌川

（1.嘉興學院，浙江 嘉興 314000；2.黑龍江科技大學，黑龍江 哈爾濱 150020；3.哈爾濱工業大學建筑設計研究院有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090；4.西安建筑科技大學，陜西 西安 710000）

1 寒地建筑外表皮設計適應光照環境的本源

寒冷地區處于較強的大陸性氣候條件下，冬季漫長，晝夜溫差大，氣候嚴酷，低溫、寒風、積雪等因素給建筑創作帶來了諸多制約。傳統寒地建筑能耗有73%～77%是通過圍護結構損失的，是寒地建筑采暖能耗流失的主要途徑。很多寒冷地區和嚴寒地區由于冬季太陽高度角小、日照時間短，建筑獲得的太陽輻射量較少。而對處于低溫環境的建筑來說，冬季采光的獲取非常重要，充足的冬季采光不僅能保證建筑空間的溫度，減少采暖能耗，還能提升空間光環境的舒適度，營造良好的室內氛圍。因此，對于傳統寒地建筑外圍護體系而言，阻止熱能的消耗和獲得充足的冬季陽光是相互矛盾的。數千年以來，寒地建筑由于過于注重建筑保溫，而將日照的獲得放在外界面設計的次要地位，建筑外圍護界面成為隔離人工環境和自然氣候之間的屏障作用，遮蔽外界環境的不利因素，使傳統寒地建筑成為“熱水瓶”式的密封裝置[1]。

隨著科技的發展、新型材料的研發，很多建筑表皮早已經可以與結構體系脫離開，通透的幕墻也能夠具有良好的保溫性能，使建筑保溫與獲得光照的矛盾有所化解。同時隨著計算機建模的發展，人們已經開始借用算法設計、參數化設計以及多智能系統來直接反應環境對建筑圍護界面的影響，從環境邏輯生成形式及生命體的特征吸取靈感，形成了諸多新型建筑外圍護體系，使其成為包絡外界面的氣候自適應建筑物外殼[2]。……